燃煤电厂脱硝烟气稀释法测量技术故障探究

井广洲

（河北大唐国际张家口热电有限责任公司，河北 张家口 075000）

燃煤电厂脱硝烟气稀释法测量技术故障探究

井广洲

（河北大唐国际张家口热电有限责任公司，河北 张家口 075000）

稀释法作为超低排放大趋势下CEMS测量的主流技术，优势日趋明显。文章在介绍一种烟气稀释法测量原理的基础上，结合多年CEMS维护经验，提出了几种典型的故障及处理方法，并列举了案例。

烟气连续监测系统；稀释法脱硝；故障

前言

我国能源供给以煤炭为主，能源清洁化和环境保护压力巨大，新环保法的实施将环保工作提升到了法制的新高度。2013年9月，国务院印发《大气污染防治行动计划》，明确提出大气可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）的治理目标，鼓励燃煤电厂实现烟气清洁排放。在现行《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）特别排放限值的基础上，提出燃煤机组要达到天然气燃气轮机组排放限值标准，即在基准氧含量6%的条件下，烟尘排放浓度不大于5mg/m3（或10mg/m3）、二氧化硫排放浓度不大于35mg/m3、氮氧化物排放浓度不大于50mg/m3，称为“超低排放”[1]。

燃煤电厂作为我国能源供给的主力，其环保的重要性不言而喻。氮氧化物作为燃煤电厂总排口的三大污染物之一，脱硝起到了重要的作用。准确测量脱硝环节进、出口氮氧化物的浓度，既可为脱硝的调整提供有力参考，也能有效避免总排口氮氧化物超标。烟气稀释测量法作为超低排放新形势下的主流技术，应用前景广阔。本文根据某企业脱硝烟气连续监测系统（CEMS）的应用，对一种以稀释法为基础的脱硝CEMS测量技术的典型故障进行了探究。

1 工作原理

稀释法在脱硝CEMS测量中适用于烟道出、入口氮氧化物的测量，主要由就地探头和测量仪器两部分组成（如图1），工作原理示意如图2所示。

图1 仪器组成

图1中，音响小孔的作用是：当小孔两端的压力差大于0.46倍以上时，气体流经小孔的速度主要取决于气体分子流经小孔时的速度（即：当地音速），而与当地温度、小孔两端的气压变化无关，即产生恒流[2]。当具有一定压力的压缩空气经过喷射器时，会产生文丘理效应，在喷射器的出口形成一个真空区，此真空区通过管路在音响小孔出口形成负压，满足音响小孔的压力差。烟气也会通过探杆被吸入，经过滤筒的过滤，流经音响小孔及管路后从样气出口通过管线进入仪器。不锈钢过滤器的主要作用是与采样探杆连接，金属盖通过加有弹簧垫的螺丝固定，方便拆卸探头，在运行过程中压紧，也能避免因漏气导致真空区不能形成的问题。音响小孔和文丘里效应的完美结合，保证了烟气被稀释到固定倍数50，这也是稀释法的定义所在。只有在标定时，标气才进入探头，反则不通。

图2 工作原理

图2中，此仪器采用的是化学发光法。当样品中的NO与O3混合时，生成激发态的NO2与O2。激发态NO2在返回基态时发出红外光[3]。

通过测量发光强度，可测得NO的量。样气中的NO2通过转化炉将其转化成NO后进行测量。这就是图2中的三通电磁阀的作用，在运行过程中，三通电磁阀每隔一定时间转换一次，使其分别处于NO/NOx模式，并在管线上装设压力、流量传感器。臭氧发生器用以产生反应所需要的臭氧。反应后的废气，则通过臭氧发生器（防止污染环境）处理后，排空。

2 典型故障及处理方法

2.1 运行过程中，上位机显示偏低

当该故障出现时，第一时间检查仪器是否有报警。包括样气流量、压力、臭氧流量、转化炉温度等。如果有报警，则检查相应的设备。如，样气流量低或者压力高报警，主要有以下两种情况：1）采样泵坏，导致整个样气管线不能正常排气，修理或者更换采样泵即可；2）管线或者反应室堵塞，此种情况，可在采样泵运行状态下，分管段检查排除。臭氧流量低报警，臭氧发生器入口为净化过的压缩空气，臭氧流量低大多为压缩空气压力不足或者管路泄露。转化炉温度低和臭氧发生器故障类似，转化炉温度低导致NO2转化成NO障碍，臭氧发生器故障，导致臭氧不能产生，使反应不能进行，也会导致测量值偏低。当仪器没有报警时，则可在CEMS间直接拔掉样气管往仪器通入标气。由于此时标气没有经过就地探头稀释，正常的仪器会显示满量程，若不能显示满量程，又没有报警，则考虑反应室故障。若以上各项均正常，则可对仪器通标气进行检查。通标气能上去，正常测量偏低，则需对就地探头进行检查。分以下几项：1）探杆与探头连接处漏气，用硅脂密封即可（此种情况最常见）；2）金属盖没压紧或者不平整，真空形成不佳；3）样气管接头漏气（此种情况最容易被忽略）；4）烟气取样探杆堵塞，因为烟道为负压，此种情况只需要拆下探头，用手感受负压即可；5）喷氨门开度分配不合理。

2.2 仪器不能正常进行标定

若在样气工况下，测量正常，但标定不正常时，首先要检查标气压力是否正常，标气管线是否通畅，有无泄露堵塞现象。解决了这些问题，基本就能恢复正常。但在标定不正常的情况下，基本采样情况下的测量也是异常的，那么可直接在CEMS间直接给仪器通入标气（直接通入的标气未经稀释，仪器应该超量程）。仪器无故障，大多可考虑就地探头异常，常见故障为音响小孔堵塞和文丘里泵喷射器堵塞，处理堵塞最有效的方法是用超声波流量计进行清洗，拆装过程中宜用吸耳球，防止碰坏精密部件。吸耳球也是用来检验是否清洗干净的常用工具。

2.3 测量中显示异常偏高

此种故障相对较少，在消除的过程中，第一时间应该通标气进行试验，看通标气是否正常，通标气正常则可以结合工况考虑是否由于烟气分布不均导致。通标气不正常则主要有两种情况：反应室镜片脏或光电倍增管坏。对反应室进行清理最适合用医用棉签配合酒精使用，光电倍增管不易修理，一般需进行更换。但在遇到故障时应先考虑反应室脏再考虑更换光电倍增管。

3 实例分析

3.1 样气测量过程中显示突降到零

某日，2号炉A侧出口突降到零，B侧出口正常。热工人员第一时间到达CEMS间，就地仪器显示为0，排除DCS侧及信号传输问题。检查就地仪器无报警信息，压力流量显示正常。通标气显示异常，显示一直停留在零点，无上升趋势。拆掉样气管直接向仪器通入未经稀释的标气，仪器能达到满量程，排除仪器故障。初步估计为就地探头故障，拆下就地探头用吸耳球试验，文丘里泵射流器负压能正常形成，音响小孔明显堵塞，用超声波清洗干燥后回装，标定正常，通样气显示正常，故障消除。

3.2 运行中显示异常偏高

某日，2号炉A侧入口显示异常偏高，且A、B侧偏差大。热工人员就地检查，仪器无报警且CEMS间A侧仪器显示偏高与上位机对应，排除DCS侧及信号传输问题。通零气显示下降到100ppm左右且波动较大，通标气显示接近满量程。仪器断电后，对反应室进行擦拭清洁，通电后，偏高现象略有改善，但不明显。最终对光电倍增管进行更换，更换后对仪器进行标定后恢复正常。

4 结语

在分析了现有市场占有率较高的美国热电产品原理的基础上，结合现行CEMS较主流的稀释法测量在脱硝中的应用，列举了几种典型故障的发生原因及解决办法，以期有助于实现超低排放。

[1] 发改能源（2093）-2014，煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）[S].

[2] 膝恩江.烟尘烟气连续自动监测系统运行管理[M].北京：化学工业出版社，2008.

[3] 王胜，陈启福，刘文梅.稀释法CEMS在王滩电厂中的应用[J].化学工程与装备，2011（10）：142-145.

声 明

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《中国环保产业》编辑部

Research on Technical Failure of Dilution Method Measurement of Flue Gas Denitration in Coal-fi red Power Plant

JING Guang-zhou
(Hebei Datang International Zhangjiakou Thermal Power Co., Ltd, Hebei Zhangjiakou 075000, China)

The dilution method, as the mainstream technology of CEMS measurement under the great trend of ultra-low em issions, shows a obvious advantage. Based on the presentation of measurement princip le of dilution method of a flue gas, the paper combines maintenance experiences w ith CEMS for m any years, and puts forward several typical common faults and processing methods as well as lists the cases.

CEMS; denitration of dilution method; fault

X84

A

1006-5377（2017）05-0045-03