環(huán)保系統(tǒng)用煙氣在線儀表選型探討

孫平

摘 要：結(jié)合環(huán)保項目分析了檢測儀表的選型和運行中存在的問題，研究、探討了火電機組脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)所用監(jiān)測用儀表的選型和注意事項，并根據(jù)環(huán)保系統(tǒng)特征分析了運行中可能出現(xiàn)的其他問題及其應(yīng)對辦法和關(guān)注點。

關(guān)鍵詞：環(huán)保系統(tǒng)；儀表選型；脫硝；除塵

中圖分類號：X701.3 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.147

2015-07，環(huán)保部總量司下發(fā)了《關(guān)于編制“十三五”燃煤電廠超低排放改造方案的通知》，稱按照國辦最新要求和工作部署，要求在完成《燃煤節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》的基礎(chǔ)上，對燃煤電廠超低排放改造實施“提速擴圍”，全國3.0×105 kW及以上燃煤機組和東部地區(qū)所有燃煤機組均需進行超低排放改造。在這種情況下，配套環(huán)保設(shè)施主體升級，系統(tǒng)對CEMS儀表也提出了更高的要求，需要升級或者換型。

國內(nèi)大多數(shù)電力企業(yè)用污染物排放監(jiān)測裝置CEMS系統(tǒng)都依據(jù)《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 75—2003）和《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》）（HJ/T 76—2003）的要求采用了抽取式CEMS設(shè)備，但是，從整個環(huán)保系統(tǒng)的實際情況來看，這種設(shè)備的選型原則還需要從以下幾方面考慮。

1 CEMS儀表的配置

根據(jù)《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》第6.2部分要求，每臺機組的CEMS設(shè)備配置既可以安裝在單元機組的總煙囪上，也可以每臺機組的凈煙道各安裝一套相同的設(shè)備，測定值匯總后作為源排放結(jié)果。由于當(dāng)前各機組的環(huán)保設(shè)施涉及環(huán)保補貼計算，共用煙囪的機組在單機儀表異常時可能帶來額外的環(huán)保風(fēng)險，因此，建議在新改造工程中盡可能地將CEMS設(shè)備配置為單機單配，凈煙氣設(shè)備選用全組分、全參數(shù)配置。

當(dāng)前，電廠煙氣處理設(shè)施主要有脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)三大部分，根據(jù)檢測需要，各個系統(tǒng)的儀表選型要求是不同的。

脫硝系統(tǒng)處于煙氣處理設(shè)施的最前端，其檢測參數(shù)主要有O2、NOx。基于環(huán)保系統(tǒng)需要計算脫硝效率的要求，其儀表配置需要在脫硝系統(tǒng)前、后各安裝一套CEMS設(shè)備，其組分包含NOx、O2即可。

除塵系統(tǒng)一般位于脫硝系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)之間，隨著新式深度除塵技術(shù)的應(yīng)用，也有將系統(tǒng)安裝在脫硫系統(tǒng)之后的，比如部分濕式除塵設(shè)備就安裝在脫硫設(shè)備之后對煙氣進行深度除塵處理。煙塵監(jiān)測一般作為獨立設(shè)備模塊進行煙氣塵組分的分析，將結(jié)果信號傳送至CEMS的PLC進行統(tǒng)一處理后外傳。根據(jù)《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》第6.2.6條內(nèi)容，煙塵檢測設(shè)備只要安裝在除塵系統(tǒng)之后的煙道即可。如果需要安裝在脫硫裝置之前，只需用參比結(jié)果修正。在濕法脫硫技術(shù)為主流脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀下，凈煙氣煙塵測量受水分干擾的問題不可避免，建議在設(shè)備選型階段避免和消除。國外的抽取式帶煙氣加熱預(yù)處理的煙塵分析系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，由于近幾年國內(nèi)環(huán)保監(jiān)測要求的提高和超低排放項目的開展，此類設(shè)備也逐漸在國內(nèi)得以應(yīng)用。但就技術(shù)原理來說，新設(shè)備只是在原有散射光測量原理的基礎(chǔ)上增加了加熱預(yù)處理模塊，將煙氣加熱到過熱態(tài)，然后進行傳統(tǒng)的測量處理，其主要技術(shù)關(guān)注點是如何避免抽取管路的煙塵貼壁。如果管路過長或者未采取控制措施，將直接導(dǎo)致測量結(jié)果偏低。

脫硫系統(tǒng)雖然根據(jù)技術(shù)方案的不同，系統(tǒng)配置有本質(zhì)的差別，但是由于其發(fā)展多年，監(jiān)測技術(shù)相對成熟。與脫硝系統(tǒng)一樣，為了計算脫硫效率，脫硫裝置出入口都需要安裝CEMS設(shè)備，其組分包含02、SO2即可。如果采用單機單配的方案，那么凈煙氣設(shè)備需采用全組分配置。

2 脫硝系統(tǒng)CEMS存在的問題

超低排放指標(biāo)中NOx要求不超過35 mg/m?，因此，CEMS儀表要實現(xiàn)全程測量，其量程比就要達到10∶1以上，且實際運行中對設(shè)備精度要求極高。而HJ/T 75—2007《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》第9.4的失控數(shù)據(jù)判定方法顯然太過寬松，以此控制運行工況會存在極大的超標(biāo)排放風(fēng)險，因此，脫硝出口CMES設(shè)備建議選用雙量程的儀表配置。這種配置需要兼顧低值測量的精度要求和高值測量的量程要求，并將其切換點設(shè)置在高值量程的下限處。國內(nèi)主流的儀表廠家也開發(fā)了相關(guān)產(chǎn)品，不僅可以在分析儀表內(nèi)集成雙測量單元，還可以根據(jù)測量結(jié)果自動切換。

3 氨逃逸設(shè)備的選型

SCR脫硝裝置氨逃逸表測量不準(zhǔn)問題普遍存在，主要表現(xiàn)為趨勢與工況不對應(yīng)、測量值為零、示值偏小等。這種情況直接導(dǎo)致氨逃逸率的監(jiān)測無法為脫硝系統(tǒng)運行提供可靠的調(diào)整依據(jù)，也無法依據(jù)氨逃逸的監(jiān)測結(jié)果判斷系統(tǒng)風(fēng)險。因此，氨逃逸表計的選用應(yīng)重點關(guān)注SCR出口煙塵含量高、管道震動、煙道膨脹不均等問題的解決辦法。

現(xiàn)有氨逃逸設(shè)備可以采用對穿煙道的多孔固定桿組件提高儀表的對光效率。多孔連接桿一般為非標(biāo)準(zhǔn)配件，設(shè)備采購或者改造時可關(guān)注這一改善措施。如果條件允許，采用多測點手段監(jiān)測。

抽取式氨逃逸分析儀表雖然避免了原位激光法測量設(shè)備單點取樣的缺陷，但存在取樣孔堵塞、樣氣結(jié)晶、氣體池性能不穩(wěn)定等問題，選用時應(yīng)重點關(guān)注以上問題的技術(shù)防范措施；抽取式儀表結(jié)合多點采樣設(shè)備能有效提高氨逃逸測量的準(zhǔn)確性。

氨逃逸監(jiān)測還需要重點解決的問題有SCR區(qū)氨氣反應(yīng)不均勻造成的空預(yù)器局部堵塞問題，建議采取噴氨自動優(yōu)化，煙道流場優(yōu)化，噴嘴、格柵調(diào)整等措施綜合治理，以提高整個反應(yīng)區(qū)的均勻性。

4 結(jié)論

本文結(jié)合超低排放項目對檢測儀表的選型和運行中存在的部分問題進行了分析，但超低排放項目在還沒有普及之前，系統(tǒng)運行中還可能出現(xiàn)其他問題。為此，我們可以從項目初期規(guī)劃的角度入手，重點關(guān)注以下三個方面的問題：①環(huán)保項目的技術(shù)指標(biāo)要按照相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范、國標(biāo)要求進行。由于近幾年的排放標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)速度遠遠超過了相關(guān)技術(shù)規(guī)范的更新速度，因此，在儀表選用上要結(jié)合實際，對所采用的儀表設(shè)備提出具體的技術(shù)要求，有前瞻性地避免設(shè)備過快淘汰。②要結(jié)合電廠環(huán)保監(jiān)測儀表的用途靈活選用監(jiān)測方法，比如調(diào)整控制用儀表需要重點關(guān)注儀表的快速性技術(shù)指標(biāo)。③監(jiān)測儀表只是環(huán)保系統(tǒng)運行的監(jiān)控手段，在提高檢測儀表的準(zhǔn)確度和可靠性的同時，還需要從根本上解決脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。為此，建議對鍋爐燃燒控制進行優(yōu)化，對煙氣流場均勻性指標(biāo)通過實驗或者在線監(jiān)測指標(biāo)進行優(yōu)化和及時調(diào)整。

〔編輯：劉曉芳〕