improve  measure  precise  of  Continuous Emissions Monitoring Systems   

粵電集團(tuán)韶關(guān)發(fā)電廠設(shè)備部熱控分部   沈偉炎  廣東  韶關(guān)  512132

　　【摘要】 分析了脫硫CEMS信息的重要性，CEMS測量方法、測量原理以及出現(xiàn)的問題及解決方法；CEMS表計的測量方法，測量原理以及出現(xiàn)的問題及解決方法，提高了CEMS測量準(zhǔn)確性，為脫硫設(shè)施的運(yùn)行調(diào)整提供正確依據(jù)，并確保向中調(diào)及環(huán)保局實(shí)時傳送脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　【關(guān)鍵詞】CEMS；煙氣；堵塞；測量；

　　1、前言

　　廣東省作為節(jié)能減排試點(diǎn)省份之一，根據(jù)國務(wù)院文《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法》和國家發(fā)改委、國家環(huán)?？偩治摹度济喊l(fā)電機(jī)組脫硫電價及脫硫設(shè)施管理辦法》，火力發(fā)電廠必須安裝并實(shí)時運(yùn)行煙氣在線監(jiān)測裝置，并與省級電力調(diào)度機(jī)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，省級電網(wǎng)企業(yè)負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)測燃煤機(jī)組脫硫設(shè)施運(yùn)行情況，監(jiān)測脫硫設(shè)施投運(yùn)率和脫硫效率。根據(jù)廣東中調(diào)的管理要求，廣東電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)電廠需要把脫硫系統(tǒng)的遙測，遙信信息以硬接線方式接入運(yùn)行RTU，再由運(yùn)動設(shè)備送至廣東中調(diào)以實(shí)現(xiàn)中調(diào)主站對各電廠脫硫信息的監(jiān)測及考核。廣東韶關(guān)發(fā)電廠于2008年3月實(shí)現(xiàn)#10和#11機(jī)組兩臺300MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)信號送至中調(diào)EMS，向中調(diào)實(shí)時傳送脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　依據(jù)中調(diào)《脫硫信息監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)施要點(diǎn)》，機(jī)組脫硫信息接入量如下：

　　A：遙信量4個：旁路煙氣擋板狀態(tài)、入口煙氣擋板狀態(tài)、出口煙氣擋板狀態(tài)、脫硫裝置啟動電源開關(guān)。

　　B：脫硫裝置用電負(fù)荷遙測量2個：有功功率、無功功率。

　　C：入口煙氣遙測量4個：入口二氧化硫濃度、入口煙氣流量、入口煙氣氧含量、入口煙塵濃度。

　　D：出口煙氣遙測量8個：出口二氧化硫濃度、出口二氧化氮濃度、出口一氧化碳濃度、出口氮氧化合物濃度、出口煙塵濃度。出口煙氣流量、出口煙氣氧含量、脫硫效率。

　　2、概述

　　韶關(guān)發(fā)電廠#10、#11機(jī)組煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）采用南京分析儀器廠生產(chǎn)的XGF-404X型煙氣連續(xù)排放分析系統(tǒng)，進(jìn)行煙氣中SO2、NO、CO、O2、煙塵、煙氣流量及壓力、溫度、濕度等煙氣參數(shù)的監(jiān)測。采用加熱管線、直抽式的測量方法，測量方法原理如下：

　　采樣氣首先由安裝在工藝管道上的取樣器從工藝管道內(nèi)采出，經(jīng)過電動球閥，進(jìn)入除濕器一次冷凝除去濕氣，冷凝液集結(jié)在除濕器的下方，通過排液蠕動泵排除。然后氣體通過一個三通電磁閥，經(jīng)取樣泵送往后級。接著采樣氣再一次進(jìn)入除濕器冷凝除去濕氣，冷凝液集結(jié)在除濕器的下方，通過自動排液器排除。除濕后的氣體進(jìn)入氣溶膠過濾器除去酸霧，通過精細(xì)過濾器對采樣氣進(jìn)一步過濾，進(jìn)入分析儀器測量，測量后氣體流入大氣。XGF-404X型 煙氣連續(xù)排放分析系統(tǒng)（CEMS）具有如下特點(diǎn)：

　　2.1，電熱式氣體取樣探頭組件

　　防腐不銹鋼取樣探頭(SAE) 由取樣管、電熱過濾腔兩部份組成。過濾腔內(nèi)裝微孔陶瓷過濾器，外裝電加熱器組成。其功能完成被測氣體的取樣及第一級粗過濾，其過濾精度5μm，是整個取樣預(yù)處理系統(tǒng)前級過濾器片式電加熱器對取樣探頭進(jìn)行伴熱，加熱器可以對整個過濾腔進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，包括法蘭盤上的溫度最高可達(dá)180 ℃。這就保證了外操作區(qū)的溫度不會降至露點(diǎn)以下。保證樣氣溫度高于露點(diǎn)，一般將溫控器溫度設(shè)定在110～120℃），以防水汽、蒸汽凝結(jié)，吸附硫化物、堵塞管道。

　　2.2，專用電伴熱自動控溫式取樣管

　　加熱取樣管線是連接探頭與分析小屋或分析柜的連線，主體材料為PTFE（聚四氟乙烯）加熱器對取樣管道伴熱，最高溫度200℃，溫度可調(diào)節(jié)。加熱管道加熱不要低于1000C，防止氣體中的水汽產(chǎn)生冷凝。

　　2.3，預(yù)處理單元包括

　　壓縮機(jī)式除濕器、耐腐抽氣泵、排液蠕動泵、氣溶膠過濾器、精細(xì)過濾器、流量計及各種管、閥件等組成。完成樣氣的凈化、除塵、除濕、除酸霧，其過濾精度可達(dá)0.1μ，將符合分析儀器要求的超凈、恒溫、流量穩(wěn)定的樣氣，源源不斷送入分析儀器，從而確保了分析儀器的分析準(zhǔn)確性和長期可靠性。

　　2.4，自動吹掃

　　對取樣管道及取樣探頭進(jìn)行定時壓縮空氣吹掃。出廠時設(shè)定反吹間隔時間為每2小時，脈沖式吹掃2分鐘，吹10s，停2s。

　　2.5，用于測量SO₂、NO、CO、O₂濃度的分析儀表

　　德國SIEMEMS（西門子）公司生產(chǎn)的ULTRAMAT23多組份紅外氣體分析儀。具有測量范圍大（0-7142mg/m3、精度高、但零點(diǎn)漂移大。

　　原理圖如下：

　　3、存在的主要問題

　　XGF-404X型 煙氣連續(xù)排放分析系統(tǒng)（CEMS）使用中出現(xiàn)如下問題：

　　3.1，取樣器、取樣管常堵塞：CEMS取樣管為φ8×1PTFE（聚四氟乙烯）管，使用時間長了產(chǎn)生老化、硬化現(xiàn)象，取樣管經(jīng)常積灰、積水發(fā)生管道堵塞，取樣器的管道和微孔陶瓷過濾器也易堵塞。

　　3.2，因用于吹掃的壓縮空氣帶水、油和其它雜質(zhì)，取消了取樣管和取樣器的自動吹掃功能，使取樣器、取樣管堵塞更加嚴(yán)重。

　　3.3，除濕器一次冷凝經(jīng)常結(jié)冰，煙氣無法通過，分析儀表沒流量而失靈。

　　3.4，測量煙氣流量的表計為阿牛巴流量計，傳感器(測桿)經(jīng)常堵,用壓縮空氣常無法吹通,拆下才可檢修，重新安裝需進(jìn)入煙道里，需停脫硫才行，如是共用煙道，需要兩臺機(jī)組全停，顯然是不可能的。

　　3.5，煙塵（濁度）監(jiān)測儀使用的是德國Durag 生產(chǎn)的D-R290型和-R216型，用雙光束光測量方法，對于寬6米的煙道對焦很不方便，其測量光是普通光，穿透性差，常無法測量。

　　3.6，溫濕度儀用的是德國Testo生產(chǎn)的hygrotest 650，由于南分在安裝中傳感器（探頭）有的安裝太深，探頭被煙氣吹斷，無法測量；有的探頭，安裝太淺則測量點(diǎn)煙氣的溫、濕度無代表性，測量不準(zhǔn)。

　　3.7，測量SO₂、NO、CO、O₂濃度的多組分分析儀為進(jìn)口儀器，購買周期長，修理時間長，而脫硫煙氣濃度的分析與脫硫設(shè)施的正常運(yùn)行及脫硫信息送中調(diào)及環(huán)保局是耽誤不得，萬一儀器有故障，怎么辦？

　　3.8，ULTRAMAT23多組份紅外氣體分析儀零點(diǎn)漂移大。零點(diǎn)誤差最大相差60mg/m3,這對脫硫后的煙氣濃度測量影響很大。

　　4、制定對策和實(shí)施

　　以上諸多問題與廠把脫硫設(shè)備列入主設(shè)備，脫硫CEMS表計列入重要表計的方針不適應(yīng)，必須加以解決。我們在維護(hù)檢修經(jīng)驗(yàn)并參考其它電廠的基礎(chǔ)上，對以上問題制定了如下對策，并實(shí)施：

　　4.1,針對取樣器、取樣管常堵塞問題，我們采取了下對策：

　　4.1.1,恢復(fù)CEMS壓縮空氣自動吹掃功能：由于壓縮空氣帶水而使自動吹掃停止，我們加裝了SJK-800-Ⅲ氣源動態(tài)凈化裝置，該裝置除水效率達(dá)95%以上，該裝置原在鍋爐油槍上使用，基本上免維護(hù)。同時更換吹掃用的國產(chǎn)電磁閥，使用日本SMC原裝進(jìn)口電磁閥，消除了電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，測量時煙氣漏入空氣使測量不準(zhǔn)現(xiàn)象。經(jīng)過改造后，恢復(fù)CEMS壓縮空氣自動吹掃功能，大大減少了取樣器、取樣管常堵塞次數(shù)。

　　4.1.2,各加裝一套電伴熱自動控溫式取樣管，作為備用：使取樣管堵塞時可切換另外一條取樣管運(yùn)行。

　　4.1.3,取樣器的管道和微孔陶瓷過濾器堵塞：由于疏通取樣器的管道及更換微孔陶瓷過濾器時間較短，在此期間我們由分析儀輸出強(qiáng)制電流信號到DCS，輸出的電流值保持分析儀有采樣氣時SO₂、NO、CO、O₂濃度測量值。

　　4.1.4，除濕器一次冷凝經(jīng)常結(jié)冰:跳過除濕器一次冷凝，煙氣直接經(jīng)過除濕器二次冷凝，以確保不會影響分析儀正常測量，然后用水和壓縮空氣吹洗除濕器一次冷凝管，清通后恢復(fù)除濕器一次冷凝。另一種方法是提高除濕器的控制溫度設(shè)定值，減少結(jié)冰。

　　4.2，對煙氣流量的表計問題，我們采取了下對策：

　　對#10機(jī)和＃11機(jī)煙氣流量計換型，采用德國HONTZCH公司生產(chǎn)的StrongBar旋渦流量計。

　　4.2.1,StrongBar 煙道氣體流量計是一種新型的超聲波流量計，在測量精度、重復(fù)性和可靠性方面，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度耐壓，耐溫和防腐蝕方面都提高了一個嶄新的高度。是替代各種測量煙氣流量計的理想裝置。尤其適用于各種粉塵濃度比較大，腐蝕性比較強(qiáng)，工況復(fù)雜的煙氣測量，可有效防止各類巴類（阿牛巴、威力巴等）流量計出現(xiàn)的堵塞現(xiàn)象。

　　4.2.2,StrongBar 流量計的測量原理為超聲波探測旋渦卡門現(xiàn)象。當(dāng)流動的介質(zhì)經(jīng)過障礙物時，流體會產(chǎn)生旋渦，而旋渦的產(chǎn)生頻率與流體的流速有一定的關(guān)系的。而流體中產(chǎn)生的旋渦可以通過StrongBar 流量計的超聲波探頭探測到。

　　4.2.3,StrongBar 煙道氣體流量計無可移動部件，安裝維護(hù)方便，不受機(jī)組和脫硫是否停運(yùn)限制。

　　4.3，對煙塵（濁度）監(jiān)測儀問題，我們采取了下對策：

　　對#10機(jī)和＃11機(jī)煙塵（濁度）監(jiān)測儀換型，采用深圳市世紀(jì)天源環(huán)公司生產(chǎn)的STEP_DUST型煙塵濃度監(jiān)測儀：

　　4.3.1,激光背散射原理,穿透性強(qiáng)。

　　4.3.2,單端安裝,無需光路對中.，安裝維護(hù)相當(dāng)方便。

　　4.3.3,系統(tǒng)配置一個校準(zhǔn)器，用于進(jìn)行零點(diǎn)及跨度的校準(zhǔn)，相當(dāng)方便

　　4.3.4,價格便宜，全套約2萬元。

　　4.3.5,體積小，重量輕。

　　4.4，對ULTRAMAT23多組份紅外氣體分析儀可能出現(xiàn)故障的問題，我們采取了下對策。

購買了兩臺ULTRAMAT23多組份紅外氣體分析儀，脫硫前和脫硫后各一臺備用。

　　4.5，對UL23多組份紅外氣體分析儀零點(diǎn)漂移大的問題，我們采取了下對策：

每天通空氣校對分析儀的零點(diǎn)，校對時間約2分鐘。

　　5、效果檢查

　　經(jīng)過改造后，煙氣中SO₂、NO、CO、O₂、煙塵、煙氣流量及壓力、溫度、濕度等煙氣參數(shù)的監(jiān)測準(zhǔn)確性大大提高，故障時間大大減少，為環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控，為二氧化硫濃度的準(zhǔn)確分析和脫硫效率準(zhǔn)確計算做出了貢獻(xiàn)。

　　6、結(jié)束語

　　我們不僅在設(shè)備上保障，而且要在制度上增加另一道防火墻，依據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T75-2007《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》,特制定了《脫硫系統(tǒng)化學(xué)儀表及熱控設(shè)備定期維護(hù)、試驗(yàn)管理制度》，報廠里審批通過，明確各部門職責(zé)，從制度加以保證。我深信，通過大家的努力，煙氣CEMS測量準(zhǔn)確性必將大大提高。

　　作者簡介：

　　沈偉炎， 1971年4月出生，男，廣東省潮州市人，電力化學(xué)工程師，現(xiàn)任韶關(guān)發(fā)電廠設(shè)備部熱控分部熱工化學(xué)儀表點(diǎn)檢員，負(fù)責(zé)脫硫熱工、化學(xué)表計工作。