燃煤電廠脫硝煙氣稀釋法測量技術故障探究

井廣洲

（河北大唐國際張家口熱電有限責任公司，河北 張家口 075000）

燃煤電廠脫硝煙氣稀釋法測量技術故障探究

井廣洲

（河北大唐國際張家口熱電有限責任公司，河北 張家口 075000）

稀釋法作為超低排放大趨勢下CEMS測量的主流技術，優勢日趨明顯。文章在介紹一種煙氣稀釋法測量原理的基礎上，結合多年CEMS維護經驗，提出了幾種典型的故障及處理方法，并列舉了案例。

煙氣連續監測系統；稀釋法脫硝；故障

前言

我國能源供給以煤炭為主，能源清潔化和環境保護壓力巨大，新環保法的實施將環保工作提升到了法制的新高度。2013年9月，國務院印發《大氣污染防治行動計劃》，明確提出大氣可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）的治理目標，鼓勵燃煤電廠實現煙氣清潔排放。在現行《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）特別排放限值的基礎上，提出燃煤機組要達到天然氣燃氣輪機組排放限值標準，即在基準氧含量6%的條件下，煙塵排放濃度不大于5mg/m3（或10mg/m3）、二氧化硫排放濃度不大于35mg/m3、氮氧化物排放濃度不大于50mg/m3，稱為“超低排放”[1]。

燃煤電廠作為我國能源供給的主力，其環保的重要性不言而喻。氮氧化物作為燃煤電廠總排口的三大污染物之一，脫硝起到了重要的作用。準確測量脫硝環節進、出口氮氧化物的濃度，既可為脫硝的調整提供有力參考，也能有效避免總排口氮氧化物超標。煙氣稀釋測量法作為超低排放新形勢下的主流技術，應用前景廣闊。本文根據某企業脫硝煙氣連續監測系統（CEMS）的應用，對一種以稀釋法為基礎的脫硝CEMS測量技術的典型故障進行了探究。

1 工作原理

稀釋法在脫硝CEMS測量中適用于煙道出、入口氮氧化物的測量，主要由就地探頭和測量儀器兩部分組成（如圖1），工作原理示意如圖2所示。

圖1 儀器組成

圖1中，音響小孔的作用是：當小孔兩端的壓力差大于0.46倍以上時，氣體流經小孔的速度主要取決于氣體分子流經小孔時的速度（即：當地音速），而與當地溫度、小孔兩端的氣壓變化無關，即產生恒流[2]。當具有一定壓力的壓縮空氣經過噴射器時，會產生文丘理效應，在噴射器的出口形成一個真空區，此真空區通過管路在音響小孔出口形成負壓，滿足音響小孔的壓力差。煙氣也會通過探桿被吸入，經過濾筒的過濾，流經音響小孔及管路后從樣氣出口通過管線進入儀器。不銹鋼過濾器的主要作用是與采樣探桿連接，金屬蓋通過加有彈簧墊的螺絲固定，方便拆卸探頭，在運行過程中壓緊，也能避免因漏氣導致真空區不能形成的問題。音響小孔和文丘里效應的完美結合，保證了煙氣被稀釋到固定倍數50，這也是稀釋法的定義所在。只有在標定時，標氣才進入探頭，反則不通。

圖2 工作原理

圖2中，此儀器采用的是化學發光法。當樣品中的NO與O3混合時，生成激發態的NO2與O2。激發態NO2在返回基態時發出紅外光[3]。

通過測量發光強度，可測得NO的量。樣氣中的NO2通過轉化爐將其轉化成NO后進行測量。這就是圖2中的三通電磁閥的作用，在運行過程中，三通電磁閥每隔一定時間轉換一次，使其分別處于NO/NOx模式，并在管線上裝設壓力、流量傳感器。臭氧發生器用以產生反應所需要的臭氧。反應后的廢氣，則通過臭氧發生器（防止污染環境）處理后，排空。

2 典型故障及處理方法

2.1 運行過程中，上位機顯示偏低

當該故障出現時，第一時間檢查儀器是否有報警。包括樣氣流量、壓力、臭氧流量、轉化爐溫度等。如果有報警，則檢查相應的設備。如，樣氣流量低或者壓力高報警，主要有以下兩種情況：1）采樣泵壞，導致整個樣氣管線不能正常排氣，修理或者更換采樣泵即可；2）管線或者反應室堵塞，此種情況，可在采樣泵運行狀態下，分管段檢查排除。臭氧流量低報警，臭氧發生器入口為凈化過的壓縮空氣，臭氧流量低大多為壓縮空氣壓力不足或者管路泄露。轉化爐溫度低和臭氧發生器故障類似，轉化爐溫度低導致NO2轉化成NO障礙，臭氧發生器故障，導致臭氧不能產生，使反應不能進行，也會導致測量值偏低。當儀器沒有報警時，則可在CEMS間直接拔掉樣氣管往儀器通入標氣。由于此時標氣沒有經過就地探頭稀釋，正常的儀器會顯示滿量程，若不能顯示滿量程，又沒有報警，則考慮反應室故障。若以上各項均正常，則可對儀器通標氣進行檢查。通標氣能上去，正常測量偏低，則需對就地探頭進行檢查。分以下幾項：1）探桿與探頭連接處漏氣，用硅脂密封即可（此種情況最常見）；2）金屬蓋沒壓緊或者不平整，真空形成不佳；3）樣氣管接頭漏氣（此種情況最容易被忽略）；4）煙氣取樣探桿堵塞，因為煙道為負壓，此種情況只需要拆下探頭，用手感受負壓即可；5）噴氨門開度分配不合理。

2.2 儀器不能正常進行標定

若在樣氣工況下，測量正常，但標定不正常時，首先要檢查標氣壓力是否正常，標氣管線是否通暢，有無泄露堵塞現象。解決了這些問題，基本就能恢復正常。但在標定不正常的情況下，基本采樣情況下的測量也是異常的，那么可直接在CEMS間直接給儀器通入標氣（直接通入的標氣未經稀釋，儀器應該超量程）。儀器無故障，大多可考慮就地探頭異常，常見故障為音響小孔堵塞和文丘里泵噴射器堵塞，處理堵塞最有效的方法是用超聲波流量計進行清洗，拆裝過程中宜用吸耳球，防止碰壞精密部件。吸耳球也是用來檢驗是否清洗干凈的常用工具。

2.3 測量中顯示異常偏高

此種故障相對較少，在消除的過程中，第一時間應該通標氣進行試驗，看通標氣是否正常，通標氣正常則可以結合工況考慮是否由于煙氣分布不均導致。通標氣不正常則主要有兩種情況：反應室鏡片臟或光電倍增管壞。對反應室進行清理最適合用醫用棉簽配合酒精使用，光電倍增管不易修理，一般需進行更換。但在遇到故障時應先考慮反應室臟再考慮更換光電倍增管。

3 實例分析

3.1 樣氣測量過程中顯示突降到零

某日，2號爐A側出口突降到零，B側出口正常。熱工人員第一時間到達CEMS間，就地儀器顯示為0，排除DCS側及信號傳輸問題。檢查就地儀器無報警信息，壓力流量顯示正常。通標氣顯示異常，顯示一直停留在零點，無上升趨勢。拆掉樣氣管直接向儀器通入未經稀釋的標氣，儀器能達到滿量程，排除儀器故障。初步估計為就地探頭故障，拆下就地探頭用吸耳球試驗，文丘里泵射流器負壓能正常形成，音響小孔明顯堵塞，用超聲波清洗干燥后回裝，標定正常，通樣氣顯示正常，故障消除。

3.2 運行中顯示異常偏高

某日，2號爐A側入口顯示異常偏高，且A、B側偏差大。熱工人員就地檢查，儀器無報警且CEMS間A側儀器顯示偏高與上位機對應，排除DCS側及信號傳輸問題。通零氣顯示下降到100ppm左右且波動較大，通標氣顯示接近滿量程。儀器斷電后，對反應室進行擦拭清潔，通電后，偏高現象略有改善，但不明顯。最終對光電倍增管進行更換，更換后對儀器進行標定后恢復正常。

4 結語

在分析了現有市場占有率較高的美國熱電產品原理的基礎上，結合現行CEMS較主流的稀釋法測量在脫硝中的應用，列舉了幾種典型故障的發生原因及解決辦法，以期有助于實現超低排放。

[1] 發改能源（2093）-2014，煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）[S].

[2] 膝恩江.煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理[M].北京：化學工業出版社，2008.

[3] 王勝，陳啟福，劉文梅.稀釋法CEMS在王灘電廠中的應用[J].化學工程與裝備，2011（10）：142-145.

聲 明

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《中國環保產業》編輯部

Research on Technical Failure of Dilution Method Measurement of Flue Gas Denitration in Coal-fi red Power Plant

JING Guang-zhou
(Hebei Datang International Zhangjiakou Thermal Power Co., Ltd, Hebei Zhangjiakou 075000, China)

The dilution method, as the mainstream technology of CEMS measurement under the great trend of ultra-low em issions, shows a obvious advantage. Based on the presentation of measurement princip le of dilution method of a flue gas, the paper combines maintenance experiences w ith CEMS for m any years, and puts forward several typical common faults and processing methods as well as lists the cases.

CEMS; denitration of dilution method; fault

X84

A

1006-5377（2017）05-0045-03