余榮昊

摘 要：某電廠2×350 MW超臨界機(jī)組總排口環(huán)保設(shè)備于2016年投入使用，總排口環(huán)保設(shè)備CEMS系統(tǒng)采用的是雪迪龍SCS-900型煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。但是，總排口環(huán)保設(shè)備CEMS系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，不滿足煙囪入口SO、NO排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求。因此，深入分析該電廠總排口環(huán)保設(shè)備CEMS系統(tǒng)的改造工程，以期為同類總排口環(huán)保設(shè)備改造提供參考。

關(guān)鍵詞：電廠;總排口環(huán)保設(shè)備;CEMS系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）31-0031-03

Analysis on Environmental Protection Equipment Renovation of Total Outlet of 2×350 MW Supercritical Unit in Power Plant

YU Ronghao

（China Energy（Zhaoqing）Co-Generation Company Limited， Zhaoqing Guangdong 526238）

Abstract： The total discharge environmental protection equipment of a 2×350 MW supercritical unit of a power plant was put into use in 2016. The CEMS system of the total discharge environmental protection equipment adopts The Sidron SCS-900 type online monitoring system for flue gas. However， there are many problems in the long-term operation of the general outlet environmental protection equipment CEMS system， which does not meet the technical requirements of the chimney inlet SO and NO emission continuous monitoring system. Based on this， this paper has carried on the in-depth analysis to the power plant total outlet environmental protection equipment CEMS system transformation project， in order to provide a reference for similar total outlet environmental protection equipment transformation.

Keywords： power plant;total outlet environmental protection equipment;CEMS system

1 項(xiàng)目概況

某電廠2臺(tái)350 MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組于2013年投入運(yùn)行。該電廠高壓廠用電電壓等級(jí)為6 kV，電動(dòng)機(jī)容量大于等于200 kW的電動(dòng)機(jī)供電電壓為6 kV;低壓廠用電系統(tǒng)采用三相四線制，電壓為380 V/220 V，電動(dòng)機(jī)容量小于200 kW的電動(dòng)機(jī)供電電壓為380 V。

該電廠總排口環(huán)保設(shè)備于2016年投入使用。煙氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）采用“普通直接抽取法+非分散紅外吸收法”進(jìn)行測(cè)量。主分析儀表為西門子U23型。煙囪總排口環(huán)保設(shè)備原CEMS系統(tǒng)主要有煙氣分析儀、粉塵儀、溫度變送器、壓力變送器、流量計(jì)變送器、煙氣濕度儀、皮托管、數(shù)采儀、上位機(jī)及儀表控制柜等設(shè)備。取樣設(shè)備安裝在煙囪70 m處，并配有檢修平臺(tái)。

2 總排口原CEMS系統(tǒng)存在的問(wèn)題

2.1 滲透除濕裝置老化

CEMS系統(tǒng)中滲透除濕采用高分子滲透膜，而高分子膜在應(yīng)用上存在缺陷。煙氣成分復(fù)雜，有各種氣態(tài)污染物和顆粒污染物，雖在前端都有精處理，但并不能保證完全處理干凈。此外，高分子膜也會(huì)隨時(shí)間推移而老化和污染，導(dǎo)致除濕效果下降，從而影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量。

2.2 氣態(tài)水汽對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)影響過(guò)大

SO易溶于水，氣態(tài)水汽紅外光譜吸收峰值與氣態(tài)污染物有所重合，因此測(cè)量易受水分干擾，測(cè)量數(shù)據(jù)存在干擾偏差。取樣管路內(nèi)部為負(fù)壓，存在因漏氣而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)監(jiān)測(cè)異常的情況。SO需加溫至120 ℃才能阻止溶于氣態(tài)水汽中，但超低改造后煙道中實(shí)際溫度在50 ℃左右。伴熱管加熱無(wú)形中改變了煙氣的實(shí)際工況。超低改后煙道內(nèi)部煙氣特性為低溫高濕，經(jīng)原系統(tǒng)后煙氣變?yōu)楦邷馗邼?，?duì)測(cè)量污染物組分造成較大的影響[1]。

2.3 影響量程及精度

目前，超低排放標(biāo)準(zhǔn)為煙塵5 mg/m、SO2 35 mg/m、NOx 50 mg/m，測(cè)量系統(tǒng)量程已更改為煙塵0～20 mg/m、SO 0～100 mg/m、NOx 0～250 mg/m，非分散紅外吸收法分析儀的SO和NO最小量程分別為286 mg/m和308 mg/m?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)其他方式將量程修改到符合現(xiàn)在的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)[2]，但實(shí)際上原有測(cè)量池和原有測(cè)量精度并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性改變。

2.4 校準(zhǔn)誤差大

原系統(tǒng)對(duì)分析儀直接進(jìn)行校準(zhǔn)，忽略了系統(tǒng)誤差。儀表包含多種誤差，如隨機(jī)誤差、人為誤差及系統(tǒng)誤差等。系統(tǒng)內(nèi)受SO溶水率、系統(tǒng)氣密性以及人為因素的影響，儀表監(jiān)測(cè)誤差較大。

3 總排口CEMS系統(tǒng)施工方案

施工前應(yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，編寫施工方案，辦理熱控工作票、動(dòng)火票及架子搭設(shè)申請(qǐng)單等開(kāi)工文件，并做好技術(shù)交底工作[3]。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備相應(yīng)的運(yùn)行人員，確保在發(fā)生緊急狀況時(shí)能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)?？偱趴贑EMS系統(tǒng)施工具體如下。

3.1 總排口CEMS站房擴(kuò)建

站房擴(kuò)建在總排口70 m平臺(tái)處。在站房擴(kuò)建前，首先應(yīng)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)站房改造尺寸，并確定新改設(shè)備安裝位置;其次，準(zhǔn)備好站房擴(kuò)建相應(yīng)的電纜、電纜橋架及蛇形管等材料和施工工器具;最后，確定站房?jī)?nèi)電纜走向和施放路線。

總排口CEMS站房擴(kuò)建時(shí)，首先需要鋪設(shè)新設(shè)站房地板;其次，焊接主框架，密封站房四周墻壁及屋頂板塊，并在焊接時(shí)做好成品保護(hù)和隔離措施;再次，拆除現(xiàn)場(chǎng)總配電箱箱體及其所在墻體，拆除時(shí)應(yīng)做好防誤動(dòng)措施;最后，將拆除后的配電箱安裝至現(xiàn)有數(shù)采儀旁。

3.2 總排口CEMS系統(tǒng)改造施工

3.2.1 管線布設(shè)。在管線布設(shè)前應(yīng)對(duì)電纜絕緣進(jìn)行測(cè)試，合格后方可進(jìn)行布設(shè)。管線布設(shè)是在總排口CEMS小間及平臺(tái)采樣點(diǎn)進(jìn)行，主要分為電纜布設(shè)和氣管布設(shè)，并在管線布設(shè)前將新設(shè)備（美國(guó)熱電機(jī)柜）放到總排口CEMS小間門口。電纜布設(shè)主要是將2根規(guī)格為3×1.5的電源線和4根規(guī)格為6×1.0的信號(hào)線從總排口CEMS小間接到平臺(tái)采樣點(diǎn)。粉塵儀等速升級(jí)需要的信號(hào)線采用具有阻燃耐高溫屏蔽的電纜，將1根4芯的電纜從總排口CEMS小間接到就地粉塵儀機(jī)柜。溫度、壓力及流速等需要的信號(hào)線采用阻燃耐高溫的電纜，將1根8芯的電纜從就地變送器接至總排口CEMS小間機(jī)柜。煙塵儀需要的信號(hào)線采用阻燃耐高溫的電纜，將1根4芯的電纜從煙塵儀機(jī)柜接至總排口CEMS小間機(jī)柜。氣管布設(shè)主要是將4根外徑1/4、內(nèi)徑1/8的氣管從總排口CEMS小間接到平臺(tái)采樣點(diǎn)。在管線布設(shè)過(guò)程中，應(yīng)將動(dòng)力與信號(hào)電纜分開(kāi)敷設(shè)，保證電纜通路和電纜保護(hù)管的密封。自控電纜應(yīng)符合輸入和輸出分開(kāi)、數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)分開(kāi)的配線和敷設(shè)的要求。管線布設(shè)完成后，將熱電新機(jī)柜移至總排口新擴(kuò)建CEMS小間內(nèi)。

3.2.2 設(shè)備安裝。本次改造項(xiàng)目主要是對(duì)總排口CEMS系統(tǒng)進(jìn)行改造，主要包括含SO和NO、O分析系統(tǒng)，濕度、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)氣體等及其輔助配件等系統(tǒng)的儀器設(shè)備安裝。CEMS系統(tǒng)安裝必須符合G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

在設(shè)備安裝前，施工單位必須熟悉CEMS的原理、結(jié)構(gòu)及性能，并編制設(shè)備安裝施工流程圖、設(shè)備技術(shù)文件、設(shè)計(jì)圖樣、監(jiān)測(cè)設(shè)備及配件貨物清單交接明細(xì)表、施工安全細(xì)則等有關(guān)文件。此外，需要對(duì)安裝的新設(shè)備進(jìn)行清理、檢查及保養(yǎng)，確保其符合安裝要求。

監(jiān)測(cè)站房?jī)x器安裝時(shí)，應(yīng)排列整齊。監(jiān)測(cè)儀器頂平直度和平面度應(yīng)不大于5 mm，監(jiān)測(cè)儀器牢固固定，可靠接地，二次接線正確、牢固可靠，配導(dǎo)線的端部應(yīng)標(biāo)明回路編號(hào)，安裝精度和連接部件坐標(biāo)尺寸等均應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定。平臺(tái)、監(jiān)測(cè)站房、交流電源設(shè)備、機(jī)柜、儀表和設(shè)備金屬外殼、管纜屏蔽層和套管的防雷接地，可利用廠內(nèi)區(qū)域保護(hù)接地網(wǎng)，采用多點(diǎn)接地方式，做好防雷接地措施。平臺(tái)電纜氣管從探頭到分析儀的整條采樣管線的鋪設(shè)，應(yīng)采用橋架或穿管等方式。管線傾斜度≥5°，防止管線內(nèi)積水，每隔4～5 m裝線卡箍，保證整條管線具有良好的支撐。伴熱管線應(yīng)具備穩(wěn)定、均勻加熱和保溫的功能，設(shè)置加熱溫度≥120 ℃，且應(yīng)高于煙氣露點(diǎn)溫度10 ℃以上，同時(shí)其實(shí)際溫度值在機(jī)柜或系統(tǒng)軟件中可顯示查詢。信號(hào)線一般為屏蔽電纜線。屏蔽層應(yīng)有良好絕緣，不可與機(jī)架、柜體發(fā)生摩擦、打火，屏蔽層兩端及中間均需進(jìn)行接地連接。由煙囪或主煙道上數(shù)據(jù)柜引出的數(shù)據(jù)信號(hào)線經(jīng)過(guò)避雷器引入監(jiān)測(cè)站房時(shí)，應(yīng)將避雷器接地端同站房保護(hù)地線可靠連接。安裝完成后，保證各連接管路、法蘭及閥門封口墊圈牢固完整，不得有漏氣、漏水現(xiàn)象，保證氣路閥門和排水系統(tǒng)安裝后暢通和啟閉靈活。在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)空載運(yùn)行24 h后，需確保管路不會(huì)出現(xiàn)脫落、滲漏及振動(dòng)強(qiáng)烈等現(xiàn)象。

3.2.3 調(diào)試。待新設(shè)備安裝完成后，將新設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)上傳至環(huán)保平臺(tái)，確認(rèn)設(shè)備是否安裝完好、信號(hào)回路是否準(zhǔn)確無(wú)誤以及氣源和電源是否正常。將原溫度、壓力、流速及煙塵儀設(shè)備測(cè)量信號(hào)由備用端口接入新熱電設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行[4]。

3.2.4 粉塵儀等速升級(jí)。為減少粉塵儀升級(jí)過(guò)程數(shù)據(jù)中斷的時(shí)間，熱電設(shè)備安裝調(diào)試后，能輸出正常流速信號(hào)給就地粉塵儀機(jī)柜后才斷電升級(jí)粉塵儀。從CEMS引出流速信號(hào)到就地粉塵儀機(jī)柜內(nèi)，信號(hào)線為屏蔽電纜2×1或4×1，將信號(hào)隔離器安裝在就地粉塵上機(jī)柜內(nèi)，將固定變頻器安裝在就地粉塵儀下，最后進(jìn)行線路連接。線路連接后需升級(jí)軟件，確保與硬件相匹配，并接通電源對(duì)流速量程等參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。SO和NO監(jiān)測(cè)技術(shù)分類及性能對(duì)比分別如表1和表2所示。

新總排口環(huán)保設(shè)備對(duì)SO和NO流速量程參數(shù)的測(cè)量主要采用脈沖熒光技術(shù)和化學(xué)發(fā)光法技術(shù)，達(dá)到了超低排放的測(cè)量精度要求[5]。在粉塵儀等速升級(jí)前，需提前一周報(bào)備給生態(tài)環(huán)境部門;升級(jí)時(shí)需對(duì)設(shè)備進(jìn)行斷電，防止操作異常或觸電;在硬件改造結(jié)束進(jìn)行通電前，需檢查接線是否正確，信號(hào)隔離器、變頻器安裝是否合適，固定是否牢靠等;對(duì)于調(diào)試的流速量程等參數(shù)，需與CEMS廠家進(jìn)行溝通確定。

3.2.5 注意事項(xiàng)。總排口CEMS系統(tǒng)改造完成后，在新設(shè)備數(shù)據(jù)測(cè)量正常后，需斷開(kāi)原設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)，將新設(shè)備數(shù)據(jù)接入數(shù)采儀，查看環(huán)保平臺(tái)上傳的數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)保持一致，同時(shí)應(yīng)在新設(shè)備數(shù)據(jù)接入半天時(shí)間內(nèi)，保持舊總排口設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3 環(huán)保驗(yàn)收

在完成數(shù)據(jù)比對(duì)工作后，提交本次驗(yàn)收建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)評(píng)批復(fù)或者生態(tài)環(huán)境部門要求安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的文件，包括溫壓流利舊、粉塵儀之前的環(huán)保驗(yàn)收資料，新設(shè)備的環(huán)保認(rèn)證、適應(yīng)性檢測(cè)合格報(bào)告、出廠合格證等。在新設(shè)備數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)無(wú)故障運(yùn)行168 h后進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，進(jìn)行環(huán)保驗(yàn)收。

3.4 原總排口CEMS系統(tǒng)拆除

在原總排口CEMS系統(tǒng)拆除前，應(yīng)制訂系統(tǒng)拆除方案。在拆除系統(tǒng)時(shí)，需對(duì)原環(huán)保設(shè)備做好保護(hù)措施，輕吊輕放，避免損壞設(shè)備。拆除的設(shè)備需運(yùn)送至指定地點(diǎn)，并做好防護(hù)工作。

4 結(jié)論

①根據(jù)國(guó)家和地方燃煤電廠超低排放環(huán)保政策，新熱電設(shè)備的CEMS系統(tǒng)憑借高效的SO和NO的檢測(cè)性能，滿足了《固定污染源煙氣（SO、NO、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 75—2017）及《固定污染源煙氣（SO、NO、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ 76—2017）的規(guī)定。

②設(shè)備改造后，新總排口環(huán)保設(shè)備采用脈沖熒光技術(shù)和化學(xué)發(fā)光法測(cè)量SO和NO流速量程參數(shù)，大大提升了SO和NO的監(jiān)測(cè)技術(shù)水平。

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