火力發(fā)電廠脫硝CEMS取樣系統(tǒng)優(yōu)化

李蕾

【摘要】 由于煙氣環(huán)境惡劣，導(dǎo)致CEMS取樣探頭腐蝕、磨損、堵塞，且由于取樣點(diǎn)少，使測量的準(zhǔn)確性和可靠性都無法得到保證。本文提出了CEMS的一種取樣優(yōu)化方案，提高了取樣的準(zhǔn)確性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】脫硝；CEMS；取樣

近年來，隨著國家節(jié)能減排工作的不斷深入，環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。2011年國家環(huán)保部頒布了《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011），規(guī)定了氮氧化物排放濃度的限值。同時，脫硝煙氣污染物排放的監(jiān)測越來越受到國家環(huán)保局的重視，部分省份已將脫硝煙氣排放連續(xù)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)（CEMS）與當(dāng)?shù)丨h(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，用脫硝煙氣排放指標(biāo)考核發(fā)電企業(yè)的電價。因此，脫硝CEMS檢測的準(zhǔn)確性和實時性直接影響到了電廠的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)。

一、傳統(tǒng)CEMS取樣系統(tǒng)的組成及存在的問題

CEMS是將大氣污染源排放的氣態(tài)污染物的濃度和排放總量實時傳輸?shù)江h(huán)保部門的裝置。為污染源的環(huán)保管理以及脫硫脫硝、除塵設(shè)備的安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。分別由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成。

CEMS中氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)主要用于監(jiān)測煙氣中SO2，、NOx、CO等的濃度和排放總量，按監(jiān)測的方式不同可分為兩大類：抽取式連續(xù)監(jiān)測和現(xiàn)場原位式監(jiān)測，抽取式連續(xù)監(jiān)測法又分為稀釋采樣法和直接抽取采用法，發(fā)電企業(yè)通常采用的是直接抽取采樣法（又稱為伴熱管線法），在煙道上開孔，插入取樣探頭，通過加熱管對抽取的煙氣進(jìn)行保溫，保證煙霧不結(jié)露，并輸至冷凝單元除濕，然后送至分析單元。傳統(tǒng)CEMS煙氣取樣存在如下問題。

（一）脫硝CEMS裝置所處煙氣由于沒有經(jīng)過除塵器，粉塵濃度高達(dá)20～50g/m3，很容易造成小口徑取樣探頭和取樣管道的磨損和堵塞，同時鍋爐投油助燃，煙氣中的大量油煙污染并堵塞取樣探頭，導(dǎo)致分析儀因無流量而失靈，監(jiān)測分析數(shù)據(jù)失效，現(xiàn)場檢修維護(hù)的工作量很大。因此，解決好采樣系統(tǒng)中過濾器的堵塞至關(guān)重要。

（二）根據(jù)我公司在若干電廠采用網(wǎng)格取樣法取得樣氣數(shù)據(jù)并分析得出結(jié)論：取樣處煙道斷面大，煙氣流速高，單點(diǎn)取樣不具有代表性，在同步性上較差，這樣將導(dǎo)致上傳的污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)實時性不強(qiáng)。為了提高取樣準(zhǔn)確性，常常需要設(shè)置較多的取樣探頭，可單獨(dú)取樣測量，也可互為冗余取樣測量，提高系統(tǒng)可靠性及取樣代表性。

（三）煙氣采樣系統(tǒng)中采樣氣傳輸至分析儀的過程中需要一定的溫度，使煙氣維持在露點(diǎn)溫度以上，所以需要長距離伴熱電纜對管道進(jìn)行伴熱，如果伴熱效果差，會造成煙氣在管內(nèi)結(jié)露、在煙氣中粉塵的共同作用下引起采樣管堵塞。

二、優(yōu)化的CEMS取樣系統(tǒng)配置

針對采樣探頭易堵、易磨，測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不可靠的問題，對CEMS取樣方法進(jìn)行優(yōu)化，在煙道內(nèi)采用矩陣式多點(diǎn)取樣方式，設(shè)置兩根取氣管，取氣管上布置若干取樣元件，根據(jù)工程經(jīng)驗，綜合考慮管道強(qiáng)度及取樣密度，在管道上每間距800～1000mm設(shè)置一個取樣元件為宜，取樣元件帶有耐磨碳化硅過濾元件，從兩根取氣管中抽取的煙氣混合后，利用取樣風(fēng)機(jī)或通過前后煙道的壓差使煙氣順利進(jìn)入到混合氣室中，混合氣室直徑達(dá)到DN250～300，CEMS取樣探頭直接從此氣室中抽取煙氣進(jìn)行分析，剩余空氣進(jìn)入空預(yù)器入口煙道中，并在取樣管道加裝反吹掃裝置，實現(xiàn)在線清灰吹掃，保證氣路的暢通。

優(yōu)化CEMS配置與傳統(tǒng)CEMS配置相比有如下優(yōu)點(diǎn)。

（一）取樣具有代表性，由于樣氣是通過取氣管矩陣式多點(diǎn)采樣而來，且經(jīng)過混合氣室充分混合，氣室內(nèi)流速2m/s左右，流場很均勻，CEMS探頭直接從氣室取樣，故其煙氣成分具有很好的代表性。

（二）防堵塞，由于取樣元件配置濾網(wǎng)，并且設(shè)置壓縮空氣定期反吹碳化硅過濾器及取氣管道，大大降低了CEMS取樣探頭堵塞的幾率。

（三）防磨損，經(jīng)過碳化硅過濾元件過濾后的煙塵顆粒度小，且在混合氣室取樣，煙氣流速低，大大降低了CEMS取樣探頭的磨損。

（四）由于取樣氣室和取樣探頭設(shè)置在易于到達(dá)的平臺，使CEMS檢修維護(hù)簡單易行。

傳統(tǒng)取樣法和優(yōu)化后的取樣配置系統(tǒng)見下圖：

三、兩種方法的經(jīng)濟(jì)性比較

由于優(yōu)化后的CEMS取樣系統(tǒng)流程簡單，減少的設(shè)備包括：取樣探頭、伴熱電纜等材料，增加了取樣探頭及取樣風(fēng)管等材料，初步預(yù)計投資增減情況見下表：

四、結(jié)論及建議

通過以上分析，采用優(yōu)化后的CEMS取樣系統(tǒng)，可以解決傳統(tǒng)取樣探頭堵塞、磨損等問題，提高采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性，同時節(jié)省初投資及運(yùn)行費(fèi)用，降低維護(hù)工作量，能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保監(jiān)測要求，具有推廣價值。endprint