電廠2×350 MW超臨界機組總排口環保設備改造分析

余榮昊

摘 要：某電廠2×350 MW超臨界機組總排口環保設備于2016年投入使用，總排口環保設備CEMS系統采用的是雪迪龍SCS-900型煙氣在線監測系統。但是，總排口環保設備CEMS系統在長期運行過程中存在諸多問題，不滿足煙囪入口SO、NO排放連續監測系統技術要求。因此，深入分析該電廠總排口環保設備CEMS系統的改造工程，以期為同類總排口環保設備改造提供參考。

關鍵詞：電廠;總排口環保設備;CEMS系統

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0031-03

Analysis on Environmental Protection Equipment Renovation of Total Outlet of 2×350 MW Supercritical Unit in Power Plant

YU Ronghao

（China Energy（Zhaoqing）Co-Generation Company Limited， Zhaoqing Guangdong 526238）

Abstract： The total discharge environmental protection equipment of a 2×350 MW supercritical unit of a power plant was put into use in 2016. The CEMS system of the total discharge environmental protection equipment adopts The Sidron SCS-900 type online monitoring system for flue gas. However， there are many problems in the long-term operation of the general outlet environmental protection equipment CEMS system， which does not meet the technical requirements of the chimney inlet SO and NO emission continuous monitoring system. Based on this， this paper has carried on the in-depth analysis to the power plant total outlet environmental protection equipment CEMS system transformation project， in order to provide a reference for similar total outlet environmental protection equipment transformation.

Keywords： power plant;total outlet environmental protection equipment;CEMS system

1 項目概況

某電廠2臺350 MW超臨界燃煤汽輪發電機組于2013年投入運行。該電廠高壓廠用電電壓等級為6 kV，電動機容量大于等于200 kW的電動機供電電壓為6 kV;低壓廠用電系統采用三相四線制，電壓為380 V/220 V，電動機容量小于200 kW的電動機供電電壓為380 V。

該電廠總排口環保設備于2016年投入使用。煙氣自動監控系統（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）采用“普通直接抽取法+非分散紅外吸收法”進行測量。主分析儀表為西門子U23型。煙囪總排口環保設備原CEMS系統主要有煙氣分析儀、粉塵儀、溫度變送器、壓力變送器、流量計變送器、煙氣濕度儀、皮托管、數采儀、上位機及儀表控制柜等設備。取樣設備安裝在煙囪70 m處，并配有檢修平臺。

2 總排口原CEMS系統存在的問題

2.1 滲透除濕裝置老化

CEMS系統中滲透除濕采用高分子滲透膜，而高分子膜在應用上存在缺陷。煙氣成分復雜，有各種氣態污染物和顆粒污染物，雖在前端都有精處理，但并不能保證完全處理干凈。此外，高分子膜也會隨時間推移而老化和污染，導致除濕效果下降，從而影響系統數據測量。

2.2 氣態水汽對監測數據影響過大

SO易溶于水，氣態水汽紅外光譜吸收峰值與氣態污染物有所重合，因此測量易受水分干擾，測量數據存在干擾偏差。取樣管路內部為負壓，存在因漏氣而導致設備出現監測異常的情況。SO需加溫至120 ℃才能阻止溶于氣態水汽中，但超低改造后煙道中實際溫度在50 ℃左右。伴熱管加熱無形中改變了煙氣的實際工況。超低改后煙道內部煙氣特性為低溫高濕，經原系統后煙氣變為高溫高濕，對測量污染物組分造成較大的影響[1]。

2.3 影響量程及精度

目前，超低排放標準為煙塵5 mg/m、SO2 35 mg/m、NOx 50 mg/m，測量系統量程已更改為煙塵0～20 mg/m、SO 0～100 mg/m、NOx 0～250 mg/m，非分散紅外吸收法分析儀的SO和NO最小量程分別為286 mg/m和308 mg/m。現場通過其他方式將量程修改到符合現在的環保標準[2]，但實際上原有測量池和原有測量精度并沒有實質性改變。

2.4 校準誤差大

原系統對分析儀直接進行校準，忽略了系統誤差。儀表包含多種誤差，如隨機誤差、人為誤差及系統誤差等。系統內受SO溶水率、系統氣密性以及人為因素的影響，儀表監測誤差較大。

3 總排口CEMS系統施工方案

施工前應做好相應的準備工作，編寫施工方案，辦理熱控工作票、動火票及架子搭設申請單等開工文件，并做好技術交底工作[3]。同時，施工現場應配備相應的運行人員，確保在發生緊急狀況時能夠及時應對。總排口CEMS系統施工具體如下。

3.1 總排口CEMS站房擴建

站房擴建在總排口70 m平臺處。在站房擴建前，首先應確認現場站房改造尺寸，并確定新改設備安裝位置;其次，準備好站房擴建相應的電纜、電纜橋架及蛇形管等材料和施工工器具;最后，確定站房內電纜走向和施放路線。

總排口CEMS站房擴建時，首先需要鋪設新設站房地板;其次，焊接主框架，密封站房四周墻壁及屋頂板塊，并在焊接時做好成品保護和隔離措施;再次，拆除現場總配電箱箱體及其所在墻體，拆除時應做好防誤動措施;最后，將拆除后的配電箱安裝至現有數采儀旁。

3.2 總排口CEMS系統改造施工

3.2.1 管線布設。在管線布設前應對電纜絕緣進行測試，合格后方可進行布設。管線布設是在總排口CEMS小間及平臺采樣點進行，主要分為電纜布設和氣管布設，并在管線布設前將新設備（美國熱電機柜）放到總排口CEMS小間門口。電纜布設主要是將2根規格為3×1.5的電源線和4根規格為6×1.0的信號線從總排口CEMS小間接到平臺采樣點。粉塵儀等速升級需要的信號線采用具有阻燃耐高溫屏蔽的電纜，將1根4芯的電纜從總排口CEMS小間接到就地粉塵儀機柜。溫度、壓力及流速等需要的信號線采用阻燃耐高溫的電纜，將1根8芯的電纜從就地變送器接至總排口CEMS小間機柜。煙塵儀需要的信號線采用阻燃耐高溫的電纜，將1根4芯的電纜從煙塵儀機柜接至總排口CEMS小間機柜。氣管布設主要是將4根外徑1/4、內徑1/8的氣管從總排口CEMS小間接到平臺采樣點。在管線布設過程中，應將動力與信號電纜分開敷設，保證電纜通路和電纜保護管的密封。自控電纜應符合輸入和輸出分開、數字信號和模擬信號分開的配線和敷設的要求。管線布設完成后，將熱電新機柜移至總排口新擴建CEMS小間內。

3.2.2 設備安裝。本次改造項目主要是對總排口CEMS系統進行改造，主要包括含SO和NO、O分析系統，濕度、數據采集與處理系統，標準氣體等及其輔助配件等系統的儀器設備安裝。CEMS系統安裝必須符合G相關標準的規定。

在設備安裝前，施工單位必須熟悉CEMS的原理、結構及性能，并編制設備安裝施工流程圖、設備技術文件、設計圖樣、監測設備及配件貨物清單交接明細表、施工安全細則等有關文件。此外，需要對安裝的新設備進行清理、檢查及保養，確保其符合安裝要求。

監測站房儀器安裝時，應排列整齊。監測儀器頂平直度和平面度應不大于5 mm，監測儀器牢固固定，可靠接地，二次接線正確、牢固可靠，配導線的端部應標明回路編號，安裝精度和連接部件坐標尺寸等均應符合相關技術規定。平臺、監測站房、交流電源設備、機柜、儀表和設備金屬外殼、管纜屏蔽層和套管的防雷接地，可利用廠內區域保護接地網，采用多點接地方式，做好防雷接地措施。平臺電纜氣管從探頭到分析儀的整條采樣管線的鋪設，應采用橋架或穿管等方式。管線傾斜度≥5°，防止管線內積水，每隔4～5 m裝線卡箍，保證整條管線具有良好的支撐。伴熱管線應具備穩定、均勻加熱和保溫的功能，設置加熱溫度≥120 ℃，且應高于煙氣露點溫度10 ℃以上，同時其實際溫度值在機柜或系統軟件中可顯示查詢。信號線一般為屏蔽電纜線。屏蔽層應有良好絕緣，不可與機架、柜體發生摩擦、打火，屏蔽層兩端及中間均需進行接地連接。由煙囪或主煙道上數據柜引出的數據信號線經過避雷器引入監測站房時，應將避雷器接地端同站房保護地線可靠連接。安裝完成后，保證各連接管路、法蘭及閥門封口墊圈牢固完整，不得有漏氣、漏水現象，保證氣路閥門和排水系統安裝后暢通和啟閉靈活。在自動監測系統空載運行24 h后，需確保管路不會出現脫落、滲漏及振動強烈等現象。

3.2.3 調試。待新設備安裝完成后，將新設備測量數據信號上傳至環保平臺，確認設備是否安裝完好、信號回路是否準確無誤以及氣源和電源是否正常。將原溫度、壓力、流速及煙塵儀設備測量信號由備用端口接入新熱電設備進行調試，確保系統能夠正常運行[4]。

3.2.4 粉塵儀等速升級。為減少粉塵儀升級過程數據中斷的時間，熱電設備安裝調試后，能輸出正常流速信號給就地粉塵儀機柜后才斷電升級粉塵儀。從CEMS引出流速信號到就地粉塵儀機柜內，信號線為屏蔽電纜2×1或4×1，將信號隔離器安裝在就地粉塵上機柜內，將固定變頻器安裝在就地粉塵儀下，最后進行線路連接。線路連接后需升級軟件，確保與硬件相匹配，并接通電源對流速量程等參數進行調試。SO和NO監測技術分類及性能對比分別如表1和表2所示。

新總排口環保設備對SO和NO流速量程參數的測量主要采用脈沖熒光技術和化學發光法技術，達到了超低排放的測量精度要求[5]。在粉塵儀等速升級前，需提前一周報備給生態環境部門;升級時需對設備進行斷電，防止操作異常或觸電;在硬件改造結束進行通電前，需檢查接線是否正確，信號隔離器、變頻器安裝是否合適，固定是否牢靠等;對于調試的流速量程等參數，需與CEMS廠家進行溝通確定。

3.2.5 注意事項。總排口CEMS系統改造完成后，在新設備數據測量正常后，需斷開原設備測量數據信號，將新設備數據接入數采儀，查看環保平臺上傳的數據是否與現場設備監測數據保持一致，同時應在新設備數據接入半天時間內，保持舊總排口設備的正常運行。

3.3 環保驗收

在完成數據比對工作后，提交本次驗收建設項目的環評批復或者生態環境部門要求安裝自動監測設備的文件，包括溫壓流利舊、粉塵儀之前的環保驗收資料，新設備的環保認證、適應性檢測合格報告、出廠合格證等。在新設備數據聯網無故障運行168 h后進行數據比對，進行環保驗收。

3.4 原總排口CEMS系統拆除

在原總排口CEMS系統拆除前，應制訂系統拆除方案。在拆除系統時，需對原環保設備做好保護措施，輕吊輕放，避免損壞設備。拆除的設備需運送至指定地點，并做好防護工作。

4 結論

①根據國家和地方燃煤電廠超低排放環保政策，新熱電設備的CEMS系統憑借高效的SO和NO的檢測性能，滿足了《固定污染源煙氣（SO、NO、顆粒物）排放連續監測技術規范》（HJ 75—2017）及《固定污染源煙氣（SO、NO、顆粒物）排放連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ 76—2017）的規定。

②設備改造后，新總排口環保設備采用脈沖熒光技術和化學發光法測量SO和NO流速量程參數，大大提升了SO和NO的監測技術水平。

參考文獻：

[1]瞿國忠，陳建如，陳杏榮.熱電廠環保超低排放改造及技術應用[J].化肥設計，2020（4）：54-58.

[2]賈昌明.火電燃煤電廠環保現狀及應對措施[J].節能，2019（11）：64-65.

[3]孫然然.330 MW亞臨界燃煤機組超低排放研究[J].智能城市，2020（6）：117-120.

[4]張玉山，彭立觀，劉德權.3×200 MW機組脫硫超低排放改造技術方案研究[J].電站系統工程，2021（5）：68-70.

[5]周朝陽.1 000 MW超超臨界機組超低排放改造工程分析[J].潔凈煤技術，2017（6）：118-123.