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        燃煤660MW機組CEMS測量偏差分析及處理

        2019-10-21 08:25:34蔡可迪
        名城繪 2019年6期
        關(guān)鍵詞:燃煤

        蔡可迪

        摘要:本文對燃煤660MW機組存在的CEMS測量偏差問題進行分析,發(fā)現(xiàn)其采用的冷干直抽法存在維護工作量大,易堵、易腐蝕等問題,特別是在低負荷狀態(tài),測量偏差尤為明顯。為適應(yīng)日益嚴峻的環(huán)保需求,從根本上減少偏差的產(chǎn)生,決定采用內(nèi)稀釋法對煙氣進行測量。內(nèi)稀釋法雖然初期設(shè)備投入成本大,但提高了系統(tǒng)的可靠率和運行穩(wěn)定性,降低了系統(tǒng)的運營和維護成本。

        關(guān)鍵詞:燃煤、CEMS、冷干直抽法、內(nèi)稀釋法

        煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(簡稱CEMS)作為對最終污染氣體排放量的監(jiān)控,是燃煤電廠加強自身監(jiān)督和環(huán)保部門開展減排工作的重要裝置。CEMS系統(tǒng)能否正常運行對脫硝、脫硫系統(tǒng)至關(guān)重要,準確的測量結(jié)果既可為脫硝、脫硫的調(diào)整提供參考,也能有效避免污染物排放超標。本文對樂清電廠#3機組CEMS測量偏差原因進行分析,針對問題提供處理方法,提高該660MW機組的CMES系統(tǒng)測量準確性。

        1系統(tǒng)介紹

        1.1 CEMS系統(tǒng)

        CEMS系統(tǒng)是通過采樣方式或直接測量方式,實時、連續(xù)地測定固定污染源排放的煙氣中各種污染物濃度的監(jiān)測系統(tǒng),測量對象包括了污染氣體、燃燒過程氣體以及燃燒過程參數(shù)等。污染氣體主要為SO2、NOx和煙塵;過程氣體包括了O2、CO2等;過程參數(shù)主要為煙氣流量、煙氣溫度、煙氣濕度等。

        2013年9月,國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》,明確提出大氣可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)的治理目標。在《GB13223-2011火電廠大氣污染物排放標準》上規(guī)定了污染物的排放限值,要求燃煤電廠實現(xiàn)超低排放[1]。系統(tǒng)排放標準參數(shù)如表1所示:

        1.2脫硝系統(tǒng)

        樂清電廠#3機組煙氣脫硝采用選擇性催化還原(簡稱SCR) 技術(shù)。

        SCR脫硝的原理是,在一定溫度條件下( 300~400℃) ,通過催化劑的作用,將噴入的NH3與NOx 反應(yīng)生成N2和H2O,從而達到脫硝的目的[2],脫硝率不低于70%

        1.3脫硫系統(tǒng)

        樂清電廠#3機組煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法(簡稱 FGD)技術(shù)。

        FGD工藝原理是將石灰石漿液作為脫硫吸收劑,在吸收塔內(nèi)與煙氣中的SO2反應(yīng)后生成亞硫酸鈣,同時鼓入氧化空氣將其氧化為石膏,從而達到脫除二氧化硫的目的,脫硫率不低于95%。其煙氣出口溫度在 80-90℃之間,水汽和顆粒物含量較高。

        1.4測量方法及設(shè)備

        1.4.1測量方法

        樂清電廠#3機組采用冷干直抽法對煙氣進行在線監(jiān)測,冷干直抽法是將煙氣從煙道抽出后進行加熱,接著用濾器除塵后,再將樣氣快速冷卻并除水,最后把常溫狀態(tài)的樣氣送入分析儀器進行分析。

        1.4.2分析儀器

        樂清電廠#3機組使用ABB的AO2020連續(xù)氣體分析儀,采用非分散紅外光測量,測量范圍0-20000mg,測量對象SO2/NOx/O2,測量精度±1%,電源220V/3A。

        2偏差狀況分析

        通過對樂清電廠#3機組CEMS偏差情況分析來看,煙塵的測量偏差出現(xiàn)不頻繁,以下用NOx,SO2、O2含量以及浮子流量計的流量作為主要參數(shù)進行分析,研究故障情況。

        2.1 NOx、SO2含量為零,流量為零

        可能是由于采樣探頭的濾網(wǎng)堵塞、探頭通氣口堵塞、采樣探桿堵塞,需要將入口采樣探頭取出,對其進行清理;也可能是由于冷凝罐堵塞,需對冷凝罐用壓縮空氣進行吹掃。

        2.2NOx、SO2含量為零,O2含量偏高

        可能是由于入口采樣探頭濾芯有裂紋、探頭反吹管路漏氣所導致,需要反吹管路進行更換;也可能是由于采樣泵泵體處有漏氣,需要對采樣泵進行更換。

        2.3NOx、SO2含量偏低

        若流量沒有偏高,可能是由于取樣管線因煙氣中水分凝結(jié)導致管道積灰堵塞,需對管路進行反吹。

        若流量偏高,可能是由于取樣管線因電伴熱溫度太高而導致管線在反吹時被吹壞,需要對管線進行更換;也可能是由于蠕動泵漏氣,需要將蠕動泵與管線接口進行防漏處理;還可能是由于冷凝器漏氣,需要對冷凝罐與管線接口處硅膠墊進行檢查并緊固,若硅膠墊損壞則需要更換。

        2.4低負荷狀態(tài)NOx、SO2偏差大

        通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn),冷干直抽法普遍存在冷凝水問題。如伴熱管使用一段時間后電阻絲衰減使其加熱效果下降,或柜內(nèi)有部分樣氣管線沒有伴熱管等都容易發(fā)生冷凝現(xiàn)象。而含SO2的煙氣通過一定量冷凝水后,煙氣中部分SO2要被溶解吸收,特別是測量SO2濃度較低且含水量高的煙氣時,測量誤差問題尤為嚴重,如圖1所示[3]。而在SCR和FGD的CEMS系統(tǒng)中會有氨逃逸及氣溶膠發(fā)生。CEMS中氣溶膠的發(fā)生或凝結(jié)下來的銨鹽結(jié)晶,會導致監(jiān)測分析結(jié)果出現(xiàn)誤差,影響了實際的脫硝和脫硫效率[4]。所以在低負荷狀態(tài)下,因為測量方法受到低溫低濃度環(huán)境的干擾,煙氣含量的測量會失準。

        2.5 偏差原因歸納

        通過對偏差原因進行歸納分析發(fā)現(xiàn),探頭堵塞、泄漏、取樣管線吸附以及冷凝水的吸收都可能造成測量誤差。冷干直抽法存在維護工作量大,易堵、易腐蝕的問題,并且在高溫高濃度下進行煙氣檢測基本準確,但對于濕法脫硫后的高濕低溫低濃度煙氣測量偏差明顯。

        3問題處理

        3.1測量方法更換

        因為現(xiàn)有煙氣分析系統(tǒng)所采用的冷干直抽測量方法,預處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜,易腐蝕、易損部件較多,采樣探頭易堵塞,存在故障率高問題,并且標準氣體使用量大,維護費用昂貴。對于超低排放機組來說,氣態(tài)污染物組份相對比較低,預處理過程中丟失部分被測成份對測量結(jié)果的影響就更大,特別是冷凝過程中SO2丟失率最大。由于非分散紅外光對SO2、NOx與水氣的吸收峰交叉重疊,水氣的存在對測量結(jié)果的影響就很難消除,對低濃度SO2和NOx監(jiān)測的影響將更加突出。所以為從根本上解決偏差問題,滿足環(huán)保要求,對測量方法進行更換,準備采用內(nèi)稀釋法對煙氣進行測量。內(nèi)稀釋法和冷干直抽法比較如表2所示:

        內(nèi)稀釋法測量裝置采用獨特的預處理方式進行氣體采集。在凈煙氣煙道至煙囪入口水平段開孔,增裝采樣探頭。在采樣探頭頂部,通過一個音速小孔進行采樣,并用干燥的儀表空氣在探頭內(nèi)部進行稀釋。樣氣進入分析儀之前不需要除濕處理,因為樣品氣經(jīng)過稀釋后(稀釋比通常選擇在100:1),有效地降低了樣氣的露點溫度,使之低于安裝地的環(huán)境最低溫度,從而避免了樣氣在環(huán)境溫度下產(chǎn)生結(jié)露的現(xiàn)象。內(nèi)稀釋法可以徹底避免樣氣在采樣管線中冷凝結(jié)水,這樣就無需加熱氣體傳輸管線,同時也解決了煙氣含塵量高而引起的堵塞問題,避免許多其他因采樣技術(shù)伴隨而來的麻煩。內(nèi)稀釋法CMES原理圖如圖2所示:

        3.2設(shè)備選型

        經(jīng)過市場調(diào)研,準備采用美國熱電(Thermo)的紫外稀釋法CEMS系統(tǒng),設(shè)備清單如表3所示:

        3.3設(shè)備使用狀況

        樂清電廠#3機組CEMS采用內(nèi)稀釋法后,目前設(shè)備運行狀態(tài)穩(wěn)定。比較運維情況發(fā)現(xiàn),內(nèi)稀釋系統(tǒng)的平均運營成本只有冷干直抽系統(tǒng)的1/3到1/2。其采用的探頭內(nèi)瞬間稀釋技術(shù),有效消除了冷凝水對SO2的影響。采樣過程無需加熱管線、采樣管無需伴熱,節(jié)省了廠用電。同時沒有發(fā)生因為結(jié)露而產(chǎn)生的對儀器的損壞,延長了設(shè)備的使用壽命??傮w滿足了環(huán)保監(jiān)測的需求。

        4結(jié)論

        在對燃煤660MW機組CEMS測量偏差的研究中發(fā)現(xiàn),冷干直抽法在使用過程中不穩(wěn)定因素出現(xiàn)頻繁,為提高煙氣檢測設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性,更改了CMES測量方法,消除了冷干直抽取樣中出現(xiàn)的預處理問題和低濃度測量不準問題。

        參考文獻:

        [1]發(fā)改能源(2093)-2014,煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014- 2020年)[S].

        [2]馬忠云,陳慧雁,劉振強,等.煙氣SCR法脫硝工藝流程的設(shè)計與應(yīng)用[J].電力建設(shè),2008,29 ( 6) : 53-56.

        [3]蔣雄杰,李峰.GASS預處理系統(tǒng)在燃煤電廠\“超低排放\”CEMS中的研究與應(yīng)用[C]//2014燃煤電廠“超低排放”新技術(shù)交流研討會論文集.浙江嘉興,2014:325-336.

        [4] 李峰.一種創(chuàng)新的冷干直抽法CEMS樣氣預處理技術(shù)的應(yīng)用研究[J].分析儀器,2013(02):71-76.

        (作者單位:浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司)

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