火電廠 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(cems)

1、本文介紹南京協(xié)鑫熱電有限公司248MW機(jī)組煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ContinuousEmissionMonitingSystem)即CEMS的設(shè)計(jì)選型，比較了CEMS的幾種主要技術(shù)及其特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）1前言我國(guó)火力發(fā)電量占總發(fā)電量80%左右，而煤炭占火電機(jī)組燃料的95%，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)促使電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，由燃煤所帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。按目前的排放控制水平，到2020年，我國(guó)火電廠排放

2、的二氧化硫、煙塵和氮氧化物將分別達(dá)到2100萬(wàn)噸、500萬(wàn)噸和1000萬(wàn)噸以上。如果火電廠排放的大氣污染物得不到有效控制，將直接影響到我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量的改善。為控制污染加劇，促進(jìn)火電行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家環(huán)保部門(mén)采取了一系列嚴(yán)格的環(huán)保政策，如大氣污染物總量控制、提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等（如二氧化硫收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)將由0.2元kg調(diào)至0.63元kg）。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl3223—2003)規(guī)定：“火力發(fā)電鍋

3、爐須裝設(shè)符合HJT75要求的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器；火電廠大氣污染物的連續(xù)監(jiān)測(cè)按HJT75中的規(guī)定執(zhí)行；煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置經(jīng)省級(jí)以上人民政府環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)驗(yàn)收合格后，在有效期內(nèi)其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。”因此，CEMS已成為環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、排污收費(fèi)、污染物治理及實(shí)施污染物排放總量控制的科學(xué)可靠的依據(jù)及必要的技術(shù)手段。2工程情況簡(jiǎn)介南京協(xié)鑫熱電有限公司建設(shè)規(guī)模為2240th循環(huán)流化床鍋爐配248MW機(jī)組，采用爐內(nèi)投加石灰石脫硫方式，

4、安有二臺(tái)布袋除塵器，煙氣由兩側(cè)煙道進(jìn)入煙囪排出，煙囪高150m，由于兩側(cè)煙道工況類似，煙氣的流動(dòng)性好，CEMS采用“一拖二”系統(tǒng)配置，即在煙囪兩側(cè)煙道上分別安裝一套采樣裝置，共用一套分析儀器。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為SO2、煙塵、NOx，附帶測(cè)量參數(shù)為煙氣溫度、煙氣量、流速、壓力、水分、煙氣含O2量等。3CEMS組成CEMS由煙塵監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)組成。組成CEMS的設(shè)備按照安裝布置

5、可分為煙道現(xiàn)場(chǎng)部分和儀器間部分。煙道現(xiàn)場(chǎng)儀器包括：直抽取樣探頭、煙塵監(jiān)測(cè)儀、煙氣溫度、壓力、濕度、流速儀。儀器間儀器包括：煙氣預(yù)處理裝置、分析儀器、工控機(jī)、氣瓶等?，F(xiàn)場(chǎng)儀器和儀器間通過(guò)煙氣采樣伴熱管、電纜連接，負(fù)責(zé)氣體、電源和信號(hào)的傳輸。3.1取樣方法目前國(guó)內(nèi)外煙氣取樣方法主要有兩大類：直接測(cè)量法和抽取法，其中抽取法又分為直接抽取法和稀釋法。直接測(cè)量取樣法是把分析部件直接安裝在煙道上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)須管線，采用差分吸收法測(cè)量，即將一束光直

6、接照射在煙道氣體中，利用分子的吸收光譜測(cè)量若干波長(zhǎng)上的吸收，根據(jù)這些波長(zhǎng)上分子吸收系數(shù)的差來(lái)確定吸收分子的含量。由于采用多個(gè)波長(zhǎng)來(lái)確定一種和紅外光源兩種，激光光源采用半導(dǎo)體激光器，壽命較長(zhǎng)，且不受水氣的影響，紅外光源主要受到水氣含量變化的干擾，測(cè)量精度較低。濁度法的主要優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)成熟，結(jié)果可靠，價(jià)格適中，目前國(guó)內(nèi)使用數(shù)量較多。濁度法的主要缺點(diǎn)是：需雙端安裝，進(jìn)行光路對(duì)中，安裝及維護(hù)稍有不便，發(fā)射端及接收端都需要潔凈空氣保護(hù)。該法可用于

7、國(guó)內(nèi)的各種燃煤煙塵排放源的煙塵濃度測(cè)量。設(shè)置煙塵監(jiān)測(cè)孔時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段，若煙道直管段長(zhǎng)度大于6倍煙道當(dāng)量直徑，則監(jiān)測(cè)孔前的直管段不小于4倍當(dāng)量直徑、且監(jiān)測(cè)孔后的直管段長(zhǎng)度不小于2倍當(dāng)量直徑；若煙道直管段長(zhǎng)度小于6倍煙道當(dāng)量直徑，則監(jiān)測(cè)孔前的直管段長(zhǎng)度必須大于監(jiān)測(cè)孔后的直管段長(zhǎng)度。本工程選用濁度法煙塵測(cè)塵儀，因兩臺(tái)布袋除塵器來(lái)自不同廠家，一臥式，一立式，缺乏垂直管道，且每臺(tái)除塵器后配兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)，即一爐配兩段鋼煙道，為減少探頭安裝數(shù)

8、量，煙塵監(jiān)測(cè)孔開(kāi)在煙囪兩側(cè)的磚煙道上。3.3.煙氣污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)由于要對(duì)兩臺(tái)鍋爐的煙氣污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為降低成本，采用一套分析儀對(duì)兩臺(tái)鍋爐輪流監(jiān)測(cè)的方法。煙氣中SO2的分析方法主要有紫外熒光法和非分散紅外吸收法（NDIR法）NOx的分析方法主要有化學(xué)發(fā)光法（CLD法）和非分散紅外吸收法（NDIR法）。紫外熒光法測(cè)量SO2濃度原理：煙氣在190nm～230nm的紫外光照射下，其中的SO2分子受激發(fā)生成激發(fā)態(tài)SO2，其返回基態(tài)時(shí)發(fā)出熒光，

9、而且熒光強(qiáng)度與煙氣中SO2的濃度成正比，通過(guò)測(cè)量熒光光強(qiáng)就可得到SO2的濃度值。該法靈敏度高，可探測(cè)到ppb級(jí)的低濃度SO2，而且動(dòng)態(tài)范圍和線性度好。化學(xué)發(fā)光法測(cè)量NOx濃度原理：煙氣中的NO與臭氧發(fā)生反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的NO2，其返回基態(tài)時(shí)放出光子，當(dāng)臭氧過(guò)量時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度與煙氣中NO濃度成正比，測(cè)量發(fā)光光強(qiáng)即可得到NO濃度值；同時(shí)利用鉬催化技術(shù)將煙氣中的NO2全部轉(zhuǎn)化為NO與臭氧發(fā)生反應(yīng)，測(cè)量發(fā)光光強(qiáng)即可得到NOx總濃度值。紫外熒光法和化

10、學(xué)發(fā)光法均適用于稀釋取樣法。非分散紅外吸收法是利用各種氣體對(duì)于紅外線這一光譜波段能量的吸收在波長(zhǎng)上具有選擇性這一原理構(gòu)成的，可以通過(guò)一臺(tái)儀器測(cè)定多組分氣體，有較好的性價(jià)比、適用于直抽取樣法。3.4.煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括溫度、壓力、濕度、氧量和流速，其中溫度、壓力、濕度、氧量的測(cè)量均為常規(guī)方法，流速監(jiān)測(cè)方法的選擇需注意煙道的長(zhǎng)度是否滿足安裝要求。煙氣流速的監(jiān)測(cè)有三種方法：壓差傳感法、超聲波法和熱傳感法。壓差傳