燃煤机组烟囱在线烟尘仪监测烟尘浓度偏高原因分析及对策

王卫群，张磊，黄治军，华伟，孙虹

(江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102)

燃煤机组烟囱在线烟尘仪监测烟尘浓度偏高原因分析及对策

王卫群，张磊，黄治军，华伟，孙虹

(江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102)

除尘电价补贴政策的出台以及新环保标准的实施，一方面提高了电厂降低烟尘排放浓度的积极性，另一方面对烟尘在线监测系统提出了更高的要求。针对一些采用湿法脱硫和无GGH的燃煤机组，会出现烟囱在线烟尘仪监测的烟尘浓度高于电除尘器出口烟尘的浓度，对产生这一现象的原因进行了分析并提出相应的解决对策。

除尘电价;烟囱;烟尘排放浓度;在线烟尘仪

0 引言

为鼓励燃煤发电企业进行除尘改造，降低烟尘排放浓度，国家发改委发布了《关于调整可再生能源电价附加标准与环保电价有关事项的通知》［1］。依据这一通知，江苏省环保厅发布了《关于印发江苏省燃煤发电机组除尘电价补偿环保考核暂行规定的通知》［2］，通知中对江苏省燃煤发电机组除尘电价考核管理规定进行了详细的阐述。随着补贴政策的出台以及新的《火电厂大气污染物排放标准》的实施，燃煤发电企业纷纷对现有的除尘设备进行全方位技术改造，最大限度地降低烟尘排放浓度，同时也加大了对在线烟尘监测系统的维护和比对测试工作，来满足除尘电价考核规定的新要求。

根据以往经验，湿法脱硫系统有一定的除尘效果，约能除去40%～60%的烟尘，所以烟囱入口烟尘浓度要低于电除尘器出口烟尘浓度，但是实际情况是一些采用湿法脱硫和无GGH的燃煤机组，会出现在线烟尘仪监测的数据刚好相反，即烟囱入口烟尘浓度高于电除尘器出口烟尘浓度这一现象，由于除尘电价考核烟尘排放的位置是烟囱处，这对电厂的除尘上网电价补偿产生重大影响。本文对江苏省某典型的1000MW燃煤机组进行烟尘排放比对测试，分别对电除尘器出口和烟囱入口的两套在线烟尘仪进行了比对测试，参比方法为重量法。

1 测试情况介绍

1.1 电除尘器设计参数

某电厂1000MW超超临界机组除尘系统配有2台干式、卧式、板式电除尘器，每台电除尘器为三室五电场，阳极系统采用大C型SPCC极板，阴极系统在一、二、三、四电场采用RSB芒刺线，末电场采用不锈钢螺纹线，主要设计参数见表1。

1.2 在线烟尘仪及其原理［3］

机组共配置2套在线烟尘测试系统，分别安装在FGD进口烟道上和烟囱80m高度处。在线烟尘仪依靠线型光束从发射端穿过烟道中心到接收端的光学设备。采用标准的光传输衰耗理论来确定浊度和消光度，LED光源发出光束穿过烟道抵达反射探头，原路返回到发射接收探头，接收器通过测量调制光光强的变化来排除环境光线的干扰，进而确定浊度的大小，或烟尘含量的大小。在线烟尘仪光传输原理示意见图1。

图1 在线烟尘仪光传输原理示意

表1 电除尘器主要设计参数

1.3 试验结果分析

本次烟尘浓度比对测试机组负荷稳定在900MW，分二个工况进行:工况一五个电场均投运，火花整定;工况二一电场间歇供电模式，停第五电场，其余电场火花整定。

在试验过程中，我们对烟囱80m和电除尘器出口处在线烟尘仪监测数据进行分析，结果发现在工况一条件下，两处在线烟尘仪监测数据稳定，且烟囱80m处烟尘平均浓度为36mg/m3，电除尘器出口(FGD入口烟气烟尘浓度)烟尘浓度值为15mg/m3，烟囱80m处在线烟尘仪监测烟尘浓度值远高于电除尘器出口处。电除尘器出口烟尘浓度满足除尘电价补偿考核规定要求，但是烟囱处烟尘浓度既不满足除尘电价补偿考核规定要求，也不满足新污染物排放标准要求。

在工况二条件下，两处在线烟尘仪监测烟尘平均浓度均明显上升，高于工况一条件下的烟尘浓度值。停第五电场后，在电场振打期间，由于振打造成的二次扬尘，电除尘器出口烟尘浓度迅速上升，最高超过300mg/m3，烟囱80m处烟尘浓度也随之升高到180mg/m3左右，但电除尘器出口处烟尘浓度值始终高于烟囱80m处烟尘浓度值;在振打停歇期间，两处烟尘浓度均下降，且电除尘器出口烟尘浓度下降速度更快，低于烟囱80m处烟尘浓度，又恢复到在工况一条件下的情形。

综合上述，当电除尘器出口烟尘浓度高于100 mg/m3时，湿法脱硫系统对烟尘有一定的去除效果，除尘效率约为40%～60%，电除尘器出口烟尘浓度要高于烟囱烟尘排放浓度，和以往经验一致;当电除尘器出口烟尘浓度低于30 mg/m3时，烟气经过湿法脱硫系统后，极有可能出现电除尘器出口烟尘浓度要低于烟囱入口烟尘浓度这一现象。

2 原因分析

(1)在线烟尘仪产生的偏差［4］。如果在线烟尘仪存在偏差，监测不准确造成数据失真，会出现烟囱80m处烟尘浓度高于电除尘器出口烟尘浓度这一现象。两套在线烟尘仪均安装不到一个月的时间，试验前仪器维护人员进行校准过，在电除尘器出口手动实测数据和在线显示数据基本一致，说明此处在线烟尘仪不存在偏差，监测数据真实可信。而在烟囱80m处由于实测过程中取样滤筒完全被浸湿而破裂失效，无法获得采样数据与此处在线烟尘仪进行比对。但是试验期间，两套在线烟尘仪显示的烟尘浓度曲线基本和工况的变化保持一致，可以推测在线烟尘仪不存在偏差，监测数据真实可信。

(2)在线烟尘仪的光传输衰耗原理特性，导致烟气中水分对监测数据影响很大。烟气温度高于100℃时，水分主要是以气态形式存在，对烟尘监测无干扰;但如果水是以雾态或液态的形式出现，就会对烟尘监测数据产生一定的影响。

(3)饱和水蒸汽冷凝形成的水滴［5］。由于机组脱硫系统无GGH，吸收塔入口烟温较高，烟气到达烟囱后有2～4℃的降温，形成大量的冷凝水滴，夹带在高速流动的烟气中，当通过在线烟尘仪的对光测量探头，被误“识别”烟尘，从而造成监测烟尘浓度值高于实际排放值。而电除尘器出口由于烟温高、湿度小，在线烟尘仪监测的烟尘浓度更接近于电除尘器出口烟尘真实排放浓度值。

(4)实际烟气量大。如果脱硫系统实际烟气量远大于设计值，导致进入除雾器的烟气流速超过除雾器极限流速，除雾器效率降低，高速烟气携带一部分浆液达到烟囱处，会造成烟囱80m处在线烟尘仪显示的烟尘数据升高。如果实际烟气量大，烟囱流速高于设计的临界值，烟囱内的冷凝液也极容易被高速流动的烟气打散，导致大量的凝液在回流的过程中又被夹带到烟气中，也会造成烟囱80m处在线烟尘仪显示数据升高。

3 改进措施

(1)加强在线烟尘仪的日常维护。部分烟囱处在线烟尘监测烟尘浓度偏差大，是由于在线烟尘仪安装的位置条件比较恶劣，长时间缺少维护，在线烟尘仪的光学窗口被污染，清洁系统没有正常工作等。如果对光角度产生偏差，没有及时进行校准，也会导致监测的数据偏差较大。建议厂热工人员加强常维护，保证在线烟尘仪监测数据的准确性和可靠性。

(2)电厂实际排放烟尘浓度低，但由于烟囱在线烟尘仪出现的多种技术问题，造成监测的数据高于实际的排放值，直接影响电厂的除尘电价补偿。建议除尘电价考核规定引入电除尘器出口烟尘浓度作为参考，对烟囱在线烟尘仪监测的浓度值进行适当修正，把两者的数据结合起来考核，避免给满足烟尘排放考核规定的电厂造成经济损失。

(3)当监测点的烟气温度低于100℃时，如果水份含量变化不大，此时的水是散布在烟气中呈雾状的小水滴，这时需要做参比试验，测算出水分对烟尘监测的影响值，再对监测数据加工处理，把实时监测数据减去影响值即为真实烟尘浓度值;当监测点的烟气温度在100℃以下，且水分含量变化较大时，需要进一步了解参比分析的相关性，如果没有相关性，就不能使用光学工作原理的烟尘仪，需要另选其他工作原理的仪器。

4 结语

烟气经过湿法脱硫系统后，由于烟温低，湿度高，大量饱和水蒸汽冷凝成雾滴和水滴，对依靠光学原理的在线烟尘仪产生较大影响。如果烟气中烟尘浓度高于雾滴或水滴的浓度时，在线烟尘仪监测的数据中烟尘浓度起主导作用;相反，如果烟气中烟尘浓度低于雾滴或水滴的浓度时，在线烟尘仪监测的数据中雾滴或水滴浓度起主导作用。为了更准确的对烟囱排放的烟尘浓度进行监测，必须对现有的监测仪器和方法加以改进，以确保监测量数据的准确性。目前的除尘电价考核规定还需要从技术层面加以补充和完善，使那前期投资巨大来降低烟尘排放的燃煤电厂，能真正得到经济回报。

［1］国家发展改革委员会数据库.关于调整可再生能源电价附加标准与环保电价有关事项的通知［EB/OL］.http://www.nea.gov.cn/2014－09/29/c_133682226.htm，2013－09－25.

［2］江苏省环境保护厅数据库.江苏省燃煤发电机组除尘电价补偿环保考核暂行规定［EB/OL］.http://www.jshb.gov.cn/jshbw/ltgc/ltgczdzxyj/wjgd/201312/t20131222_252774.html，2013－12－19.

［3］丁守成，李文辉，杨世洲.基于郎伯－比耳定律的烟尘浊度测量系统［J］.电气自动化，2009，31(6):82－84.

［4］邱思昱，李佳裴，郗文增，等.反射测量技术在1000MW燃煤机组除尘器出口浊度控制中的应用［J］.齐齐哈尔大学学报，2013，29 (6):38－40.

［5］吴春华，颜俭，柏源，等.无GGH湿法烟气脱硫系统烟囱石膏雨的影响因素及策略研究［J］.电力科技与环保，2013，29(3):15－17.

［6］HJ/T 75－2007，固定污染源烟气排放连续监测技术规范(试行)［S］.

［7］HJ/76－2007，固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法(试行)［S］.

Reasons analysis of on－line soot instrument＇s display results higher in coal－fired units chimney and its countermeasures

The implementation of soot removing price subsidies policy and new environmental standards，on the hand has improved power plant to reduce the enthusiasm of the soot emission concentration，on the other hand，put forward higher request to the soot online inspection system.For the wet desulfurization and no GGH coal－fired units，on－line soot instrument measuring display that the soot concentration of the chimney is higher than the outlet of the electrical precipitator，the reasons for this phenomenon are analyzed and the corresponding countermeasures are put forward.

soot removing price;chimney;soot emission concentration;on－line soot instrument

X701.2

B

1674－8069(2015)04－052－03

2015-02-19;

2015-05-21

王卫群(1984-)，男，湖北孝感人，工程师，主要从事火力发电厂电除尘器性能试验、脱硫脱硝性能试验方面工作和研究。E－mail:wangweiqun201@126.com