生物質電廠煙氣排放連續監測系統的設計選型探討

張永霞

摘要：通過對平邑魯電生物質電廠煙氣排放連續監測系統（簡稱CEMS）的組成、設計選型和安裝要求的介紹，提出生物質電廠CEMS的選擇及安裝的建議，對生物質電廠CEMS設備選型相關方面進行探討，為同類電廠CEMS設計、招標、安裝等工作提供借鑒。

關鍵詞：生物質電廠；CEMS；設計選型；安裝要求

1前言

根據《中華人民共和國大氣污染防治法》規定，新建、擴建排放二氧化硫的生物質電廠超過規定的污染物排放標準或者總量控制指標的，必須建設配套脫硫、除塵、脫硝等裝置。同時必須配置大氣污染物排放自動監測儀器設備，并由相關環保部門納入統一的監測網絡。已有研究表明，HNO3對酸雨的影響呈增長之勢，因此，煙氣脫硝是新上生物質發電機組控制NOx排放的必然選擇，也是國家環保政策的要求。

CEMS正是為了監測來自于電廠、焚燒場等廢氣中的污染物，以利于進行排污總量控制（濃度控制）、有效進行排污收費制度而建立的。CEMS可以有效實時地監測工藝過程或廢氣排放時的各種煙氣參數，如煙塵、SO2、NOX、CO、O2 等的濃度以及煙氣排放量（速度）、溫度、壓力等。

2平邑電廠CEMS監測子系統介紹及設備選型

2.1氣體污染物監測子系統

氣體污染物監測子系統煙氣的采樣方法有非抽取法和抽取法。在平邑電廠中，氣態污染物濃度監測主要采用直接抽取法。直接抽取法采樣系統由煙氣采樣單元（包括采樣探頭和采樣管線）、氣體預處理單元、分析單元組成，抽取樣氣通常引至儀表間分析機柜中進行分析。

2.2顆粒物監測子系統

常用的顆粒物監測采用的方法有：β射線法、光學不透明度法、光學后向散射法、激光測塵法。平邑電廠運用光學不透明度法，該技術采用等速采樣稱重法測出煙塵質量濃度,再與同時測得的光學不透明度建立函數關系,一般為線性關系。該方法可連續實時在線監測。但只能監測較大的煙塵顆粒,監測精度差;不同大小煙塵顆粒透光率不同,需作相關校準;鏡面維護問題等。平邑電廠采用西安鼎研有限公司的HP 5000 型(可見光)產品。

2.3輔助參數測量子系統

煙氣輔助參數主要包括流速、溫度、壓力、含氧量、濕度等,其中流速為首要測量參數，常用的流速測量方法有：皮托管法、熱平衡法、超聲波法。

皮托管法是煙氣流速連續測量常用方法,該法與手工常規方法一致,缺點是易堵,需要不斷吹掃。西安鼎研等公司產品為此技術。 煙氣溫度測量儀表主要為熱電偶或熱電阻。煙氣壓力測量儀表采用壓力變送器。

2.4數據采集處理與通訊子系統

數據采集處理與通訊子系統以微機為核心，各取樣探頭采集實時數據后，再通過計算、匯總、貯存等過程，定時傳輸至相關設備，同時具有與環保部門、電廠環境監測站的Modem 或GPRS數據通訊接口及與FGD_DCS 的RS232/RS485 串行數據通訊接口。

2.5設備選型應注意的問題

避免系統重復設置檢測設備，如目前流量計大多都有測量煙氣溫度參數的功能，而在CEMS系統中又額外增加熱電偶來測量溫度，增加了設備投資。儀表量程及校準用標準氣應根據實際情況選用。通訊接口應能保證與當地環保部門互連。CEMS側的接口設備及通訊電纜由賣方提供。以免發生供貨范圍的糾紛。

3CEMS安裝設計

以下重點結合平邑生物質電廠煙氣排放連續監測系統的安裝設計過程，分析存在的問題和不足，為生物質電廠安裝設計提供借鑒。 平邑電廠建設規模為 1×30MW 機組，配一套尾部煙氣脫硝裝置，另外還設了爐內脫硫系統。本項目采用布袋除塵器和選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝裝置，普通煙囪排煙，煙囪高度80m。

CEMS配置方案一：煙囪煙氣入口煙道設一套CEMS，設置在水平煙道。優點為：投資小；缺點是測點安裝位置不滿足直管段要求，尤其是對于煙氣流量和顆粒物CEMS 的測量不能滿足《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》的要求。

CEMS配置方案二：煙囪垂直段設一套CEMS。優點是測點安裝位置能滿足直管段要求；缺點是投資大，需要增加電纜橋架、儀表管等安裝材料，必要時還需設Z型梯。

綜合以上兩種方案的比較，從長遠和保護環境考慮，最后決定在煙囪30米處，利用已有平臺，設置現場測量儀表采用4套，煙氣分析機柜一面。這種方案既節約了成本又能滿足相關要求。

通過平邑生物質電廠 CEMS 的安裝設計，得出了一些經驗供大家參考。在CEMS 招標后，應結合廠家的相關資料和煙道布置情況進行設計，確定CEMS 小間的尺寸和位置，合理布局。既要考慮CEMS小間與現場儀表之間的距離盡可能的短，又要考慮CEMS 小間的布置對稱，美觀。CEMS 小間與現場儀表之間的距離短，主要是從滿足煙氣采樣相關要求和節約成本的角度出發，CEMS訂貨技術條件規定煙氣采樣管線長度不宜超過100米，如果采樣取樣管線太長，一對抽氣有影響，二要增加投資。因伴熱管線的價格較貴，應在招標時就確定管線的長度，并留有余量，CEMS 訂貨技術條件規定不允許單個采樣管線內部拼接。某電廠就因采樣管線長度不足，只相差幾米，無法安裝，這根管線只能重新訂貨。此外，CEMS 小間與現場儀表之間的距離短可以節約電纜的投資和電纜敷設的費用。

確定CEMS 小間的尺寸和位置后，還要確定現場儀表的開孔尺寸和位置。熱控專業應及時向工藝專業提出煙塵分析儀、煙氣采樣器、流量計或氧量計等安裝要求，主要包括直管段、法蘭尺寸、短管長度、安裝間隔及采樣平臺等。

4結束語

煙氣污染物在線監測系統提供了監測煙氣中污染物的簡便、有效的方法，在煙氣脫硫、脫硝系統中是不可缺少的環保設備，但目前已安裝的CEMS大都不能長期正常投運。以上對CEMS的設計、設備選型、安裝等幾個關鍵因素進行了經驗性闡述，以減少CEMS 運行故障及降低CEMS 的投資成本，為系統的經濟運行打下基礎。

參考文獻：

[1]燃煤電廠煙氣排放連續監測系統訂貨技術條件[D].DL/T 960-2005.中國電力出版社,2005.

[2]煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理(試用)[M].化學工業出版社,2008.endprint