稀釋法CEMS在燃煤電廠中的應用及維護策略

　　一、引言 
　　煙氣連續排放監測系統（Continuous Emission Monitoring System，簡稱CEMS）是為連續監測排放污染物總量而設計的系統，環保部門可根據排放總量及排放強度制定有關的排放治理及處罰方案。 
　　王灘電廠為2×600MW燃煤亞臨界機組，該廠濕法脫硫系統安裝并運行了稀釋法CEMS，本文將對這一系統進行詳細闡述，并介紹其突出優點及運行維護經驗。 
　　二、稀釋法CEMS簡介 
　　煙氣連續排放監測系統（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）是一種無人值守、實時采樣分析、長期連續工作的自動監測系統，主要包括采樣部分、分析儀器、數據采集三部分。稀釋法CEMS由多個單元組成（見圖1），主要由煙氣連續（SO2、NOX）排放監測子系統、煙塵顆粒物監測系統、流量連續監測子系統、煙氣排放參數（溫度、濕度、靜壓、氧量）監測子系統、數據采集與處理分析子系統等組成。煙氣采樣系統采用當今先進的稀釋連續采樣（Dilution Samling）方式，所有分析儀器主要部件全由國外進口，是一套參數很全的CEMS。下面對其各子系統做一簡單介紹。 
　　（一）煙氣排放連續監測子系統 
　　煙氣經采樣探頭過濾、稀釋后經不加熱采樣管線輸送到煙道下控制小室的相應分析儀器內進行連續監測，主要由采樣稀釋探頭、分析儀等儀器設備組成。 
　　（二）煙塵排放連續監測系統 
　　煙塵的連續監測采用雙光程濁度（不透光率）方法，半導體激光光源發射單元與反射單元分別安裝在煙道同一截面兩側，光源發出的光通過煙氣，由安裝在對面的反射鏡反射至接收裝置，檢測出光強并轉變為電信號輸出。光強度經過煙塵后的強度衰減與煙塵濃度的關系遵循郎伯-比爾定律（Lamber-Beer Law）。 
　　（三）流量連續監測子系統 
　　煙氣流量的監測實質是對流速的監測，由流速與煙道的截面積相乘可得到煙氣實際流量。該CEMS的流速連續監測系統采用皮托管差壓法來實現煙氣流速的連續監測。 
　　（四）煙氣排放參數監測子系統 
　　測量煙氣排放參數是為了把監測到的各種濃度值換算到標準狀態，以符合我國的相關環保標準要求。該系統的溫度測量采用熱電阻法，濕度與壓力的測量分別采用濕度傳感器、壓力變送器來連續監測。 
　　三、稀釋法CEMS在王灘電廠中的應用 
　　（一） 王灘電廠脫硫CEMS系統組成 
　　王灘電廠CEMS系統分別由氣態污染物監測子系統、顆粒物監測子系統、煙氣參數監測子系統和數據采集處理與通訊子系統組成。 
　　氣態污染物監測子系統主要用于監測氣態污染物SO2、NOx等的濃度，主要包括43i 型脈沖紫外熒光法SO2分析儀、42i 型化學發光法NO-NO2-NOx分析儀及200LD型探頭控 
　　顆粒物監測子系統主要用來監測煙塵的濃度，主要儀器為測塵儀，型號為LAND4200； 
　　煙氣參數監測子系統主要用來測量煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣含氧量、煙氣濕度等，用于排放總量的積算和相關濃度的折算； 
　　數據采集處理與通訊子系統由數據采集器和計算機系統構成，實時采集各項參數，生成日、月、年的數據報表，并將報表實時傳輸到主管部門。 
　　（二）王灘電廠CEMS系統常見故障分析 
　　1.故障現象：所有SO2、NOx儀器的讀數與理論值相差較大（偏小），系統響應時間很長。但校準正常并校準后儀器數值遲遲不能恢復到正常測量數值 
　　故障分析：稀釋探頭前端粗過濾器堵塞，致使煙氣無法被采集到探頭。 
　　處理方法：清洗探頭粗過濾器。 
　　2. 故障現象：所有SO2、NOx儀器測量數值很小，校準時儀器沒響應，真空度數值偏小。 
　　故障分析：稀釋空氣中灰塵堵塞真空泵噴嘴，致使文丘里效應降低或真空度管漏氣 
　　處理方法：清洗探頭粗過濾器。 
　　3. 故障現象：探頭控制器真空度數值非常小。 
　　故障分析：音響小孔已損壞；真空度管嚴重漏氣；稀釋空氣管路嚴重漏氣或者系統稀釋空氣壓力低；樣氣管堵塞 
　　處理方法：更換音響小孔及石英棉并檢查取樣探頭電加熱裝置；檢查漏氣原因，密封接口或更換真空度管；檢查漏氣原因，密封接口或更換稀釋空氣管；檢查系統用壓縮空氣壓力；檢查樣氣管。 
　　4. 故障現象：含塵量指示不合理或數值長期不變。 
　　故障分析：含塵量測試儀鏡頭臟污 
　　處理方法：擦拭鏡頭并手工校準；檢查吹掃用壓縮空氣含油、含水、含塵情況 
　　5. 故障現象：通煙量不準 
　　故障分析：測點取樣管路內積水結冰或測點內部堵塞。 
　　處理方法：排除管路積水并檢查管路伴熱裝置或疏通測點。 
　　（三）提高CEMS運行可靠性和環保數據準確性的日常維護及管理措施 
　　1.建立和完善CEMS儀表定期校驗制度 
　　（1）利用標準氣和零氣，每周對原煙氣SO2、凈煙氣SO2、NOx分析儀進行校驗標定； 
　　（2）填寫《王灘電廠CEMS儀表校驗報告》，詳細記錄儀表標定原因、儀表標定前后主要參數等內容，并且執行設備專責人、熱工室專工兩級驗收簽字程序，使CEMS儀表定期校驗標準化、程序化。 
　　2.建立完善CEMS就地設備定期檢查制度 
　　每日檢查cems系統稀釋氣壓力、探頭控制器DILUTION AIR壓力表（60 psi）、探頭控制器VACUUM真空表（大于14inHg）、探頭控制器INSTRUMENT AIR壓力表（1.5-2.0Mpa）、探頭加熱器溫度（130-160℃）等儀表指示值，檢查分析儀器間空調、照明、通風、室內溫度是否正常；檢查分析儀是否有報警；檢查DAS，查看每日報告，數據記錄是否正常。 　　每周對粗濾網、音速小孔及其頭部的石英棉、取樣探頭進行檢查，確認是否有被泥漿堵塞、被水浸濕等問題 
　　每月對含塵量探頭的吹掃用壓縮空氣過濾器、鏡片等，并進行清潔擦拭。 
　　每季度檢查校準氣瓶壓力，如果小于200psi，則必須更換標準氣；如果有超過使用期限的標準氣，必須進行更換 
　　每年檢查零氣系統顆粒物過濾器濾芯、檢查分析儀泵膜、干燥劑是否失效，檢查SO2分析儀UV燈光強度、氧化鎬探頭晶體阻值。 
　　3.對CEMS數據進行定期備份 
　　每周對CEMS數據采集計算機中的環保數據進行備份，月底將本月環保數據統一刻入光盤，嚴防CEMS數據丟失；每周與DCS系統中的GPS時鐘校對一次，以使CEMS數據采集計算機的時鐘與PLC系統時鐘保持一致，便于二者的數據進行比對。 
　　4.比對CEMS與CRT畫面顯示數據的一致性 
　　不定期地將CEMS與CRT畫面顯示的環保數據進行比對，對二者當中偏差較大的數據要認真查清原因并及時消除，避免出現同一數據在CEMS和CRT顯示出現偏差甚至矛盾，以維護環保數據顯示的嚴肅性。 
　　5.規范對CEMS參數設置權限 
　　CEMS系統分析儀及數據采集計算機中的通道參數的設置，必須輸入管理員密碼才能對諸如通道采集方式、量程等進行更改，每次更改必須認真填寫《王灘電廠CEMS參數更改登記表》，記錄更改日期、更改原因、更改內容等信息。 
　　6. 主要維護經驗 
　　（1） 對于沒有配備GGH的濕法脫硫，經過除霧器之后的煙氣仍然會攜帶有大量水分，因此必須為稀釋探頭配備加熱器，加熱溫度控制在160℃―250℃，以保證稀釋探頭不被堵塞。 
　　（2）建議每3個月對凈煙氣探頭前部濾網清潔并更換石英棉，每1個月對分析儀后部風扇濾網積灰進行清除，以確保系統工作在最佳狀態。 
　　四、結論 
　　稀釋法CEMS在王灘電廠投運后可以監視二氧化硫、氮氧化物，及氧氣含量，煙塵濃度及煙氣的溫度、壓力、流量、濕度等參數。整個監測系統分析精度高、分析速度快，日常維護量小，能夠長期、可靠、準確運行，并定時向管理部門發送排放數據。稀釋法CEMS在王灘電廠的安裝運行符合國家相關環保法規的要求，為監測火電廠排放的大氣污染物濃度及污染物總量提供了有效手段。