烟气连续监测系统ABB 3020在西柏坡电厂的应用

刘晗

摘要：本文主要介绍了烟气连续监测系统ABB 3020的系统组成、采样点位置的选择、烟尘测试单元、烟气测试单元、压力、温度和流速测试单元、系统安装、调试与维护及其在西柏坡电厂三期2×600MW机组的应用情况。

关键词：ABB 3020 烟气 应用

0 引言

随着我国环境管理制度的不断完善，我国的环境管理已从浓度控制转向总量控制，相应的在排放标准、排污收费、排污许可证、环境影响评价等重要管理制度上已逐步从对污染物排放浓度的限制转向对污染物排放总量的控制。在管理制度转变中一个亟待解决突出的问题是作为管理监督手段的排放监测系统必须迅速建立适合总量控制要求的体系。

过去我国的污染物排放监测主要是以污染物浓度为主的监测，监测频次低，大部分污染源的排放是根据估算，随意性很大。这种情况极大地影响了排污许可证制度、排污收费等管理制度的实施。同时，由于污染源排放的基础数据是环境管理、规划、质量预测等的基础，不准确的数据极大地影响了我国环境能源及经济发展重大决策的科学性和准确性，急需建立能够连续测量污染物排放总量的监测系统。

固定污染源烟气排放连续监测系统（简称CEMS），由烟尘监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、DAS（数据采集系统）、气源电源通讯等辅助设施子系统等组成。通过选定的采样方式，测定烟气中污染物量，数据按要求进行显示、记录、传输和调用。

标准的监测项目为8个参数：二氧化硫含量（SO2）、氮氧化物含量（NOx）、颗粒物含量（烟尘）3个污染物参数和对应的湿基流量（包含流速、温度、压力）3个排放参数、以及换算干基用的氧量（O2）、湿度（RH）2个参数。

ABB 3020烟气连续监测系统在西柏坡电厂三期工程2×600MW机组的应用情况：

1 设计条件与环境条件

锅炉技术参数；

锅炉型式：B&WB-1950/25.41-M；

制造厂家：北京巴布科克·威尔科克斯；

额定蒸发量：1950t/h；

锅炉数量：2台；

FGD工艺设计烟温：117.3℃；

烟气量（常态，湿基）2651047m3/h；

原烟道尺寸L×B×H：6.9×6.3×9（m）；

净烟道尺寸L×B×H：6.9×6.3×9（m）。

2 ABB 3020烟气连续监测系统介绍

系统由SO2、NOX多组分气体分析仪、氧分析仪、尘含量检测仪、流速仪、湿度仪、压力变送器和DAS（数据采集系统）组成。

SO2，NOX多组分气体分析仪：ABB EL3020；

氧分析仪：OXYGEN SENSOR KE-25；

气体采样探头：ABB FE3；

预处理：ABB SCC-C，SCC-F；

尘含量检测仪：SICK FW320；

流量计：KURZ 454 FT；

湿度计：德图 650 Pht；

压力表：ABB 2600T 压力表；

DAS（数据采集系统）：SIEMENS S7 200 PLC，DELL计算机，HP打印机。

系统集成为一个分析小屋内安装的分析柜（2000h×800w×800d）和两个现场安装的分析柜（1200h×1000w×

500d）。

系统示意简图如下：

分析小屋内安装的分析柜安装有ABB EL3020多组分气体分析仪和其预处理系统，SIEMENS S7 200 PLC，220VAC/24VDC电源箱，校验用标准气，空开及环保数据传输仪。

现场安装的分析柜安装有德图650 Pht湿度分析仪。

现场烟道上安装有SICK FW320尘含量检测仪和其反吹泵，FE3烟气采样探头，KURZ 454 FT流量计，ABB 2600T压力表。

尘含量检测仪、流量计、压力表、湿度仪将检测的工艺值转变为标准4-20mA模拟量，传送给PLC，PLC处理后将数据传送给监控计算机。

PLC与监控计算机之间采用PC/PPI连接方式进行通讯。

ABB EL3020多组分气体分析仪采用硬接点与PLC直接数据传输，PLC与上位机采用RS485连接方式进行通讯。

3 系统配置方案

每台机组单独配置一套CEMS系统，并配置与DCS匹配的通讯接口。监测项目：SO2、烟尘、NOX，附带测量参数：烟气温度、压力、流速、O2含量和湿度。项目采用直接抽取采样方式，其中烟气采样部分、烟尘监测仪、烟气参数（温度、流速、压力、湿度）测量部分安装在水平烟道上，称为前端仪表，烟气分析仪（可同时分析测量SO2、NOX、O2）、数据采集控制器等安置在仪器室中，称为主机。

系统配置一台不间断电源，意外掉电可持续工作20分钟，系统掉电上电后可以自动恢复运行，无需人工干预，同时具有完全的事件自动记录功能。系统提供了长期的自动吹扫、自动报警、故障诊断等功能，确保用户使用方便。

4 系统配置方案的合理性

3020 Uras26多组分分析仪采用非分散红外吸收法（NDIR）进行测量，可直接测量SO2、NOX，单原子分子O2 组分则由电化学传感器模块检测。与稀释法相比，不用在烟道上安装O2分析仪探头，提高了系统的运行可靠性，另一方面在满足需求的前提下也相对的降低了部分成本。

5 常见故障分析与维护

①烟气采样探头管路和滤芯堵塞：可以通过分析柜浮子流量计的流量判断，如果流量偏低，则可能是采样管路有堵塞，此时需要对采样伴热管进行疏通，并且要拆下采样探头滤芯进行清理检查，必要时进行更换。②采样管路漏气：此故障发生时最明显的现象就是氧的测量值升高，由于整体管路较长，一旦发生漏气现象，查找起来相当困难，只能对每个管路转接的地方进行逐一排查。③烟尘测量值偏高：由于烟尘整套测量装置安装在烟道两侧，靠激光的对穿反射进行测量，由于现场存在震动，时间久了光路会发生偏移，造成测量值偏高，此时需要进行光路调整，通过三条调整螺栓将光线调整到反射端的正中心。此外，由于反吹空气无法做到完全清洁，使用一段时间后烟尘测量探头的镜片会有一些积灰，也会造成测量值偏高，此時需要将探头拆下，用镜头纸擦拭清洁镜头。④流速测量值不准确：由于流速探头直接插入烟道内进行测量，运行一段时间后就会出现结垢现象，影响测量值的准确性，此时就需要将探头拔出，清理结垢，注意清理时一定要小心，避免损坏探头。⑤所有设备要派专人定期检查和维护，要定期更换滤纸，过滤器等。⑥玻璃转子流量计堵塞要用酒精清洗。⑦工厂生产停产超过24小时以上要停止使用SCC-C系统，保存好记录后切断SCC-C和电脑电源，只保持EL3020电源，以免长期断电出现测量偏差，待生产正常后投入使用。⑧通过柜体报警显示判断是否有分析仪故障报警，报警产生的可能原因有：a EL3020状态输出DO1，正常时是常开触点，启动时有设备检索过程，会出现触点导通的情况，所以最好在仪表上电检索完毕后再给PLC上电。b SCC 温度报警，温度不正常，是否在设定范围内，检查温度设定。

6 结束语

经过几年的运行，在实践和维护过程中，3020CEMS系统性能可靠、技术先进、调试方便，系统的维护量不大，但在运行中有时会出现报表不按日期顺序排列的情况，给环保人员查询报表带来一定困难，如果系统软件进一步改进升级，CEMS3020系统将会更完美。

参考文献：

[1]《Continuous Gas Analyzers Model EL3020 ：Operators Manual》 ABB.

[2]《Advance SCC-C| Sample Gas Cooler ： Operators

Manual》 ABB.

[3]《Advance SCC-F| Sample Gas Feed Unit ： Operators Manual》 ABB.