CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠環(huán)保工作中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

韓沛滕

摘? 要：火電廠的環(huán)保工作一直是其重點(diǎn)研究的方向，CEMS環(huán)保設(shè)備則是火電廠環(huán)保工作中十分重要的組成元素?；诖?，本文首先對(duì)CEMS環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行原理和系統(tǒng)組成進(jìn)行概述，在簡述CEMS環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)安裝的基礎(chǔ)上，分析CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠環(huán)保工作中的應(yīng)用，希望對(duì)火電廠環(huán)保工作方面提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：CEMS環(huán)保設(shè)備;火電廠環(huán)保工作;設(shè)計(jì)應(yīng)用

前言：CEMS環(huán)保設(shè)備是火電廠內(nèi)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，由于火電廠排放的煙氣中含有大量的腐蝕性物質(zhì)，因此對(duì)于監(jiān)測(cè)設(shè)備的抗腐蝕性以及抗磨損性能要求較高。并且，隨著當(dāng)下我國對(duì)于環(huán)保工作的不斷重視，對(duì)火電廠排放煙氣的標(biāo)準(zhǔn)要求不斷提高，使得CEMS環(huán)保設(shè)備可靠程度以及穩(wěn)定程度的要求也隨之提高。

一、CEMS環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行原理和系統(tǒng)組成

（一）顆粒物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

火電廠排放的顆粒物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的CEMS環(huán)保設(shè)備主要為煙塵儀，其工作的原理主要為兩種：（1）激光散射法，（2）激光對(duì)射透過法。激光散射法在使用一般為在火電廠煙道的一側(cè)進(jìn)行設(shè)備安裝，在基于光穿過煙塵時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)度變化的原理進(jìn)行工作，激光對(duì)射透過法則是在火電廠煙道的兩側(cè)進(jìn)行設(shè)備安裝，也是基于光穿過煙塵時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)度變化的原理進(jìn)行工作。為了確保煙道安裝的設(shè)備可以正常工作，不受到煙塵的污染，需要采取空氣持續(xù)吹掃的方式進(jìn)行清潔。

（二）氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

火電廠煙氣中的氣態(tài)污染物為：一氧化碳、氮氧化物以及二氧化硫等。一般對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法為稀釋抽取法、完全抽取法以及直接測(cè)量法。在我國火電廠的煙氣脫硫和脫硝工作中應(yīng)用較多的監(jiān)測(cè)方法為完全抽取法。

完全抽取法細(xì)分為紫外吸收法以及紅外吸收法兩種，這兩種方法的工作原理都是以氣體分子會(huì)對(duì)特定譜段的光進(jìn)行吸收，檢測(cè)光的衰減程度，進(jìn)而通過計(jì)算得出相應(yīng)氣體分子的濃度。完全抽取法得到的檢測(cè)參數(shù)是干態(tài)形式的，同一臺(tái)分析設(shè)備可以進(jìn)行4種或更多種類氣體成分的分析工作。稀釋抽取法則是通過利用稀釋的潔凈空氣在臨界狀態(tài)下通過音速小孔，得到空氣的固定流量數(shù)據(jù)以及大比例穩(wěn)定的稀釋空氣。之后將稀釋的煙氣收入分析設(shè)備中進(jìn)行氣態(tài)污染物濃度檢測(cè)，稀釋抽取法得到的檢測(cè)參數(shù)為濕態(tài)形式，需要進(jìn)行二次計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓱B(tài)形式。直接測(cè)量法則是通過紅外分析設(shè)備或者紫外分析設(shè)備在煙道部位直接進(jìn)行安裝，不需要將煙氣進(jìn)行抽取操作。但是直接測(cè)量法中應(yīng)用的分析設(shè)備工作環(huán)境較為惡劣，在實(shí)際應(yīng)用階段會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度較大的維護(hù)工作^[1]。

（三）煙氣排放參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

火電廠煙氣排放的監(jiān)測(cè)參數(shù)主要為：煙氣的流量、大氣的壓力、煙氣的溫度以及大氣的濕度。對(duì)煙氣流量的檢測(cè)方法為超聲波法、皮托管差壓法以及熱式質(zhì)量流量計(jì)等。大氣的壓力和大氣的濕度數(shù)據(jù)可以根據(jù)規(guī)范中的規(guī)定使用在線測(cè)量設(shè)備進(jìn)行確定，也能通過人工輸入的方式進(jìn)行確定，一般是將火電廠排放的煙氣中氣體污染物的濃度轉(zhuǎn)換為6%含氧量狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，因此在監(jiān)測(cè)時(shí)需要對(duì)煙氣中的氧濃度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的方法為電池法、磁氧式法以及氧化鋯法等。

（四）數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

一般在火電廠環(huán)保工作中應(yīng)用的CEMS環(huán)保設(shè)備柜機(jī)都會(huì)配置小型PLC控制系統(tǒng)的脫水、抽氣以及反吹等工作，分析設(shè)備得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)也會(huì)在小型PLC中進(jìn)行處理，之后由小型PLC將處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至CEMS環(huán)保設(shè)備的數(shù)據(jù)采集區(qū)域。CEMS環(huán)保設(shè)備的數(shù)據(jù)采集區(qū)域由工業(yè)PC、數(shù)據(jù)采集軟件以及數(shù)據(jù)處理軟件組成，可以根據(jù)火電廠所在地域的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和統(tǒng)計(jì)，并且可以將數(shù)據(jù)信息制作成規(guī)定格式傳輸給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保部門。

二、CEMS環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)安裝

隨著我國對(duì)于環(huán)境保護(hù)工作重視程度的不斷提高，各地政府以及環(huán)保部門對(duì)于當(dāng)?shù)鼗痣姀S的CEMS環(huán)保設(shè)備安裝位置以及測(cè)量的要求也不斷提高。CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠的安裝應(yīng)優(yōu)先選擇振動(dòng)幅度較小、不會(huì)產(chǎn)生漏風(fēng)情況的垂直煙氣管道部位以及煙道的負(fù)壓部位，且安裝位置的煙氣流速不能低于每秒5米。CEMS環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)和安全應(yīng)充分考慮火電廠內(nèi)部煙道的分布情況、系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)、CEMS消防區(qū)域位置、性能測(cè)試孔所在位置以及橋架的走向。并且，CEMS環(huán)保設(shè)備柜機(jī)到取樣點(diǎn)的距離不能過大，應(yīng)控制在30米到60米之間。同時(shí)，由于CEMS環(huán)保設(shè)備需要定期進(jìn)行檢修維護(hù)、校準(zhǔn)比對(duì)的操作，若是CEMS環(huán)保設(shè)備在煙道的安裝高度大于5米時(shí)，則平臺(tái)不能建造成直爬梯的形式，應(yīng)選擇Z字梯、升降梯或旋轉(zhuǎn)樓梯的形式。

對(duì)現(xiàn)階段我國火電廠的CEMS環(huán)保設(shè)備安裝位置進(jìn)行分析，其大多被安裝在火電廠煙囪的入口匯總部位，此部位對(duì)于CEMS環(huán)保設(shè)備的后續(xù)檢修工作有利，距離也較小，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于煙道較短或者煙道異形的問題，會(huì)導(dǎo)致CEMS環(huán)保設(shè)備的安裝位置不足，通常達(dá)不到煙氣流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝使用要求。此外，CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠煙囪上進(jìn)行安裝后，可以達(dá)到對(duì)火電廠排放污染源總體情況監(jiān)測(cè)管理的目的，得到的煙氣流量數(shù)據(jù)結(jié)果也比較準(zhǔn)確，但缺點(diǎn)是取樣管線需要延長一倍^[2]。

三、CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠環(huán)保工作中的應(yīng)用

（一）煙氣脫硫工作的應(yīng)用

CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠煙氣脫硫工作中，由于煙氣脫硫設(shè)備一般在煙囪部位之前，鍋爐的尾部，這一位置原因決定了其是火電廠進(jìn)行總體排放情況的監(jiān)測(cè)區(qū)域。煙氣脫硫工作主要是去除煙氣中二氧化硫的含量，這便需要FGD裝置的出入口的煙氣數(shù)據(jù)參數(shù)，而CEMS環(huán)保設(shè)備主要是對(duì)FGD出口的煙氣數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，因此經(jīng)常將火電廠脫硫工作使用的出口煙氣分析設(shè)備和CEMS環(huán)保設(shè)備進(jìn)行合并設(shè)置。

CEMS環(huán)保設(shè)備主要監(jiān)測(cè)火電廠FGD入口部位的煙氣中各種成分的濃度以及煙氣的溫度和流量，同時(shí)還會(huì)對(duì)脫硫設(shè)備的使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。CEMS環(huán)保設(shè)備會(huì)在系統(tǒng)中將監(jiān)測(cè)到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給電力企業(yè)和環(huán)保部門，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)備份，以便工作人員可以對(duì)其運(yùn)行參數(shù)以及歷史趨勢(shì)進(jìn)行查閱，此類數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的保存周期為6個(gè)月。除此之外，對(duì)于使用濕法脫硫火電廠使用的CEMS環(huán)保設(shè)備，可以不在FGD出口部位設(shè)置煙塵檢測(cè)裝置，這是由于濕法脫硫的方式?jīng)]有使用換熱裝置，導(dǎo)致FGD出口部位的煙氣水分含量較大，激光檢測(cè)煙塵的方法由于工作原理的限制無法進(jìn)行正常的工作。

（二）煙氣脫硝工作的應(yīng)用

CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠煙氣脫硝工作中，對(duì)于測(cè)量條件較差、較為緊湊的脫硝煙道，其進(jìn)行煙氣流量測(cè)量的直管煙道長度達(dá)不到相應(yīng)的要求。但卻可以對(duì)煙道的煙氣流場進(jìn)行模擬，且由于實(shí)際運(yùn)行階段煙氣的流場較為均勻，得到的流量測(cè)量數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定可靠?，F(xiàn)階段我國火電廠測(cè)量煙氣流量的方式主要為應(yīng)用皮托管等差壓流量設(shè)備，而且煙氣具有靜壓較低的特點(diǎn)，其對(duì)設(shè)備的壓差要求更低，可以采用多點(diǎn)差壓傳感設(shè)備來提高測(cè)量結(jié)果的精度和穩(wěn)定程度。除此之外，在火電廠煙氣脫硝工作中應(yīng)用的CEMS環(huán)保設(shè)備還有：三氫化氮分析設(shè)備、氮氧化物濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

（三）其他檢測(cè)工作的應(yīng)用

火電廠鍋爐內(nèi)的氧氣和一氧化碳濃度也需要CEMS環(huán)保設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，通過這種方式來控制鍋爐的燃燒情況。同時(shí)，還需要對(duì)除塵設(shè)備的出口部位進(jìn)行煙塵含量的檢測(cè)，以此判斷除塵設(shè)備的效果和使用性能，此項(xiàng)工作可以借用FGD入口處的煙塵測(cè)量參數(shù)數(shù)據(jù)。此外，CEMS環(huán)保設(shè)備還會(huì)對(duì)煙氣內(nèi)的二氧化碳濃度以及重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)^[3]。

結(jié)束語：

綜上所述，CEMS環(huán)保設(shè)備在火電廠環(huán)保工作中的應(yīng)用，可以有效提高火電廠環(huán)保工作的工作效率和工作質(zhì)量，將火電廠的環(huán)保工作落實(shí)到位，奠定火電廠的可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)。并且，火電廠CEMS環(huán)保設(shè)備的應(yīng)用，可以提高火電廠的能源使用效率，減少火電廠的運(yùn)行成本，推動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李金喜.火電廠環(huán)保設(shè)施納入主設(shè)備管理的探討[J].智能城市，2019，5（04）：63-64.