安徽省发电企业脱硫在线监测系统故障原因分析

2014-02-07许勇毅查智明黄齐顺安徽省电力科学研究院安徽合肥230601

电力科技与环保 2014年5期

许勇毅，查智明，黄齐顺 (安徽省电力科学研究院，安徽合肥 230601)

1 概况

烟气在线监测系统(简称CEMS)因其构造及运行特性导致易出现数据异常及系统故障，相关文献[1]从系统堵塞、管路泄露等多个方面开展了故障分析研究。本文在相关研究基础上开展CEMS年、月度的故障时长对比分析；开展不同类型机组、不同脱硫模式对CEMS故障率的影响研究；探讨负荷、煤种波动对CEMS故障率的影响。

2 CEMS系统故障类别性技术研究

CEMS数据的有效性、准确性直接影响到各企业环保工作的顺利开展[2]。为更好的对CEMS故障情况及时发现、快速解决，在CEMS比对过程中结合以往故障分析结论开展了相关研究工作。

2.1 干、湿法脱硫对CEMS监测数据的影响

通过对安徽省内多家采用干法脱硫的发电企业的脱硫出口CEMS的跟踪研究发现：干法脱硫的CEMS在数据稳定性及可靠性上均比采用湿法脱硫的CEMS要高，根据2011年度各发电企业脱硫CEMS故障统计情况可以看出，平均单台次干法CEMS故障时间为1.89h，而湿法脱硫的故障时间为14.64h，湿法脱硫的故障率较干法的高。分析其原因主要有两点：

(1)由于干法脱硫采用的为炉内喷钙类型的脱硫模式，外排口处烟温保持在120～140℃之间，此温度区间烟气采样装置中气体冷凝现象极少存在；而湿法(包含有、无GGH)则为40～80℃左右，如遇较冷天气则采样探头与管路连接处出现冷凝现象将极大影响SO2数据的测量准确性。脱硫系统的SO2、SO3原烟气露点温度在120℃～130℃；脱硝系统的NOx原烟气露点温度在60℃左右，对于直接抽取式CEMS，如果取样管线温度控制不当，则污染物气体会直接结露。

(2)湿法脱硫因其除雾器设置参数的限制，不能完全对所有逃逸的石膏浆液及水滴进行有效捕集。逃逸的石膏浆液进入外排烟气中不仅容易形成“石膏雨”也可对CEMS采样的探头进行污染，尤其是极为影响烟尘仪的光学镜片的光洁度，长期运行还可能造成CEMS抽气管路的堵塞。此外，逃逸的水滴造成烟气带水，使得湿法脱硫出口烟气湿度明显大于干法，必然造成CEMS数据异常的几率要大。

2.2 湿法脱硫有无GGH对CEMS数据的影响

石灰石—石膏法脱硫系统是否设置GGH对CEMS监测有一定的影响，主要是烟气温度及烟气中的水汽影响测试数据准确性，另外设置GGH将减少由于烟尘和浆液引起的CEMS管路堵塞情况。根据2011年度安徽省内各发电企业脱硫CEMS故障统计情况可以看出，平均单台次有GGH脱硫的 CEMS故障时间约11.92h，而没有GGH的湿法脱硫CEMS约16.51h，后者的故障率比前者要高出将近38.51%。分析其原因为：

(1)有GGH的烟气外排口处烟温保持在70～90℃之间，而无GGH则为50℃左右，此将导致两者之间SO2数据的测量准确性有一定的差异，但是因温度均在100℃以下，故两者在冬季气温较低情况下均存在冷凝现象。

(2)设置GGH的脱硫系统，GGH换热板型阻力导致差压的增加，也使得通过的烟气中的部分烟尘(逃逸石膏浆液)被换热片阻挡沉降，从而减少了烟气中颗粒物对CEMS探头及采样管路的污染和磨损，降低了CEMS管路堵塞和泄漏的几率，也延长了烟尘仪光学镜片的有效工作时间。

2.3 负荷对CEMS设备监测的扰动情况分析

2010、2011年安徽省各电厂脱硫系统CEMS故障时长统计见图1、2。从图中可以看出， 7、8、9三个月同比与其他月份CEMS故障时长较高(2011年5月份为部分厂CEMS设备故障更新)。

图1 2010年安徽发电企业脱硫CEMS故障时长

图2 2011年安徽发电企业脱硫CEMS故障时长

传统意义上 7、8 、9三月为迎峰度夏阶段，各机组负荷均带的比较高，此种情况下，烟气流量较大，烟尘及SO2、NOx浓度均高于中低负荷条件下，长时间的高负荷运行，影响了CEMS系统测量。

对于稀释抽取系统则容易产生采样探头堵塞和管路漏气现象；对直接测量系统则容易产生镜片灰尘堆积和监测孔堵塞现象。此外在试验中采用变负荷以调整工况的情况下，CEMS测试会出现一定偏差。负荷波动大导致测定位置烟气扰动剧烈，使烟气流量、烟尘浓度的测量，随着负荷工况的变化测点的监测数据的线性相关性不好，导致数据出现偏差。

针对于烟囱入口处烟尘监测探头被污染的问题，可以考虑加装烟尘探头的反吹装置；加大探头的清洗频率，如可由原来的每月清洗两次改为每周清洗两到三次，这样可有效地避免探头污染。

2.4 煤种变化对CEMS设备监测的扰动情况分析

高灰分、高硫分煤种不仅影响燃烧效果还间接造成CEMS测量的异常。研究发现，燃煤硫分变化波动大将导致系统入口SO2浓度变化范围大，由于CEMS烟气分析仪的量程设置一般满量程值应是最大测量浓度的1～2倍，一旦煤种出现硫分较大波动而未及时对量程进行相应设置，则可能导致进口浓度超量程，使得监测到的脱硫效率远低于实际效率，还将导致浆液供给量等参数的控制失误。

因此企业燃料部门应严格进行入炉煤硫分的化验，对硫分较大的煤要进行掺低硫煤混烧。机组阶段性燃用高硫煤，则对CEMS的SO2量程设置要及时作出调整，避免导致实际测量浓度大大超出仪表的测量范围。高灰分煤种的燃烧将给除尘器和脱硫设备的运行带来一定的压力，此外较高的逃逸石膏浆液带烟尘等杂志将导致烟尘采样探头污染。