CEMS環保設備在火電廠環保工作中的設計和應用

韓沛滕

摘? 要：火電廠的環保工作一直是其重點研究的方向，CEMS環保設備則是火電廠環保工作中十分重要的組成元素。基于此，本文首先對CEMS環保設備的運行原理和系統組成進行概述，在簡述CEMS環保設備設計安裝的基礎上，分析CEMS環保設備在火電廠環保工作中的應用，希望對火電廠環保工作方面提供一定幫助。

關鍵詞：CEMS環保設備;火電廠環保工作;設計應用

前言：CEMS環保設備是火電廠內煙氣排放連續監測設備，由于火電廠排放的煙氣中含有大量的腐蝕性物質，因此對于監測設備的抗腐蝕性以及抗磨損性能要求較高。并且，隨著當下我國對于環保工作的不斷重視，對火電廠排放煙氣的標準要求不斷提高，使得CEMS環保設備可靠程度以及穩定程度的要求也隨之提高。

一、CEMS環保設備的運行原理和系統組成

（一）顆粒物監測系統

火電廠排放的顆粒物監測系統中使用的CEMS環保設備主要為煙塵儀，其工作的原理主要為兩種：（1）激光散射法，（2）激光對射透過法。激光散射法在使用一般為在火電廠煙道的一側進行設備安裝，在基于光穿過煙塵時會發生強度變化的原理進行工作，激光對射透過法則是在火電廠煙道的兩側進行設備安裝，也是基于光穿過煙塵時會發生強度變化的原理進行工作。為了確保煙道安裝的設備可以正常工作，不受到煙塵的污染，需要采取空氣持續吹掃的方式進行清潔。

（二）氣態污染物監測系統

火電廠煙氣中的氣態污染物為：一氧化碳、氮氧化物以及二氧化硫等。一般對其進行監測的方法為稀釋抽取法、完全抽取法以及直接測量法。在我國火電廠的煙氣脫硫和脫硝工作中應用較多的監測方法為完全抽取法。

完全抽取法細分為紫外吸收法以及紅外吸收法兩種，這兩種方法的工作原理都是以氣體分子會對特定譜段的光進行吸收，檢測光的衰減程度，進而通過計算得出相應氣體分子的濃度。完全抽取法得到的檢測參數是干態形式的，同一臺分析設備可以進行4種或更多種類氣體成分的分析工作。稀釋抽取法則是通過利用稀釋的潔凈空氣在臨界狀態下通過音速小孔，得到空氣的固定流量數據以及大比例穩定的稀釋空氣。之后將稀釋的煙氣收入分析設備中進行氣態污染物濃度檢測，稀釋抽取法得到的檢測參數為濕態形式，需要進行二次計算轉變為干態形式。直接測量法則是通過紅外分析設備或者紫外分析設備在煙道部位直接進行安裝，不需要將煙氣進行抽取操作。但是直接測量法中應用的分析設備工作環境較為惡劣，在實際應用階段會產生強度較大的維護工作^[1]。

（三）煙氣排放參數測量系統

火電廠煙氣排放的監測參數主要為：煙氣的流量、大氣的壓力、煙氣的溫度以及大氣的濕度。對煙氣流量的檢測方法為超聲波法、皮托管差壓法以及熱式質量流量計等。大氣的壓力和大氣的濕度數據可以根據規范中的規定使用在線測量設備進行確定，也能通過人工輸入的方式進行確定，一般是將火電廠排放的煙氣中氣體污染物的濃度轉換為6%含氧量狀態下的數據，因此在監測時需要對煙氣中的氧濃度進行測量，對其進行檢測的方法為電池法、磁氧式法以及氧化鋯法等。

（四）數據采集、數據傳輸以及數據處理系統

一般在火電廠環保工作中應用的CEMS環保設備柜機都會配置小型PLC控制系統的脫水、抽氣以及反吹等工作，分析設備得到的各項數據也會在小型PLC中進行處理，之后由小型PLC將處理的實時數據傳輸至CEMS環保設備的數據采集區域。CEMS環保設備的數據采集區域由工業PC、數據采集軟件以及數據處理軟件組成，可以根據火電廠所在地域的環保標準要求進行數據的儲存和統計，并且可以將數據信息制作成規定格式傳輸給當地的環保部門。

二、CEMS環保設備的設計安裝

隨著我國對于環境保護工作重視程度的不斷提高，各地政府以及環保部門對于當地火電廠的CEMS環保設備安裝位置以及測量的要求也不斷提高。CEMS環保設備在火電廠的安裝應優先選擇振動幅度較小、不會產生漏風情況的垂直煙氣管道部位以及煙道的負壓部位，且安裝位置的煙氣流速不能低于每秒5米。CEMS環保設備的設計和安全應充分考慮火電廠內部煙道的分布情況、系統平臺的設計、CEMS消防區域位置、性能測試孔所在位置以及橋架的走向。并且，CEMS環保設備柜機到取樣點的距離不能過大，應控制在30米到60米之間。同時，由于CEMS環保設備需要定期進行檢修維護、校準比對的操作，若是CEMS環保設備在煙道的安裝高度大于5米時，則平臺不能建造成直爬梯的形式，應選擇Z字梯、升降梯或旋轉樓梯的形式。

對現階段我國火電廠的CEMS環保設備安裝位置進行分析，其大多被安裝在火電廠煙囪的入口匯總部位，此部位對于CEMS環保設備的后續檢修工作有利，距離也較小，但是在實際運行過程中，由于煙道較短或者煙道異形的問題，會導致CEMS環保設備的安裝位置不足，通常達不到煙氣流量監測設備的安裝使用要求。此外，CEMS環保設備在火電廠煙囪上進行安裝后，可以達到對火電廠排放污染源總體情況監測管理的目的，得到的煙氣流量數據結果也比較準確，但缺點是取樣管線需要延長一倍^[2]。

三、CEMS環保設備在火電廠環保工作中的應用

（一）煙氣脫硫工作的應用

CEMS環保設備在火電廠煙氣脫硫工作中，由于煙氣脫硫設備一般在煙囪部位之前，鍋爐的尾部，這一位置原因決定了其是火電廠進行總體排放情況的監測區域。煙氣脫硫工作主要是去除煙氣中二氧化硫的含量，這便需要FGD裝置的出入口的煙氣數據參數，而CEMS環保設備主要是對FGD出口的煙氣數據參數進行測量，因此經常將火電廠脫硫工作使用的出口煙氣分析設備和CEMS環保設備進行合并設置。

CEMS環保設備主要監測火電廠FGD入口部位的煙氣中各種成分的濃度以及煙氣的溫度和流量，同時還會對脫硫設備的使用情況進行監測。CEMS環保設備會在系統中將監測到的各項數據實時傳輸給電力企業和環保部門，并進行數據的系統備份，以便工作人員可以對其運行參數以及歷史趨勢進行查閱，此類數據在系統中的保存周期為6個月。除此之外，對于使用濕法脫硫火電廠使用的CEMS環保設備，可以不在FGD出口部位設置煙塵檢測裝置，這是由于濕法脫硫的方式沒有使用換熱裝置，導致FGD出口部位的煙氣水分含量較大，激光檢測煙塵的方法由于工作原理的限制無法進行正常的工作。

（二）煙氣脫硝工作的應用

CEMS環保設備在火電廠煙氣脫硝工作中，對于測量條件較差、較為緊湊的脫硝煙道，其進行煙氣流量測量的直管煙道長度達不到相應的要求。但卻可以對煙道的煙氣流場進行模擬，且由于實際運行階段煙氣的流場較為均勻，得到的流量測量數據較為穩定可靠?，F階段我國火電廠測量煙氣流量的方式主要為應用皮托管等差壓流量設備，而且煙氣具有靜壓較低的特點，其對設備的壓差要求更低，可以采用多點差壓傳感設備來提高測量結果的精度和穩定程度。除此之外，在火電廠煙氣脫硝工作中應用的CEMS環保設備還有：三氫化氮分析設備、氮氧化物濃度監測設備以及數據采集系統。

（三）其他檢測工作的應用

火電廠鍋爐內的氧氣和一氧化碳濃度也需要CEMS環保設備進行測量，通過這種方式來控制鍋爐的燃燒情況。同時，還需要對除塵設備的出口部位進行煙塵含量的檢測，以此判斷除塵設備的效果和使用性能，此項工作可以借用FGD入口處的煙塵測量參數數據。此外，CEMS環保設備還會對煙氣內的二氧化碳濃度以及重金屬含量進行檢測^[3]。

結束語：

綜上所述，CEMS環保設備在火電廠環保工作中的應用，可以有效提高火電廠環保工作的工作效率和工作質量，將火電廠的環保工作落實到位，奠定火電廠的可持續發展基礎。并且，火電廠CEMS環保設備的應用，可以提高火電廠的能源使用效率，減少火電廠的運行成本，推動我國社會經濟的發展。

參考文獻：

[1]侯瑞，張志勇，禾志強，郭江源.燃煤電廠超低排放改造后環保設備運行管理[J].設備管理與維修，2021（05）：158-160.

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[3]李金喜.火電廠環保設施納入主設備管理的探討[J].智能城市，2019，5（04）：63-64.