CEMS在小熱電機組中的應用及維護

　　如東協鑫環保熱電有限公司2×15MW機組（3×75t/h循環流化床鍋爐）于2004年至2008年分別建成投產，沒有同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置。隨著2014年7月1日火電廠開始執行新的《火電廠大氣污染物排放標準》排放限值。2014年如東協鑫環保熱電有限公司針對公司配套鍋爐煙氣進行脫硫脫硝改造工程。脫硫采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置（簡稱FGD），脫硝采用非選擇性催化還原法脫硝裝置（簡稱SNCR）。工程建設規模為2×15MW燃煤發電機組（3×75t/h循環流化床鍋爐），鍋爐排出的煙氣經脫硝后再經布袋除塵器高效除塵后進行脫硫。每臺鍋爐設置一套脫硝裝置、一套布袋除塵裝置和一套脫硫裝置。脫硫、脫硝系統不設旁路煙道，每臺機組進出口及總排放口建設規范的CEMS系統。 
　　目前我公司1#、2#、3#鍋爐煙氣監測系統均已穩定運行。脫硫脫硝后總排放口CEMS采用江蘇方天電力技術有限公司的FT-91煙氣在線監測系統，與鍋爐一一對應的3個脫硫塔進出口脫硫脫硝CEMS采用青島嶗山青島嶗山電子儀器總廠有限公司CEMS-2001型煙氣排放連續監測系統。在監測因子選擇上，我司脫硫系統原煙氣CEMS系統設計有SO2、NOX、O2、煙氣流量、粉塵、溫度、壓力監測因子，凈煙氣CEMS系統設計有SO2、NOX、O2、煙氣流量、粉塵、溫度、壓力、濕度監測因子。脫硝系統設計有出口氨逃逸。 
　　一、 脫硫CEMS系統介紹 
　　（一） 總排放口CEMS 
　　脫硫總排放口采用江蘇方天電力技術有限公司的FT-91煙氣在線監測系統。 
　　該系統氣體分析儀采用進口的ABB-EL3020氣體分析儀，采用直接抽取樣氣的方式。分析儀采用紅外分光原理測量SO2和NOX，電化學氧濃度原理測量O2。該分析儀裝有充氣的光氣動檢測器，檢測器的充氣與所測量的氣體相對應，與樣品中其它氣體組分對比，檢測器可提供最佳靈敏度和高選擇性。樣品組分―最小測量范圍SO2 0--100ppm自動標定用空氣和充氣標定池準零點和終點，確保近乎真實的測量值測量原理在波長范圍λ=2，5….8μm 處的非色散性紅外吸收。該氣體分析儀提供多路4～20 mA 模擬輸出及繼電器接點輸出，信號通過信號隔離器分別送至PLC（通訊送至上位機至環保數據采集平臺）、DCS（運行人員監控）、FT8160（江蘇省環境保護廳電力企業鍋爐煙氣在線監控系統）及TINE（如東縣環境保護局）。 
　　粉塵監測采用AMETEK公司的LAND 4200煙塵年度及不透明度監測儀，采用了一束光穿過介質，其與已知的介質所含污染物的量的數量關系的比爾（Beer-Lambert）原理進行測量，為防止發射和接受探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS、FT8160、TINE。 
　　流速測量采用了皮托管流量計測量，測量流速范圍為0～40m/s，采用羅斯蒙特微差壓變送器，并設計有壓縮空氣和反吹電磁閥，為防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每2個小時進行一次反吹。變送器輸出4～20mA信號送至信號隔離器送至PLC、DCS、 FT8160以及TINE。 
　　用型號FT-M-1在線阻容式高溫煙氣水分儀，濕度信號經信號隔離器送至PLC、DCS 、FT8160以及TINE。 
　　（二） 脫硫塔進出口CEMS 
　　每臺鍋爐對應一個脫硫塔，其原煙氣、凈煙氣各使用一套分析儀，共設有6套CEMS，均采用青島嶗山青島嶗山電子儀器總廠有限公司CEMS-2001型煙氣排放連續監測系統。該氣體分析儀采用進口島津URA-208，采用直接抽取樣氣的方式。分析儀采用紅外分光原理測量SO2和NOX，磁風氧監測濃度原理測量O2。提供多路4～20 mA 模擬輸出及繼電器接點輸出，信號通過信號隔離器送至PLC（送至上位機）、DCS（運行人員監控）以及FT8160（江蘇省環境保護廳監控平臺）。粉塵監測采用DUST-1顆粒物濃度監測儀，采用了激光后向散射測試原理進行測量，為防止探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS以及FT8160。 
　　流速測量采用了皮托管流量計測量，測量流速范圍為0～40m/s，采用羅斯蒙特微差壓變送器，并設計有壓縮空氣和反吹電磁閥，為防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每2個小時進行一次反吹。變送器輸出4～20mA信號送至信號隔離器送至PLC、DCS以及FT8160。 
　　粉塵監測采用DUST-1顆粒物濃度監測儀，采用了激光后向散射測試原理進行測量，為防止探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS以及FT8160。 
　　總排放口和每臺機組脫硫配備一臺上位機，采用臺式電腦，配置有加密狗及DAS監控軟件，實現CEMS系統數據監控和計算，并實現歷史數據存儲、報表生成等功能，同時實時向環保部門的數據采集平臺上傳數據。 
　　樣氣預處理采用兩級制冷器進行煙氣冷卻，制冷器控制溫度在1.5～5℃，每一級制冷器設置一臺蠕動泵排放冷凝水，經過冷凝干燥處理的煙氣經過采樣泵送到分析儀進行分析。為防止冷凝系統排水不暢或故障導致煙氣含水，系統中還增加了一個過濾器，并在分析儀進口處增加了一個保護過濾器。過濾器有遇水變色的功能，一旦變色須及時更換。 　　二、 脫硝CEMS系統介紹 
　　脫硝CEMS和脫硫CEMS公用，另增加氨逃逸的測量采用西門子LDS6 激光分析儀。需要在煙道空濾器。系統配置了吹掃風機，24小時不停進行吹掃，起到冷卻和防止積灰作用。測量信號通過信號隔離器送至DCS。 
　　三、 系統應用和管理 
　　總排放口系統單獨采用一臺上位機進行監控的方式，數據經FT8160采集直接上傳。脫硫系統采用了一拖二監控方式，即一套原煙氣、一套凈煙氣系統布置在一個分析小屋內，采用同一臺上位機進行監控的方式。在數據上傳上，也采用了同一套數據上傳裝置進行數據上傳。 
　　在系統運行中，日常巡檢是較為必要的，巡檢項目一般包括現場設備巡檢和分析小屋內設備巡檢兩部份。現場設備巡檢周期沒有委托第三方維護，由我公司熱工人員檢查維護，主要檢查伴熱管加熱情況、蠕動泵運行情況、取樣泵運行情況、煙氣取樣流量值、主要參數值、數據上傳情況等。 
　　在管理上，CEMS系統制定了專門的管理制度并上墻管理，同時上墻進行管理的還有巡檢記錄、標定記錄、故障處理記錄、操作維護記錄、易耗品消耗記錄、檢修規程等。這些記錄臺帳都要求按真實情況認真填寫，對于維護記錄、標定記錄等，同時制定了填寫規范。 
　　四、 系統存在問題和改進建議 
　　ABB-EL-3020和URA-208 CEMS系統是進口分析儀中較為成熟的煙氣在線分析系統，具有較高的可靠性、準確性，但依然有部分細節問題值得改進，主要如下： 
　　（1）國產的過濾器芯耐腐蝕性差，需要經常檢查更換過濾器芯，電磁閥膜片。 
　　（2）脫硝的氨逃逸可考慮取消風機，改用壓縮空氣。 
　　（3）脫硫的皮托管吹掃電磁閥可考慮改成帶手動裝置的電磁閥，便于現場手動吹掃皮托管，減少維護工作量。 
　　五、結束語 
　　CEMS煙氣連續監測系統已在火力發電廠中得到廣泛應用，在線監測了電力生產過程中產生的污染氣體，有利于運行人員及時調整與監控脫硫、脫硝、除塵等環保設施的運行狀態，加強達標排放管理。對于排放點的有效監測與管理有著積極而重要的意義。