火力发电厂烟气排放连续监测系统的应用分析

火力发电厂烟气排放连续监测系统的应用分析

张鹏林隋福田

（内蒙古霍煤鸿骏铝电公司电力分公司内蒙古通辽029200）

摘要：当前中国脱硫装置主要的工艺技术路线有湿法烟气脱硫、烟气循环流化床脱硫以及海水脱硫等方法。脱硝装置工艺技术包括采用低氮燃烧器（LNB）、选择性非催化还原法（SNCR）、选择性催化还原法（SCR）等技术方法，通常采用上述几种技术方法根据自身条件进行组合以达到预期脱硝效果；除尘技术则有电除尘、袋式除尘以及电袋复合除尘技术等。

关键词：火力发电厂；烟气排放；连续监测系统；应用

1监测系统的组成

测量数据通过SICKMAIHAK公司生产的数据监控系统，完成数据采集、数据处理、数据存储、数据传输以及报表、打印等工作，并可以经过数据采集通讯装置，通过调制解调器将数据传送至环保行政主管部门，使用单位也可以进行远程的监测或接入DCS系统。控制系统和采样分析单元中主要包括5个单元。（1）取样单元。（2）样气传输单元。（3）样气预处理单元：样气预处理单元采用SICKMAIHAK公司生产的SMC-9021型系统柜。其中包括：仪表柜（机柜）外形尺寸为2100×800×800mm；过滤器、压缩机冷凝器、采样泵、流量计；校准系统（电磁阀、调压过滤器、气源等组成）；排水系统（蠕动泵、水罐组成）；反吹系统（电磁阀、储气罐组成）；配电及控制系统（PLC、24V电源、空气开关、接线端子组成）（4）样气分析单元：S700红外线气体分析仪。该仪器采用全新的模块式设计，可以灵活地应用于各种场合；自由设计和组合。可以选择不同的测量参数。（5）其它气体参数测量单元及DAS系统：流速测定仪、压力变送器、温度变送器、湿度变送器、SMC-900数据系统。

2系统技术应用

2.1气态污染物测量

火力发电厂气态污染物主要是指对二氧化硫、氮氧化物的分析测量。目前主要应用的测量原理是基于光学原理，其中绝大多数采用的是非分散红外吸收法，其原理是基于气体分子对特定谱段的红外光的吸收，其吸收关系服从朗伯－比尔（Lambert-Beer）吸收定律，针对被测气体特定波长的红外滤光片的辐射探测器通过测量该谱段红外光的衰减度，结合探测器得到的电信号与被气体吸收掉的光能量成对应关系，通过计算得到对应烟气的浓度。此外，采用非分散紫外吸收法的分析仪器，其原理是根据烟气对不同波长的紫外线吸收程度不同而对物质组成进行分析的方法，光源发出的紫外光经光栅或棱镜分光后，分别通过试样溶液及参比溶液，再投射到光电倍增管上，经光电转换并放大后，由绘制的紫外吸收光谱可对烟气进行分析。由于紫外线能量较高，故紫外吸收光谱法灵敏度较高，具有检出限低、在低浓度条件下运行稳定、抗干扰能力强等特点，随着超低排放标准的执行，其在火力发电厂超低排放环保装置上将具有较好的应用前景。

2.2颗粒物测量

火力发电厂烟气排放颗粒物浓度检测主要采用浊度法和散射法，其中浊度法适合测量高浓度颗粒物介质，在早期有着较为广泛的应用。随着一系列新型脱硫除尘环保装置的投运，颗粒物排放浓度不断降低，适合测量低浓度颗粒物的散射法测量仪表相应推出。在湿法脱硫装置后，国内通常采用湿烟气直排的方式，未配置烟气再热器（ＧＧＨ）装置，烟气中含有的大量液滴对散射光的干扰吸收又将是颗粒物测量仪表必须解决的问题。为达到超低排放颗粒物10mg/m3标准下的测量要求，抽取干燥式散射法仪表得到应用，其特点是在线校验便捷，能克服烟气湿度的影响，适合测量低浓度颗粒物烟气，但成本较高且仪表维护量较大。

2.3烟气排放参数测量

火电厂烟气排放参数测量主要包括烟气温度、流量、压力、含氧量、湿度的测量。温度、压力测量相对简单，在配置过程中只需注意环境与介质的腐蚀和堵塞问题即可，此处不作详细叙述。烟气流量测量是通过测量烟气流速的方式计算所得。流速测量方法根据其测量原理分类主要包括Ｓ型皮托管法、热平衡法和超声波法。皮托管法和热平衡法为点式测量，超声波法为线式测量。当前国内烟气流速测量主要采用皮托管法，但需要解决的问题是由于烟道直管段不能充分满足测量条件的情况下，测量结果真实反映实际工况。为解决该问题，矩阵式多点测量烟气流速装置得以发展，但受现场安装空间以及安装施工量巨大等因素制约，目前在CEMS烟气流量测量上应用极少。烟气含氧量作为判断烟气被稀释与否的参数是该系统中的一个重要检测因子，其测量技术较为成熟。目前主要应用的测量方法有氧化锆直接测量法和集成于气态污染物分析仪中的直接抽取电化学法。烟气湿度作为烟气减排总量计算的参数，通常采用干湿氧法测量计算所得，即通过直接测量式氧化锆测量出的湿氧与气态污染物分析仪所测量的干氧计算出烟气湿度。当然，基于红外光谱的光学法烟气湿度仪与基于电容法的烟气湿度仪也因产品价格及故障率等因素，极少在该系统中应用。

2.4数据采集及传输

CEMS数据采集及传输包括就地PC上位机数据采集、处理、显示、存储、制表、打印和数采仪采集数据发送至环保监管平台两大功能。系统PLC采集了现场仪表的测量信号加以处理后通信至PC上位机，配以CEMS烟气监测软件实现相关监控功能；数采仪以硬接线方式采集现场测量信号，通过4G路由器无线发送至政府环保监管平台。但监测软件的开发需要对仪器仪表知识及相关标准规范具有相当专业的理解，加上目前数据传输协议不统一，故CEMS在数据采集传输环节仍需要不断完善。

3结论

CEMS在火力发电厂锅炉烟气脱硫脱硝环保装置上已有着广泛的应用，随着环保装置工艺技术路线的不断改进以及政府污染物排放标准的不断提高，为保证环保装置的正常运行监控和排放监管，该系统无论在测量技术路线上还是在运行维护管理过程中都需要不断改进完善，以更好地服务于环保装置。

参考文献

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