（浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江樂清325609）

超低排放改造后CEMS測量準確性的提高

潘軍濤，屠士鳳，倪仲俊

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江樂清325609）

超低排放改造后，燃煤機組污染物排放濃度大大降低，環(huán)保排放標準上了新的臺階，對CEMS數(shù)據(jù)的精確性提出了新的要求。新的技術(shù)和設備應用在超低排放改造后的CEMS系統(tǒng)投運后出現(xiàn)各種問題，通過分析原因并進行相應改造。提高了CEMS系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)準確性和穩(wěn)定性，滿足了日益嚴格的環(huán)保要求。

超低排放；煙氣污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)；稀釋法；冷干直抽法

隨著人們環(huán)境保護意識越來越強,燃煤發(fā)電廠減排改造迫在眉睫。自國家發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》后，浙能樂清發(fā)電廠超低排放改造提速前進，改造后煙氣排放限值執(zhí)行標準為SO2（二氧化硫）35 mg/m3（標準狀況下，下同），NOX（氮氧化物）50 mg/m3，煙塵5 mg/m3。原脫硫凈煙氣CEMS（煙氣污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)）已無法滿足低濃度氣態(tài)污染物測量的要求，必須對脫硫凈CEMS進行升級改造，保證CEMS數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

1 系統(tǒng)概況

浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司裝機規(guī)模為4×660 MW，采用SCR（選擇性催化還原）脫硝技術(shù)。超低排放主要改造脫硝、除塵和脫硫裝置，包括脫硝增加催化劑用量，替換原舊催化劑，低低溫電除塵系統(tǒng)的改造和增設濕式靜電除塵器，脫硫吸收塔再增加1臺石灰石漿液循環(huán)泵及其輔助設備的改造，脫硫CEMS系統(tǒng)也進行相應改造。

該廠原脫硫CEMS測量采用直接抽取結(jié)合冷干法，原煙氣凈煙氣各配有3個單獨的取樣探頭，均分布置在脫硫煙氣水平煙道側(cè)面。煙氣經(jīng)過3根采樣伴熱管線，進入3個獨立的煙氣預處理裝置，再進入3個獨立的冷凝單元，經(jīng)過預處理后的煙氣進入煙氣混合器混合，混合后的煙氣最后進入分析儀表進行分析。原煙氣分析儀表采用量程0—3 000 mg/m3的ABB EL3020分析儀表，凈煙氣采用量程為0—300—3 000 mg/m3的ABB AO2020分析儀表。

超低排放改造后在保留脫硫前、后各3個取樣測點基礎(chǔ)上，對原有CEMS的部分設備進行升級改造，原煙氣ABB EL3020分析儀更換為量程0—3 000 mg/m3的ABB AO2020分析儀表。凈煙氣CEMS增加賽默飛世爾43i脈沖紫外熒光法SO2分析儀、賽默飛世爾42i化學發(fā)光法NO-NO2-NOX氣體分析儀和氧化鋯。在現(xiàn)有SO2/NOX/O2分析儀入口樣氣管路上，并接1路樣氣至新增分析儀，2套分析儀將同時運行，相應的樣氣管路進行了改造。對冷凝單元等相關(guān)設備進行升級更換，冷凝單元采用雙級冷凝并帶有加酸功能，在冷凝單元后混合器出口的樣氣管路適當位置上增加1套氣體干燥管，提高分析儀所需的樣氣品質(zhì)。

2 改造后出現(xiàn)的故障及改進措施

賽默飛世爾表計使用紫外熒光法和化學發(fā)光法測SO2和NOX，采用分子發(fā)光氣體分析技術(shù)，屬于ppb級，表計最小量程可達到0.1 mg/m3，檢出下限極低。脈沖紫外熒光法測SO2相比非紅外吸收法受水份干擾少,加上冷凝器加酸和氣體干燥管的應用，改造后的CEMS應該滿足超低排放后環(huán)保的要求。但新設備和新表計在原來的預處理系統(tǒng)中應用難免出現(xiàn)各種問題，通過各種方法測試比對，查找和分析原因并進行相應的改造。

（1）測點取樣代表性不強造成SO2和NOX數(shù)據(jù)偏低。

原脫硫凈煙氣3路探頭煙道單側(cè)上、中、下分布，超低排放改造后煙道改變后煙氣分左右兩路進入凈煙道混合。通過凈煙氣煙道頂部、左側(cè)、右側(cè)測試孔多點人工比對，發(fā)現(xiàn)凈煙道頂部煙氣濃度最高，兩側(cè)上部次之，中下部最低。為提高取樣代表性，重新將探頭布置在煙道頂部、左側(cè)上部、右側(cè)上部3路取樣。

（2）表計量程、單位設置不合理。

依據(jù)環(huán)保規(guī)范CEMS表計量程根據(jù)實際需要設置，量程通常設置為排放源最大濃度的1～2倍。為滿足脫硝撤出時NOX測量要求，超低排放改造將42i NO-NO2-NOX氣體分析儀量程設置為0～200 ppm，43i SO2分析儀表計量程設為0～100 ppm。而平時NOX排放濃度區(qū)間在20 ppm以下。大量程設置低濃度測量容易引起表計數(shù)據(jù)測量誤差大。通過DCS（分散控制系統(tǒng)）邏輯修改數(shù)采儀組態(tài)設置，利用賽默飛世爾表計雙量程切換功能，將42i NO-NO2-NOX氣體分析儀量程設0-50-200 ppm切換，42i SO2分析儀表計量程設為0—100 ppm，提高數(shù)據(jù)準確性。

（3）由于表計是進口設備，遵循的標準規(guī)范不同，選擇合適表計輸出單位，避免誤差。

由于賽默飛世爾分析儀表輸出質(zhì)量濃度（mg/m3）是指20℃時1個標準大氣壓下的氣體濃度（美國標準），而中國環(huán)保部門標準規(guī)范規(guī)定氣體質(zhì)量濃度是在0℃時1個標準大氣壓下的狀態(tài)下,所以用1atm 0℃下質(zhì)量濃度的標準氣體做為表計的標氣，要對標氣濃度進行準確的換算。

1atm，0℃質(zhì)量濃度與1atm，20℃質(zhì)量濃度的換算關(guān)系為：

式中：Cm-w-0=Cm-w-20×1.07；Cm-w-0為1atm，0℃質(zhì)量濃度，單位mg/m3；Cm-w-20為1atm，20℃質(zhì)量濃度單位，mg/m3；Cv-o為0℃下體積濃度，單位ppm；Cv-20為20℃下體積濃度，單位ppm；22.4為0℃下摩爾濃度；24.04為20℃下摩爾濃度；Cv-o=Cv-20。

所以使用1個標準大氣壓下0℃的質(zhì)量濃度標氣標定，標氣標稱乘以0.93與表計顯示質(zhì)量濃度相當。由于不同溫度壓力下氣體體積濃度都相等，選用體積濃度（單位為ppm）作為顯示單位，并盡量選用以體積濃度為單位的標氣。DCS顯示和數(shù)采儀數(shù)據(jù)按下面公式把在不同溫度和壓力下，氣體的體積濃度換算為同一標準下的質(zhì)量濃度（單位為mg/m3）：

式中：M為分子量；P為氣體壓力；T為氣體溫度。

（4）水份的干擾引起SO2排放數(shù)值周期性變小或者到零。

從圖1可知，隨著溫度的降低，SO2在水中的溶解度上升，也就是說，SO2在冷凝水中的溶解度升高，損失率升高。從圖2可知，濕度越高，冷凝水析出的越多；而SO2濃度越低，損失比率也會越高。可以確認在低溫度、高濕度（45～50℃超飽和水汽）、低量程SO2（SO2＜35 mg/m3）情況下，SO2的損失率會非常高。

圖1 SO2在不同溫度下的溶解度曲線

圖2 不同濕度情況下SO2的損失率曲線

為減少SO2損失，對CEMS進行改造。首先確保探頭與煙道固定牢固無漏縫，防止有漏風，造成探管內(nèi)樣氣遇冷冷卻。做好探頭加熱部分保溫，確保加熱溫度在145℃。探頭出來以及進入冷凝器伴熱管線的裸露段盡量短，控制10 cm以下，并用泡沫包裹好，采用加熱溫度最高達150℃的伴熱管線，并將溫度設定在135℃以上。對冷凝器蠕動泵排水進行改造，抬高冷凝器的位置，原2個蠕動泵串級排水改為各自獨立排水，縮短排水距離，保證冷凝液迅速排掉。改造后相同500 MW負荷段，SO2變化幅度從原13 mg/m3左右降到約3 mg/m3，取得了明顯的效果。

（5）CEMS電源不可靠，系統(tǒng)經(jīng)常斷電無法保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定運行。

原CEMS電源與小屋照明、空調(diào)電源合用1路總電源，空調(diào)故障和插座短路都可能造成CEMS電源跳閘，設備可靠性差。將CEMS電源單獨從脫硫MCC柜供電，保證3路伴熱管線與機柜PLC、煙塵儀及各分析表計電源開關(guān)單獨配置，依據(jù)伴熱管線的功率選用合適開關(guān)容量，保證CEMS各設備電源正常工作。

（6）環(huán)保網(wǎng)設備老化，數(shù)據(jù)傳輸可靠性差。

樂清發(fā)電廠自建廠以來，環(huán)保網(wǎng)絡設備一直未更新?lián)Q代，經(jīng)常發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸中斷。超低排放改造后，對整個環(huán)保網(wǎng)絡進行了整改：更換所有小室光纖、收發(fā)器和數(shù)采儀，對核心交換機冗余配置，交換機電源也分別從1號、2號脫硫UPS引入并實現(xiàn)冗余切換，確保了環(huán)保數(shù)據(jù)可靠上傳。

3 結(jié)語

改造后的樂清發(fā)電廠CEMS運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)符合環(huán)保要求，取得了很好的效果，其改造經(jīng)驗值得其它同類型發(fā)電廠借鑒。

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（本文編輯：徐晗）

Accuracy Improvement of CEMS Measurement after Ultra-low Emission Transformation

PAN Juntao，TU Shifeng，NI Zhongjun
（Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd.，Yueqing Zhejiang 325609，China）

After ultra-low emission transformation，the pollutant emission concentration of coal-fired units has been greatly reduced，and the environmental emission standards have taken a new step；besides，new requirements on accuracy of CEMS data have been put forward.With its application in CEMS system after ultralow emission transformation，new technology and equipment are facing up various problems，which are eliminated after cause analysis and transformation.The measurement data accuracy and stability of CEMS system are improved to meet increasingly strict environmental protection requirements.

ultra-low emission；CEMS；dilution method；cold dry direct-extractive method

10.19585/j.zjdl.201707010

1007-1881（2017）07-0043-03

TK39

B

2017-03-31

潘軍濤（1977），男，工程師，主要從事發(fā)電廠熱控技術(shù)管理工作。