火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析

安家圣 宋光耀 皮海林

【摘 要】火電行業是我國節能減排的重要控制點，為此在《國家環境保護“十一五”規劃》中明確地提出“二氧化硫、氮氧化物”的減排目標，在此形勢背景下，不僅推動了我國火電廠脫硫脫硝工程的迅速發展，同時也極大地促進了火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析技術的發展從而為我國電力行業可持續運作發展提供保障。

【關鍵詞】火電廠；煙氣；脫硫脫硝；監測

1 火電廠煙氣脫硫脫硝技術原理概述

1.1 煙氣脫硫

火電廠發電過程中，煙氣脫硫技術分為干式脫硫技術和半干式脫硫技術、濕式脫硫技術三種形式，其中干式脫硫技術的主要原理就是使用催化劑或者吸收劑等物質，通過氧化物法和活性炭法對煙氣中的二氧化硫進行脫除。通常情況下，使用的催化劑和吸收劑主要是固態粉末或者顆粒物質，此種脫硫技術整體的脫硫效率比較高，但是通過煙氣脫硫后最終得到的產物不利于循環利用。其次半干式脫硫技術，是處于干式脫硫技術和濕式脫硫技術之間的一種脫硫方式，主要的作用原理就是使用噴霧或者爐內噴鈣爐及煙道硫化床等工具進行脫硫，此種脫硫技術的脫硫效率比較高，但是最終得到的脫硫產物循環率比較低。最后濕式脫硫技術主要是使用液體吸收劑對煙氣中的二氧化硫進行吸收，通常情況下常見的液體吸收劑就是石灰石和海水，現下在我國絕大多數的火電廠進行脫硫時采用的都是這種技術應用方式，不但脫硫效率比較高，同時得到的脫硫產物還可以回收利用，但是此種脫硫方式程序復雜，因此相關成本較高。

1.2 煙氣脫硝

火電廠發電過程中，煙氣脫硝主要是利用有效的還原劑從而將一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物還原成氮氣，從而實現脫硝的目的。從現下的脫硝技術分析，主要有 SCR還原技術、SNCR 還原技術、SNCR-SCR 還原技術，以 SCR還原技術為例，主要是通過液氮或者尿素等還原劑，通過水解或者熱解等方式，從而將水電廠煙氣中的氮氧化物還原成氮氣或者水，此種脫銷技術整理發展已經比較成熟，脫硝效率、脫硝效果都非常好，因此現下絕大多數的水電廠煙氣中脫硝處理采用的都是此種技術。

1.3 聯合脫硫脫硝

火電廠發電過程中，聯合脫硫脫硝煙氣處理主要是整合了傳統煙氣脫硫技術和催化劑還原技術，進行了一種各自式的獨立工作，從而分別將火電廠中煙氣中的二氧化硫和氮氧化物清除，從而實現脫硫、脫硝一體化技術。聯合脫硫脫硝技術整體的工作效果是十分好的，不過這樣的分級處理方式，由于是兩個獨立的工藝程序在工作，因此往往要使用兩套設備獨立式的進行工作，而即使在一套設備中進行脫硫脫硝處理，此設備所占的空間面積也會比較大，同時操作程序復雜，因此聯合脫硫脫硝造價成本通常比較高。

2 火電廠煙氣脫硫脫硝監測系統介紹

2.1 監測系統的基本構成與分類

火電廠煙氣脫硫脫硝監測系統又被稱為 CEMS，通常情況下由顆粒物檢測系統、氣態物污染系統、煙氣排放參數測量子系統組成，可以對煙氣顆粒物濃度、氣態物濃度污染物及煙氣溫度、煙氣流量、煙氣壓力、煙氣寒濕量等進行測量。而依照測量取樣方式，煙氣脫硫脫硝監測系統又可以采用直接抽取采樣和稀釋抽取采樣兩種方式，在我國由于相關環保標準規定了煙氣污染物質的排放濃度為標準狀態下的干煙氣數值，也就是進行干基測量，因此在火電廠進行脫硫脫硝監測時，主要是采用直接抽取采樣方式。為此在火電廠煙氣脫硫脫硝監測系統最常見的一種系統類型就是干冷法直接采取系統，在干冷法直接采取系統中主要由探頭、樣氣處理系統及在線分析表構成，系統使用過程中，使用探頭進行取樣，通過電加熱管線將煙氣送至到煙氣處理系統之中，并通過冷凝泵、過濾裝置、濕度報警儀、流量計等，從而將冷卻至常溫的煙氣送到分析儀，并應用脈沖反吹的方式，對探頭的堵塞情況做出預防，從而為系統正常運行做出保障。

2.2 監測系統數據采集、處理與傳送

煙氣脫硫脫硝監測系統主要是利用 PLC 進行現場化的數字采集與控制，在進行數據采集的過程中，主要是采集煙氣中氣態化的污染物質、煙塵濃度、煙氣溫度、壓力、速度及濕度等，這些數據可以通過測量儀器進行模擬輸出，從而相關儀器作出評定。而煙氣脫硫脫硝監測系統的數據處理體系，由工控機和專門監控軟件構成，從而將實時收集的 PLC 通過信號傳遞的方式進行數據顯示處理及單位換算，同時還可以通過文檔記錄和歷史記錄等方式進行查詢，并作出相關的打印傳送。在煙氣脫硫脫硝監測系統中，進行數據傳輸時要與對應的火電系統 DCS 進行鏈接，然后傳送到環保部門，而在這個過程中，傳輸的相關數據必須要符合 HJ/T212-2005 的相關標準，而 DAS 設備應該是可以對出現的異常狀況進行自動回復處理的。

2.3 監測系統在線運行質量

煙氣脫硫脫硝監測系統在運行過程中，影響運行質量的因素有很多，首先從開始的取樣法作出分析以及運作過程中都可能對在線運行質量造成影響，如在進行直接的抽樣取樣系統，該系統最易出現的問題就是除濕及耐腐蝕、探頭堵塞問題，這是因為在處理煙氣的過程中，煙氣中的二氧化硫和水分會對系統中管道及管件產生一種腐蝕作用。此外若是系統中的伴熱管線及加熱或者保溫效果不理想，也會影響到冷凝水中的二氧化硫濃度檢測，從而對煙氣脫硫脫硝監測系統測量的準確性可靠性造成影響。其次日常維修及備品部件供應方面造成的影響，現下的火電廠通常專業性維修人員只有一人，而在煙氣脫硫脫硝監測系統運行一段時間后，很容易出現堵塞或者老化問題，尤其是煙氣含硫量較高的位置，若是管理維修不到位或者備品供應不及時，就會對煙氣脫硫脫硝監測系統運行質量造成一定的影響，這是在應用 CEMS 時需要注意的。

3 火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析

3.1 火電廠煙氣脫硫監測分析

在火電廠煙氣脫硫脫硝監測系統迅速發展的過程中，CEMS 系統的測量要求也在不斷發生變化，如現下火電廠的脫硫設備效率已經大幅度提升，如有數據調查顯示經FGD 脫硫的凈煙氣中二氧化硫的濃度可以達到 50～200mg/Nm 3，由于煙氣中二氧化硫的濃度大幅度降低，這為 CEMS系統的測量增添了一定的難度，因此必須要采取有效的措施，提升 CEMS 系統的在線技術要求，如對于高含水煙氣，在 CEMS 系統中可以應用多級除濕技術。而在現下在國外還應用了滲透干燥管進行脫水，這些都將會極大地提升二氧化硫的監測精準度。

3.2 火電廠煙氣脫硝監測分析

在火電廠中進行煙氣脫硝，主是使用 SCR 反應器，而SCR 反應器通常位于鍋爐尾部的省煤氣出口處，這也是高塵段位置，結合以往的數據調查顯示，SCR 的煙氣脫硝的脫硝率大約可以達到 70%，而氮氧化物的濃度大約可以達到 100mg/Nm 3，而在對 SCR 反應器的脫硫效率進行監測時，則主要是使用直接抽取法 CEMS 系統，而應用 CEMS系統進行監測時，應用的難點在于高溫、高濃度并具有腐蝕性的煙氣會對 CEMS 系統的探頭造成堵塞，為此現下的火電廠在使用 CEMS 系統進行監測時，還會應用氣溶膠或者多極除濕器等進行除濕，從而為系統監測運行穩定性提供保障。此外還存在的一個比較普遍的問題，就是 CEMS系統的探頭對具體的硫化物不能確定，這很容易導致 SCR系統入口噴氮濃度及煙氣的氣流出現不均勻性，為此在進行 SCR 系統設計時，就應該是在 SCR 系統的入口處設置專門的 CFD 流場模擬，促使導流板更加均勻，同時還可以專門設置取樣探頭，從而更好的對火電廠中進行煙氣中的脫硝情況做出監測。

4 結束語

在社會經濟建設快速發展的過程中，環境污染問題也受到了社會各界的高度重視，因此對于火電廠而言，煙氣脫硫脫硝技術已成為未來的煙氣凈化技術發展的方向，因此為了能夠更好的推動我國電力行業可持續發展，在今后還需不斷的強化煙氣脫硫脫硝監測技術研究。

參考文獻：

[1]沈翔.基于物聯網的火電廠煙氣脫硝系統在線監測平臺關鍵模型的研究[D].東南大學，2016.

[2]韓靜.楊凌熱電廠工程農業生態環境影響評價[D].西北農林科技大學，2015.

（作者單位：河南九龍環保有限公司平東分公司）