李曼曼，龐 斌，郭 欣

(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

CEMS在燃煤機(jī)組超低排放改造中的選型與應(yīng)用

李曼曼，龐 斌，郭 欣

(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

目前大力推廣的現(xiàn)役燃煤機(jī)組超低排放改造對(duì)CEMS測量的準(zhǔn)確度和精度都提出了更高的要求。針對(duì)超低排放改造后煙氣濕度大、污染物排放濃度低的特性，結(jié)合山西大唐國際運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司2號(hào)機(jī)組(600MW)超低排放改造，重點(diǎn)介紹了CEMS的選型、特點(diǎn)及應(yīng)用。根據(jù)數(shù)據(jù)比對(duì)監(jiān)測結(jié)果分析，該CEMS系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和誤差范圍均滿足國家環(huán)保規(guī)范。

CEMS；超低排放改造；直接抽取法；前向散射分析；非分散紅外吸收

0 引言

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(Continuous Emission Monitoring System，CEMS)是一種對(duì)固定污染源排放的污染物進(jìn)行連續(xù)地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行跟蹤測定的設(shè)備[1-4]。隨著環(huán)保要求的提高，現(xiàn)役燃煤機(jī)組煙氣超低排放改造(即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，NOx、SO2、煙塵排放濃度分別不高于50、35、5mg/m3)逐步推進(jìn)，但原有的CEMS設(shè)備難以滿足超低排放下的污染物排放監(jiān)測及監(jiān)督要求，因此，滿足超低排放監(jiān)測要求的低量程、高精度CEMS的選型和應(yīng)用成為燃煤機(jī)組煙氣超低排放改造環(huán)保驗(yàn)收和監(jiān)管的重要內(nèi)容。目前燃煤機(jī)組超低排放改造對(duì)于CEMS來說，面臨的主要問題在于以下兩點(diǎn)：

(1)原有CEMS測量量程較大，精度較低，檢出限高，CEMS測量技術(shù)的誤差限難以滿足目前超低排放形勢下低濃度污染物監(jiān)測的要求。

(2)煙氣濕度增大對(duì)于顆粒物、氣態(tài)污染物的監(jiān)測分析結(jié)果影響增大。為達(dá)到超低排放要求，在脫硫系統(tǒng)后增加濕式除塵器后，煙氣中水分增加，CEMS若不能采取有效消除水分的措施，將會(huì)造成顆粒物濃度的測量誤差將進(jìn)一步加大；在采樣過程中SO2遇水會(huì)損失，加大SO2測量結(jié)果的誤差；SO2遇水形成酸，造成分析系統(tǒng)嚴(yán)重腐蝕和破壞，降低分析系統(tǒng)使用壽命。

1 燃煤機(jī)組超低排放改造概況

山西大唐國際運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司2號(hào)機(jī)組為國產(chǎn)亞臨界燃煤600MW直接空冷機(jī)組，已有的鍋爐煙氣治理方案為雙室五電場靜電除塵器除塵，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，低氮燃燒+SCR脫硝煙氣脫硝。機(jī)組超低排放改造工程已于2016年3月20日完成，于2016年4月3日通過“168”試運(yùn)行。機(jī)組超低排放改造的關(guān)鍵技術(shù)如下：

(1)在原有雙室五電場靜電除塵器及脫硫協(xié)同除塵的基礎(chǔ)上，脫硫吸收塔后新增管式濕電除塵器，實(shí)現(xiàn)改造后煙塵排放濃度達(dá)到5mg/m3以下。

(2)脫硫吸收塔增加2層噴淋層+高效湍流裝置，2層板式除霧器更換為3層屋脊式除霧器，實(shí)現(xiàn)改造后二氧化硫排放濃度達(dá)到35mg/m3以下。

(3)脫硝系統(tǒng)在原有2層催化劑的基礎(chǔ)上再增加1層，實(shí)現(xiàn)3層催化劑高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)改造后氮氧化物排放濃度達(dá)到50mg/m3以下。

2 煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 CEMS位置設(shè)定

根據(jù)規(guī)范，在超低排放改造新增的濕式電除塵器后的煙道上設(shè)置一套CEMS，作為出口凈煙氣監(jiān)測系統(tǒng)，用于環(huán)保監(jiān)測。圖1為監(jiān)測點(diǎn)位示意。

圖1 CEMS監(jiān)測點(diǎn)位示意

2.2 CEMS的選型

煙氣CEMS由煙氣參數(shù)測量子系統(tǒng)、顆粒物CEMS和氣態(tài)污染物CEMS組成。針對(duì)超低排放改造后煙氣污染物排放濃度低以及煙氣濕度較大的特性，CEMS選用詳見表1。

3 監(jiān)測方案及數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析

在不同工況負(fù)荷、不同燃煤煤質(zhì)情況下，對(duì)煙氣中SO2、NOx、煙塵濃度以及煙氣參數(shù)進(jìn)行測試。同時(shí)根據(jù)規(guī)范，在煙氣CEMS 監(jiān)測斷面下游預(yù)留參比方法采樣孔，進(jìn)行比對(duì)監(jiān)測，以便檢驗(yàn)CEMS監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性和準(zhǔn)確度。具體監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測方式、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析等監(jiān)測內(nèi)容詳見表1。

表1 比對(duì)監(jiān)測方案及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測方式儀器名稱/生產(chǎn)廠家儀器型號(hào)分析方法監(jiān)測監(jiān)測平均值顆粒物/mg·m-3CEMSPCMEPM-181WS前向散射法連續(xù)1天，共6次1．78參比監(jiān)測自動(dòng)煙塵測試儀嶗應(yīng)3012H型重量法1．99SO2/mg·m-3CEMSABBA02020非分散紅外連續(xù)1天，共9次10．44參比監(jiān)測便攜式紅外煙氣分析儀MODEL3080吸收法10．44NOx/mg·m-3CEMSABBA02020非分散紅外連續(xù)1天，共9次32參比監(jiān)測便攜式紅外煙氣分析儀MODEL3080吸收法35流速/m·s-1CEMS北京斯迪曼科技FGV-1/11200矩陣式差壓測定法連續(xù)1天，共6次12．11參比監(jiān)測自動(dòng)煙塵測試儀嶗應(yīng)3012H型皮托管法11．50溫度/℃CEMS南京埃森VPT511NF鉑電阻法連續(xù)1天，共6次55參比監(jiān)測自動(dòng)煙塵測試儀嶗應(yīng)3012H型熱電偶法55氧量/%CEMSABBA02020電化學(xué)法連續(xù)1天，共9次5．02參比監(jiān)測便攜式紅外煙氣分析儀MODEL3080電化學(xué)法4．94

從表1可知，根據(jù)規(guī)范對(duì)考核指標(biāo)的要求，山西大唐國際運(yùn)城電廠2號(hào)機(jī)組煙囪入口NOx、SO2和煙塵的排放濃度達(dá)到了超低排放要求；所選CEMS測定的顆粒物、氣態(tài)污染物的準(zhǔn)確度以及煙氣參數(shù)的誤差和相對(duì)準(zhǔn)確度均滿足規(guī)范考核指標(biāo)。

4 結(jié)語

針對(duì)燃煤機(jī)組超低排放改造后煙氣濕度大、污染物排放濃度低的特性，介紹了CEMS的選型、特點(diǎn)及應(yīng)用。CEMS 作為可以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)電力環(huán)保數(shù)據(jù)的技術(shù)手段，其研究應(yīng)用也在煤電升級(jí)改造潮中不斷完善，實(shí)現(xiàn)電廠更加精細(xì)化的環(huán)保監(jiān)測管理。

[1]HJ/T75-2007，固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(試行)[S].

[2]張晨暉.直接抽取式煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用研究[J].電力科技與環(huán)保,2016,32(2):42-44.

[3]趙延軍.光散射型顆粒濃度在線監(jiān)測方法及CEMS系統(tǒng)研究[D].保定:東南大學(xué).2004:10-11.

[4]王衛(wèi)群.CEMS測點(diǎn)位置選取不當(dāng)引發(fā)問題分析和探討[J].電力科技與環(huán)保,2013,29(4):54-56.

Selection and application of CEMS in ultra-low emission reformation of coal-fired plant

HigherdemandsforCEMSintermsofaccuracyandprecisionhavebeenproposedwiththewideandvigorouspromotionofultra-lowemissionreformationincoalfiredplantinChina.Combinedthefeaturesoflowemissionconcentrationandhighhumidityoffluegas,theselection,characteristicsandapplicationofCEMSonShanxiDaTanginternationalYunChengpowergenerationofunit2thathasultra-lowemissionreformationhavebeenintroduced.Accordingtotheresultsofcomparisontesting,itisdemonstratedthattheaccuracyandprecisionofCEMSselectedcanmonitorthepollutantconcentrationandsmokeparametersaccuratelyandobjectivelyandcanmeetthenationalenvironmentalstandardsatthesametime.

CEMS；ultra-lowemissionreformation；sourcelevelextractive;theforwardscatteringanalysis;non-dispersiveinfraredanalysis.

X701

B

1674-8069(2017)06-054-02

2017-07-20；

2017-08-16

李曼曼(1987-)，女，河南開封人，工程師，主要從事火力發(fā)電廠煙氣治理等環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)工作。E-mail:limanman@sepec.com.cn