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        火電廠超低排放改造脫硫CEMS系統(tǒng)的選型分析

        2016-12-17 12:46:51許程
        科技創(chuàng)新導報 2016年21期
        關(guān)鍵詞:超低排放

        許程

        摘 要:隨著火電廠環(huán)保排放標準的提高,火電廠超低排放技術(shù)被廣泛運用,隨之帶來的是CEMS測量準度與精度不能滿足超低排放技術(shù)的需求。該文即針對該種情況,著重介紹燃煤電廠超低排放濕法煙氣脫硫的煙氣連續(xù)監(jiān)測儀的選型分析。

        關(guān)鍵詞:CEMS 超低排放 選型分析

        中圖分類號:TM621 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)07(c)-0041-02

        目前有很多電廠已經(jīng)完成了超低排放改造,超低排放要求在基準氧含量6%條件下,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于5、35、50 mg/Nm3。火電廠原有的CEMS設(shè)備難以滿足超低排放改造后監(jiān)測及監(jiān)督要求,也需要進行相應的升級改造。該文即介紹火電廠超低排放改造脫硫CEMS的選型。

        濕法脫硫入、出口CEMS一般設(shè)置SO2、O2、NOx、溫度、壓力、流量、煙塵、濕度等測點。

        CEMS系統(tǒng)多采用直接抽取法和稀釋抽取法。SO2分析方法有:非分散紅外吸收法、紫外吸收法、稀釋紫外熒光法。其中以非分散紅外吸收法最多,它是一種基于氣體吸收理論的方法,紅外光源發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過一定濃度待測的氣體吸收之后,與氣體濃度成正比的光譜強度會發(fā)生變化,測量相關(guān)波段紅外線的衰減幅度即可測量相應氣體的濃度。應用該原理的分析儀有西門子ULTRAMAT 23,ABB公司的EL3020系列,日本HORIBA公司的ENDA-600,艾默生公司的X-STREAM,SICK MAIHAK的S710等。

        紫外吸收法通過SO2對紫外特征光譜的吸收原理進行測定,該方法國內(nèi)CEMS廠家采用較多,以杭州聚光的CEMS-2000為代表,另外國外ABB公司的EL3020分析儀等也有紫外分析模塊,其在國內(nèi)電廠中相對應用較少。

        稀釋紫外熒光法在稀釋抽取法中運用較多。紫外熒光法是基于分子發(fā)射光譜法,主要有美國熱電子(Thermo Electron公司)的43I,日本HORIBA公司的APSA-370,上海華川環(huán)??萍加邢薰镜拿绹鳤PI等。

        NOx分析方法主要有:非分散性紅外吸收法(NDIR法)、紫外吸收法和稀釋-化學發(fā)光法等。非分散性紅外吸收法的分析原理及廠家品牌同SO2分析儀。

        化學發(fā)光法測量NOX是根據(jù)NO和臭氧氣相發(fā)光反應的原理制成的。把被測氣體連續(xù)抽入儀器,其中的NOX經(jīng)過NO2-NO轉(zhuǎn)化器后,都變成NO進入反應室,在反應室內(nèi)與臭氧反應生成激發(fā)態(tài)NO2。當激發(fā)態(tài)NO2回到基態(tài)時,就會放出光子,光子通過濾光片和光電倍增管后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏π盘?,電流信號的大小與NO的濃度成正比。應用該原理的主要有美國熱電子(Thermo Electron公司)的42I,日本HORIBA公司的APNA-370,上海華川環(huán)??萍加邢薰臼褂玫拿绹鳤PI等。

        檢測O2大多采用電化學氧化鋯法或熱磁法測量煙氣中O2,也有采用電化學原電池法測量O2[1]。

        隨著超低排放改造的逐步實施,火電廠原有的CEMS設(shè)備,尤其以非分散性紅外吸收法(NDIR法)分析原理的多組分分析儀為代表難以滿足超低排放下的排放監(jiān)測及監(jiān)督要求。主要表現(xiàn)在兩個方面:首先是量程過大,尤其是超低排放出口的量程過大,其次是測量精度不夠。因此需要對原有CEMS系統(tǒng)進行改造或更換。從CEMS分析原理來看,使用稀釋抽取法的CEMS分析儀,精度和量程都容易滿足超低排放的要求。譬如美國熱電子(Thermo Electron公司)的43I和日本HORIBA公司的APSA-370 SO2分析儀,其低量程都可以設(shè)置為0~100 mg/m3(可根據(jù)需求定制),檢出下限為0.01 mg/Nm3;美國熱電子的42I和日本HORIBA公司的APNA-370的NOx分析儀,其低量程可以設(shè)置為0~50 mg/m3(可根據(jù)需求定制),檢出下限為0.01 mg/Nm3,均可以滿足超低排放的要求。直接抽取法原理的CEMS設(shè)備則需要CEMS廠家進行相應的改造來達到超低排放的要求。以北京雪迪龍公司的SCS-900西門子ULTRAMAT 23為例。常規(guī)CEMS無法滿足“超低排放”低濃度氣體的準確測量的原因為采用管路吸附,待測氣體溶于水等,造成待測氣體損失以及管路腐蝕嚴重。針對以上問題,對預處理系統(tǒng)進行了改造,采用快速旁路,縮短樣氣在管路中停留時間,減少管路對待測氣體的吸附,采用滲透管脫水技術(shù),待測氣體無損失。改造后該分析儀低量程可以設(shè)置為0~100 mg/m3,檢出下限亦能滿足超低排放要求。該產(chǎn)品在某電廠的超低排放改造中得到了很好的應用,通過了環(huán)保部門的驗收。

        光散射法在火電廠粉塵測量中應用較多。光散射法基于光散射原理,經(jīng)過調(diào)制的激光或紅外平行光束射向煙氣,煙氣中的煙塵將入射光向所有方向散射,經(jīng)煙塵散射的光強在一定范圍內(nèi)與煙塵濃度成正比例,通過測量散射光強度來定量煙塵濃度。超低排放改造后該方法在脫硫入口仍然適用,但不適用于脫硫出口,因為脫硫出口煙氣中水分含量比較大,且粉塵含量較低。超低排放中對于脫硫出口粉塵的測量采用抽取法,系統(tǒng)通過等速取樣裝置從煙道中連續(xù)抽取代表性煙氣,加熱到結(jié)露點溫度以上使水滴蒸發(fā),然后測量干煙氣條件下的顆粒物濃度。該類型粉塵儀通常采用窄角度前散色測量方式,使顆粒物類型和折射率變化的影響最小化。此類型粉塵儀常用的產(chǎn)品有英國PCME STACK 181WS,德國杜拉革DURAG D-820F,德國福德世的PFM06ED,中國安榮信的LFS1000—MO,這些粉塵儀的低量程為0~15 mg/m3,均可滿足超低排放的要求。

        煙氣流量的測量也是CEMS測量中的一個難點,主要是煙氣管道的管徑大,前后直管道短,測量裝置容易堵塞。根據(jù)環(huán)保部相關(guān)文件:對普遍存在的煙氣流速(流量)測量不準等問題應按技術(shù)規(guī)范要求調(diào)整采樣點位,不具備調(diào)整條件的,換裝矩陣式流速儀等新型設(shè)備[2]。目前在超低排放改造工程中,大部分電廠采用矩陣式流量計測量煙氣流量。矩陣式流量計是基于類孔板原理,在煙道截面上采用等截面多點測量,根據(jù)各測量截面尺寸的大小、直管段長短等因素確定測量點數(shù),將許多個測量點等截面有機地組裝在一起,正壓側(cè)與正壓側(cè)相連,負壓側(cè)與負壓側(cè)相連,正、負壓側(cè)各引出一根總的引壓管,分別與差壓變送器的正、負端相連,測得截面的平均速度,然后計算出煙氣流量。矩陣式流量計的主要廠家有南京益彩、南京友智等,在國內(nèi)火電廠均有較多的應用。

        超低排放改造后CEMS系統(tǒng)中O2、溫度、壓力、濕度等設(shè)備的選型與超低改造前的基本一致,該文不再詳述。

        由于CEMS設(shè)備選型決定了火電廠的運行質(zhì)量,超低排放改造對火電廠CEMS系統(tǒng)提出了更高的要求,深入比較和分析CEMS測量技術(shù)對于設(shè)計、選型和應用具有較大的借鑒意義。

        參考文獻

        [1] 孟曉光.燃煤電廠超低排放濕法煙氣脫硫系統(tǒng)CEMS系統(tǒng)的選型及應用[J].科技傳播,2016(14):236-237.

        [2] 環(huán)保部.關(guān)于加強“十二五”主要污染物總量減排監(jiān)測體系建設(shè)運行情況考核工作的通知,環(huán)發(fā)〔2013〕98號[Z].2013.

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