火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析

王佩

摘 要：在經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的過(guò)程中，各行各業(yè)離不開電力能源的依托，但是火電廠在進(jìn)行發(fā)電時(shí)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的污染破壞，其所排放的二氧化硫、氮氧化物等會(huì)嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，違背了可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)原則，對(duì)此在文章中對(duì)火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析做出了以下闡述，希望能夠推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)健康運(yùn)作發(fā)展。

關(guān)鍵詞：火電廠；煙氣；脫硫脫硝；監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）01-0073-02

Abstract： In the process of rapid economic development， all industries can not do without the support of electric energy， but thermal power plants in power generation， will cause great pollution damage to the environment. The emission of sulfur dioxide and nitrogen oxides will seriously affect the air quality， which violates the construction principle of sustainable development. In this paper， the monitoring and analysis of flue gas desulfurization and denitrification in thermal power plants are described as follows， in the hope of promoting the healthy development of the power industry in China.

Keywords： thermal power plant； flue gas； desulphurization and denitrification； monitoring

前言

火電行業(yè)是我國(guó)節(jié)能減排的重要控制點(diǎn)，為此在《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃》中明確地提出“二氧化硫、氮氧化物”的減排目標(biāo)，在此形勢(shì)背景下，不僅推動(dòng)了我國(guó)火電廠脫硫脫硝工程的迅速發(fā)展，同時(shí)也極大地促進(jìn)了火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展，從而為我國(guó)電力行業(yè)可持續(xù)運(yùn)作發(fā)展提供保障。

1 火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)原理概述

1.1 煙氣脫硫

火電廠發(fā)電過(guò)程中，煙氣脫硫技術(shù)分為干式脫硫技術(shù)和半干式脫硫技術(shù)、濕式脫硫技術(shù)三種形式，其中干式脫硫技術(shù)的主要原理就是使用催化劑或者吸收劑等物質(zhì)，通過(guò)氧化物法和活性炭法對(duì)煙氣中的二氧化硫進(jìn)行脫除。通常情況下，使用的催化劑和吸收劑主要是固態(tài)粉末或者顆粒物質(zhì)，此種脫硫技術(shù)整體的脫硫效率比較高，但是通過(guò)煙氣脫硫后最終得到的產(chǎn)物不利于循環(huán)利用。其次半干式脫硫技術(shù)，是處于干式脫硫技術(shù)和濕式脫硫技術(shù)之間的一種脫硫方式，主要的作用原理就是使用噴霧或者爐內(nèi)噴鈣爐及煙道硫化床等工具進(jìn)行脫硫，此種脫硫技術(shù)的脫硫效率比較高，但是最終得到的脫硫產(chǎn)物循環(huán)率比較低[1]。最后濕式脫硫技術(shù)主要是使用液體吸收劑對(duì)煙氣中的二氧化硫進(jìn)行吸收，通常情況下常見的液體吸收劑就是石灰石和海水，現(xiàn)下在我國(guó)絕大多數(shù)的火電廠進(jìn)行脫硫時(shí)采用的都是這種技術(shù)應(yīng)用方式，不但脫硫效率比較高，同時(shí)得到的脫硫產(chǎn)物還可以回收利用，但是此種脫硫方式程序復(fù)雜，因此相關(guān)成本較高。

1.2 煙氣脫硝

火電廠發(fā)電過(guò)程中，煙氣脫硝主要是利用有效的還原劑從而將一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物還原成氮?dú)?，從而?shí)現(xiàn)脫硝的目的。從現(xiàn)下的脫硝技術(shù)分析，主要有SCR還原技術(shù)、SNCR還原技術(shù)、SNCR-SCR還原技術(shù)，以SCR還原技術(shù)為例，主要是通過(guò)液氮或者尿素等還原劑，通過(guò)水解或者熱解等方式，從而將水電廠煙氣中的氮氧化物還原成氮?dú)饣蛘咚?，此種脫銷技術(shù)整理發(fā)展已經(jīng)比較成熟，脫硝效率、脫硝效果都非常好，因此現(xiàn)下絕大多數(shù)的水電廠煙氣中脫硝處理采用的都是此種技術(shù)。

1.3 聯(lián)合脫硫脫硝

火電廠發(fā)電過(guò)程中，聯(lián)合脫硫脫硝煙氣處理主要是整合了傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)和催化劑還原技術(shù)，進(jìn)行了一種各自式的獨(dú)立工作，從而分別將火電廠中煙氣中的二氧化硫和氮氧化物清除，從而實(shí)現(xiàn)脫硫、脫硝一體化技術(shù)[2]。聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)整體的工作效果是十分好的，不過(guò)這樣的分級(jí)處理方式，由于是兩個(gè)獨(dú)立的工藝程序在工作，因此往往要使用兩套設(shè)備獨(dú)立式的進(jìn)行工作，而即使在一套設(shè)備中進(jìn)行脫硫脫硝處理，此設(shè)備所占的空間面積也會(huì)比較大，同時(shí)操作程序復(fù)雜，因此聯(lián)合脫硫脫硝造價(jià)成本通常比較高。

2 火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成與分類

火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又被稱為CEMS，通常情況下由顆粒物檢測(cè)系統(tǒng)、氣態(tài)物污染系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)組成，可以對(duì)煙氣顆粒物濃度、氣態(tài)物濃度污染物及煙氣溫度、煙氣流量、煙氣壓力、煙氣寒濕量等進(jìn)行測(cè)量。而依照測(cè)量取樣方式，煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又可以采用直接抽取采樣和稀釋抽取采樣兩種方式，在我國(guó)由于相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煙氣污染物質(zhì)的排放濃度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣數(shù)值，也就是進(jìn)行干基測(cè)量，因此在火電廠進(jìn)行脫硫脫硝監(jiān)測(cè)時(shí)，主要是采用直接抽取采樣方式。為此在火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最常見的一種系統(tǒng)類型就是干冷法直接采取系統(tǒng)，在干冷法直接采取系統(tǒng)中主要由探頭、樣氣處理系統(tǒng)及在線分析表構(gòu)成，系統(tǒng)使用過(guò)程中，使用探頭進(jìn)行取樣，通過(guò)電加熱管線將煙氣送至到煙氣處理系統(tǒng)之中，并通過(guò)冷凝泵、過(guò)濾裝置、濕度報(bào)警儀、流量計(jì)等，從而將冷卻至常溫的煙氣送到分析儀，并應(yīng)用脈沖反吹的方式，對(duì)探頭的堵塞情況做出預(yù)防，從而為系統(tǒng)正常運(yùn)行做出保障。endprint

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、處理與傳送

煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是利用PLC進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)化的數(shù)字采集與控制，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，主要是采集煙氣中氣態(tài)化的污染物質(zhì)、煙塵濃度、煙氣溫度、壓力、速度及濕度等，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行模擬輸出，從而相關(guān)儀器作出評(píng)定[3]。而煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理體系，由工控機(jī)和專門監(jiān)控軟件構(gòu)成，從而將實(shí)時(shí)收集的PLC通過(guò)信號(hào)傳遞的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示處理及單位換算，同時(shí)還可以通過(guò)文檔記錄和歷史記錄等方式進(jìn)行查詢，并作出相關(guān)的打印傳送。在煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)要與對(duì)應(yīng)的火電系統(tǒng)DCS進(jìn)行鏈接，然后傳送到環(huán)保部門，而在這個(gè)過(guò)程中，傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)必須要符合HJ/T212-2005的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而DAS設(shè)備應(yīng)該是可以對(duì)出現(xiàn)的異常狀況進(jìn)行自動(dòng)回復(fù)處理的。

2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線運(yùn)行質(zhì)量

煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，影響運(yùn)行質(zhì)量的因素有很多，首先從開始的取樣法作出分析以及運(yùn)作過(guò)程中都可能對(duì)在線運(yùn)行質(zhì)量造成影響，如在進(jìn)行直接的抽樣取樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)最易出現(xiàn)的問(wèn)題就是除濕及耐腐蝕、探頭堵塞問(wèn)題，這是因?yàn)樵谔幚頍煔獾倪^(guò)程中，煙氣中的二氧化硫和水分會(huì)對(duì)系統(tǒng)中管道及管件產(chǎn)生一種腐蝕作用。此外若是系統(tǒng)中的伴熱管線及加熱或者保溫效果不理想，也會(huì)影響到冷凝水中的二氧化硫濃度檢測(cè)，從而對(duì)煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性可靠性造成影響。其次日常維修及備品部件供應(yīng)方面造成的影響，現(xiàn)下的火電廠通常專業(yè)性維修人員只有一人，而在煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，很容易出現(xiàn)堵塞或者老化問(wèn)題，尤其是煙氣含硫量較高的位置，若是管理維修不到位或者備品供應(yīng)不及時(shí)，就會(huì)對(duì)煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量造成一定的影響，這是在應(yīng)用CEMS時(shí)需要注意的。

3 火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析

3.1 火電廠煙氣脫硫監(jiān)測(cè)分析

在火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)迅速發(fā)展的過(guò)程中，CEMS系統(tǒng)的測(cè)量要求也在不斷發(fā)生變化，如現(xiàn)下火電廠的脫硫設(shè)備效率已經(jīng)大幅度提升，如有數(shù)據(jù)調(diào)查顯示經(jīng)FGD脫硫的凈煙氣中二氧化硫的濃度可以達(dá)到50～200mg/Nm3，由于煙氣中二氧化硫的濃度大幅度降低，這為CEMS系統(tǒng)的測(cè)量增添了一定的難度，因此必須要采取有效的措施，提升CEMS系統(tǒng)的在線技術(shù)要求，如對(duì)于高含水煙氣，在CEMS系統(tǒng)中可以應(yīng)用多級(jí)除濕技術(shù)。而在現(xiàn)下在國(guó)外還應(yīng)用了滲透干燥管進(jìn)行脫水，這些都將會(huì)極大地提升二氧化硫的監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度。此外對(duì)于低濃度的二氧化硫進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，還可以使用非分散紅外法，通過(guò)非紫外線或者差分光學(xué)吸收光譜測(cè)量技術(shù)方式，從而最大限度的減少水分的干擾，而相信隨著這些新技術(shù)的應(yīng)用，火電廠中二氧化硫中的濃度將會(huì)從以往的200～300mg/Nm3，降低到50～100mg/Nm3，相信在這些措施下，一定可以更好的減少火電廠中硫化物污染。

3.2 火電廠煙氣脫硝監(jiān)測(cè)分析

在火電廠中進(jìn)行煙氣脫硝，主是使用SCR反應(yīng)器，而SCR反應(yīng)器通常位于鍋爐尾部的省煤氣出口處，這也是高塵段位置，結(jié)合以往的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，SCR的煙氣脫硝的脫硝率大約可以達(dá)到70%，而氮氧化物的濃度大約可以達(dá)到100mg/Nm3，而在對(duì)SCR反應(yīng)器的脫硫效率進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，則主要是使用直接抽取法CEMS系統(tǒng)，而應(yīng)用CEMS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)用的難點(diǎn)在于高溫、高濃度并具有腐蝕性的煙氣會(huì)對(duì)CEMS系統(tǒng)的探頭造成堵塞，為此現(xiàn)下的火電廠在使用CEMS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，還會(huì)應(yīng)用氣溶膠或者多極除濕器等進(jìn)行除濕，從而為系統(tǒng)監(jiān)測(cè)運(yùn)行穩(wěn)定性提供保障。此外還存在的一個(gè)比較普遍的問(wèn)題，就是CEMS系統(tǒng)的探頭對(duì)具體的硫化物不能確定，這很容易導(dǎo)致SCR系統(tǒng)入口噴氮濃度及煙氣的氣流出現(xiàn)不均勻性，為此在進(jìn)行SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該是在SCR系統(tǒng)的入口處設(shè)置專門的CFD流場(chǎng)模擬，促使導(dǎo)流板更加均勻，同時(shí)還可以專門設(shè)置取樣探頭，從而更好的對(duì)火電廠中進(jìn)行煙氣中的脫硝情況做出監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的過(guò)程中，環(huán)境污染問(wèn)題也受到了社會(huì)各界的高度重視，因此對(duì)于火電廠而言，煙氣脫硫脫硝技術(shù)已成為未來(lái)的煙氣凈化技術(shù)發(fā)展的方向，因此為了能夠更好的推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在今后還需不斷的強(qiáng)化煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)技術(shù)研究。

參考文獻(xiàn)：

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