林灶發(fā)，鄧光南

（福建華電漳平火電有限公司，福建漳平 364400）

西門(mén)子煙氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化

林灶發(fā)，鄧光南

（福建華電漳平火電有限公司，福建漳平 364400）

針對(duì)福建華電漳平火電有限公司西門(mén)子煙氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（CEMS）存在的SO2質(zhì)量濃度顯示值不準(zhǔn)確、零點(diǎn)漂移大等問(wèn)題，對(duì)標(biāo)定系統(tǒng)、冷凝器排水系統(tǒng)及吹掃系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，優(yōu)化后CEMS運(yùn)行的穩(wěn)定性及測(cè)量的準(zhǔn)確性大大提高，保障了機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

火電廠(chǎng)；煙氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)；標(biāo)定系統(tǒng)；冷凝器排水系統(tǒng)；吹掃系統(tǒng)；優(yōu)化

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)因燃煤排放的SO2和NOx急劇增加，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。國(guó)家制定了相應(yīng)的法律法規(guī)，加大對(duì)電廠(chǎng)煙氣污染物排放的考核力度，GB13223—1996《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)火電廠(chǎng)安裝煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）進(jìn)行了強(qiáng)制規(guī)定，之后的相關(guān)法規(guī)政策及技術(shù)規(guī)范逐步強(qiáng)化，現(xiàn)在CEMS成為我國(guó)火電廠(chǎng)必備設(shè)備。近99%電廠(chǎng)的CEMS數(shù)據(jù)已通過(guò)寬帶、光纖或無(wú)線(xiàn)方式上傳到省、市級(jí)環(huán)保主管部門(mén)和電力調(diào)度中心［1］。

1 機(jī)組概況

福建華電漳平火電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)漳平火電公司）建設(shè)規(guī)模為2×300MW循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，配置東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的DG1025／17.4-1118型亞臨界參數(shù)循環(huán)流化床汽包爐，其特殊的燃燒方式大大減少了燃煤電站SO2和NOx的排放。循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風(fēng)從布風(fēng)板下部送入，二次風(fēng)從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為CaO和CO2，氣流使燃煤、石灰石顆粒在燃燒室內(nèi)強(qiáng)烈擾動(dòng)形成流化床，燃煤煙氣中的SO2與CaO接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應(yīng)的CaO、脫硫產(chǎn)物及飛灰送回燃燒室參與循環(huán)利用。鈣硫比達(dá)到2.0～2.5時(shí)，脫硫率可達(dá)90%以上。流化床燃燒方式的特點(diǎn)是：清潔燃燒，脫硫率可達(dá)80%～95%，NOx排放量可減少50%；燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中、低硫分煤；燃燒效率高，可達(dá)95%～99%；負(fù)荷適應(yīng)性好，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為30%～100%額定負(fù)荷。

脫硫工作原理為：循環(huán)流化床鍋爐燃用煤中所含的硫與氧發(fā)生反應(yīng)后形成SO2，SO2與煤灰中的CaO或添加的石灰石發(fā)生反應(yīng)，從而可以在爐膛內(nèi)直接脫硫。加入爐膛的石灰石分解形成CaO，然后與SO2反應(yīng)生成CaSO4。該反應(yīng)的最佳溫度為850～910℃，在較大負(fù)荷變動(dòng)范圍內(nèi)爐膛溫度將控制在850～910℃；同時(shí)，該鍋爐采用分級(jí)燃燒方式及相對(duì)較低的爐膛溫度，可以最大程度降低NOx的排放。除塵采用電、布袋除塵器，除塵效率可高達(dá)99.9%。煙囪高210m，2臺(tái)鍋爐的煙氣由兩側(cè)煙道進(jìn)入煙囪排出，煙氣流動(dòng)性好。由于兩側(cè)煙道工況類(lèi)似，CEMS共用一間分析小室，監(jiān)測(cè)SO2、煙塵及NOx的質(zhì)量濃度，附帶測(cè)量煙氣溫度、煙氣量、流速、壓力、水分、煙氣含氧量等。工程于2008年開(kāi)工，2臺(tái)機(jī)組分別于2011年7月和2012年4月投產(chǎn)。

2 CEMS組成

漳平火電公司CEMS由西門(mén)子公司生產(chǎn)的U23多參數(shù)（SO2，NOx，O2等）煙氣分析儀、煙氣預(yù)處理裝置以及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)等組成。CEMS設(shè)備按照安裝布置分為煙道現(xiàn)場(chǎng)部分和儀器間部分。煙道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括直抽取樣探頭、煙塵監(jiān)測(cè)儀、煙氣溫度監(jiān)測(cè)儀、煙氣壓力監(jiān)測(cè)儀、煙氣濕度監(jiān)測(cè)儀和煙氣流速監(jiān)測(cè)儀；現(xiàn)場(chǎng)儀器和儀器間通過(guò)煙氣采樣伴熱管和電纜連接，負(fù)責(zé)氣體、電源和信號(hào)的傳輸。儀器間的設(shè)備包括煙氣預(yù)處理裝置、分析儀器、工控機(jī)、氣瓶等。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［2］，如圖1所示。

圖1 在線(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集連接拓?fù)鋱D

3 西門(mén)子CEMS優(yōu)化

CEMS運(yùn)行一段時(shí)間后，設(shè)備偶爾會(huì)出現(xiàn)故障（特別是在雨季或空氣濕度較大時(shí)），如SO2質(zhì)量濃度顯示值長(zhǎng)時(shí)間很小或?yàn)榱?、?shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間不變化（死機(jī)）、零點(diǎn)漂移大等。針對(duì)設(shè)備的異常狀況，漳平火電公司技術(shù)人員曾到廈門(mén)華夏國(guó)際電力發(fā)展有限公司進(jìn)行專(zhuān)題調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該公司3套西門(mén)子公司生產(chǎn)的CEMS存在同樣的問(wèn)題。為此，漳平火電公司組織相關(guān)人員成立了課題組進(jìn)行攻關(guān)，對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真分析、研究，尋找一切可能造成設(shè)備異常的原因：設(shè)備系統(tǒng)自身穩(wěn)定性及其他外因；采樣氣體管路不嚴(yán)密，采樣探頭泄漏，蠕動(dòng)泵、冷凝器等各個(gè)環(huán)節(jié)工作不正常。同時(shí)，還對(duì)標(biāo)定系統(tǒng)、冷凝器的排水系統(tǒng)及電磁閥吹掃系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1 標(biāo)定系統(tǒng)優(yōu)化

西門(mén)子CEMS在應(yīng)用過(guò)程中曾出現(xiàn)零點(diǎn)漂移的情況，連續(xù)幾天對(duì)西門(mén)子分析儀自動(dòng)調(diào)零情況進(jìn)行跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)分析儀空氣自動(dòng)調(diào)零后，零點(diǎn)忽大忽小。如＃6鍋爐CEMS測(cè)量數(shù)據(jù)在低值時(shí)（小于50 mg／m3）顯示值為0，曲線(xiàn)出現(xiàn)異常。每次分析儀自動(dòng)調(diào)零后，分析儀后臺(tái)SO2質(zhì)量濃度顯示值會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，甚至達(dá)到-50mg／m3。根據(jù)此現(xiàn)象，課題組成員自行技術(shù)攻關(guān)，最終查明是背景氣中干擾組分造成了測(cè)量誤差。干擾組分是指與待測(cè)組分特征吸收波帶有交叉或重疊的其他組分，如空氣中的水分干擾。水分廣泛存在于工藝氣體中，生產(chǎn)狀態(tài)的變化以及環(huán)境溫度、壓力的變化，都會(huì)使進(jìn)入分析儀中空氣的含水量發(fā)生變化。水分在1～9μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)幾乎有連續(xù)的吸收帶，其吸收帶和許多組分特征吸收波帶重疊，當(dāng)兩者的吸收波帶重疊時(shí)，即使采取前述措施，也難以消除水分干擾帶來(lái)的測(cè)量誤差。由于空氣中水的含量會(huì)隨時(shí)變化，所以很難估計(jì)其對(duì)測(cè)量誤差的影響。為了消除空氣中水分的干擾，對(duì)標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在采樣空氣前端增加電子制冷器，對(duì)采樣空氣預(yù)先進(jìn)行干燥處理。1年多的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，改造后分析儀零點(diǎn)穩(wěn)定，較好地排除了零點(diǎn)漂移故障。

3.2 冷凝器排水系統(tǒng)優(yōu)化

實(shí)際工作中，SO2質(zhì)量濃度測(cè)量值有時(shí)很小甚至為0，過(guò)一段時(shí)間又正常。用標(biāo)準(zhǔn)氣體檢查氣體分析儀顯示正常，零點(diǎn)校準(zhǔn)也正常，初步分析原因?yàn)闃託庥袝r(shí)帶有水汽。懷疑蠕動(dòng)泵泵管老化，更換泵管后故障依舊，繼續(xù)跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)冷凝器的冷腔至蠕動(dòng)泵的排水系統(tǒng)異常。冷凝器系統(tǒng)采用雙冷腔制冷，兩路冷腔管的排水并接在一起后通過(guò)單臺(tái)蠕動(dòng)泵U形接至蠕動(dòng)泵進(jìn)水端進(jìn)行排水，冷凝器冷腔排水管至蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端管路較長(zhǎng)，阻力較大，蠕動(dòng)泵排水能力降低，冷凝管排水不暢造成積水，甚至偶爾有水珠被吸入分析儀，嚴(yán)重影響分析儀正常運(yùn)行。新安裝時(shí)，蠕動(dòng)泵泵軸、泵管較新，蠕動(dòng)泵出力較大，冷凝器排水系統(tǒng)正常，蠕動(dòng)泵泵軸稍微磨損后就會(huì)出現(xiàn)排水時(shí)而正常、時(shí)而不正常的故障。冷凝器排水系統(tǒng)異常不僅會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)超差，而且會(huì)損壞價(jià)格不菲的儀器設(shè)備。針對(duì)該問(wèn)題對(duì)冷凝器的排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加1臺(tái)蠕動(dòng)泵，將冷凝器原雙冷腔制冷的單路排水系統(tǒng)改為雙冷腔制冷的雙路排水系統(tǒng)，縮短排水管長(zhǎng)度，將冷腔的排水管直接跨接至蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端。一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，改造后效果良好。

3.3 吹掃系統(tǒng)優(yōu)化

西門(mén)子CEMS應(yīng)用一段時(shí)間后（一般2年左右）還多次出現(xiàn)氧的體積分?jǐn)?shù)、SO2質(zhì)量濃度、煙塵顆粒物質(zhì)量濃度忽大忽小的現(xiàn)象，氧的體積分?jǐn)?shù)變化范圍為5.43%～17.48%，SO2質(zhì)量濃度變化范圍為0～25.29mg／m3，煙塵顆粒物質(zhì)量濃度變化范圍為17.66～74.00mg／m3，煙氣濕度、煙氣流量也忽大忽小，不穩(wěn)定且無(wú)規(guī)律。經(jīng)分析，可能是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量管路偶爾躥入空氣，對(duì)蠕動(dòng)泵管接頭、電磁閥接頭、三通閥接頭、煙氣采樣探頭等接頭逐一進(jìn)行排查，還是沒(méi)有找出故障原因。再次對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真分析，尋找一切可能躥入空氣的設(shè)備并拆解反吹截止閥及采樣探頭等，最后發(fā)現(xiàn)故障原因?yàn)榇祾呦到y(tǒng)的反吹截止閥閥芯銹蝕。該故障只有在反吹截止閥動(dòng)作且剛好檢查到該部分時(shí)才有可能被發(fā)現(xiàn)，而反吹截止閥動(dòng)作為幾小時(shí)1次且每次只有幾分鐘，因此該故障較難被發(fā)現(xiàn)。針對(duì)該問(wèn)題對(duì)吹掃系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，因原反吹截止閥閥芯的材質(zhì)為鐵，而采樣管路內(nèi)樣氣含有的SO2具有腐蝕性，會(huì)慢慢腐蝕反吹截止閥閥芯，造成反吹截止閥閥芯生銹、卡澀、關(guān)閉不嚴(yán)，吹掃空氣偶爾漏入樣氣管路，導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確。將原反吹截止閥閥芯改為聚四氟乙烯材料，較好地解決了該問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

一年多的運(yùn)行表明，改進(jìn)后CEMS運(yùn)行的穩(wěn)定性及測(cè)量準(zhǔn)確性都大大提高，較好地解決了測(cè)量系統(tǒng)漂移等問(wèn)題，提高了脫硫設(shè)備CEMS測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有利于火電廠(chǎng)運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整與監(jiān)控脫硫、除塵等環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。

［1］DL／T960—2005燃煤電廠(chǎng)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)訂貨技術(shù)條件［S］.

［2］HJ／T76—2007固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法［S］.

（本文責(zé)編：劉芳）

TM621.6

B

1674-1951（2015）09-0011-02

林灶發(fā)（1971—），男，福建漳平人，維修部副主任，工程師，從事電廠(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用等方面的工作（E-mail：13860273991＠163.com）。

2015-03-30；

2015-08-27

鄧光南（1964—），男，福建漳平人，高級(jí)技師，從事電廠(chǎng)熱控設(shè)備維護(hù)、檢修等方面的工作（E-mail：dengguangnan＠sohu.com）。