CEMS在燃煤机组超低排放改造中的选型与应用

李曼曼，庞 斌，郭 欣

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)

CEMS在燃煤机组超低排放改造中的选型与应用

李曼曼，庞 斌，郭 欣

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)

目前大力推广的现役燃煤机组超低排放改造对CEMS测量的准确度和精度都提出了更高的要求。针对超低排放改造后烟气湿度大、污染物排放浓度低的特性，结合山西大唐国际运城发电有限责任公司2号机组(600MW)超低排放改造，重点介绍了CEMS的选型、特点及应用。根据数据比对监测结果分析，该CEMS系统的准确度和误差范围均满足国家环保规范。

CEMS；超低排放改造；直接抽取法；前向散射分析；非分散红外吸收

0 引言

烟气排放连续监测系统(Continuous Emission Monitoring System，CEMS)是一种对固定污染源排放的污染物进行连续地、实时地进行跟踪测定的设备[1-4]。随着环保要求的提高，现役燃煤机组烟气超低排放改造(即在基准氧含量6%条件下，NOx、SO2、烟尘排放浓度分别不高于50、35、5mg/m3)逐步推进，但原有的CEMS设备难以满足超低排放下的污染物排放监测及监督要求，因此，满足超低排放监测要求的低量程、高精度CEMS的选型和应用成为燃煤机组烟气超低排放改造环保验收和监管的重要内容。目前燃煤机组超低排放改造对于CEMS来说，面临的主要问题在于以下两点：

(1)原有CEMS测量量程较大，精度较低，检出限高，CEMS测量技术的误差限难以满足目前超低排放形势下低浓度污染物监测的要求。

(2)烟气湿度增大对于颗粒物、气态污染物的监测分析结果影响增大。为达到超低排放要求，在脱硫系统后增加湿式除尘器后，烟气中水分增加，CEMS若不能采取有效消除水分的措施，将会造成颗粒物浓度的测量误差将进一步加大；在采样过程中SO2遇水会损失，加大SO2测量结果的误差；SO2遇水形成酸，造成分析系统严重腐蚀和破坏，降低分析系统使用寿命。

1 燃煤机组超低排放改造概况

山西大唐国际运城发电有限责任公司2号机组为国产亚临界燃煤600MW直接空冷机组，已有的锅炉烟气治理方案为双室五电场静电除尘器除尘，石灰石-石膏湿法烟气脱硫，低氮燃烧+SCR脱硝烟气脱硝。机组超低排放改造工程已于2016年3月20日完成，于2016年4月3日通过“168”试运行。机组超低排放改造的关键技术如下：

(1)在原有双室五电场静电除尘器及脱硫协同除尘的基础上，脱硫吸收塔后新增管式湿电除尘器，实现改造后烟尘排放浓度达到5mg/m3以下。

(2)脱硫吸收塔增加2层喷淋层+高效湍流装置，2层板式除雾器更换为3层屋脊式除雾器，实现改造后二氧化硫排放浓度达到35mg/m3以下。

(3)脱硝系统在原有2层催化剂的基础上再增加1层，实现3层催化剂高效运行，实现改造后氮氧化物排放浓度达到50mg/m3以下。

2 烟气在线监测系统

2.1 CEMS位置设定

根据规范，在超低排放改造新增的湿式电除尘器后的烟道上设置一套CEMS，作为出口净烟气监测系统，用于环保监测。图1为监测点位示意。

图1 CEMS监测点位示意

2.2 CEMS的选型

烟气CEMS由烟气参数测量子系统、颗粒物CEMS和气态污染物CEMS组成。针对超低排放改造后烟气污染物排放浓度低以及烟气湿度较大的特性，CEMS选用详见表1。

3 监测方案及数据监测结果分析

在不同工况负荷、不同燃煤煤质情况下，对烟气中SO2、NOx、烟尘浓度以及烟气参数进行测试。同时根据规范，在烟气CEMS 监测断面下游预留参比方法采样孔，进行比对监测，以便检验CEMS监测数据有效性和准确度。具体监测项目、监测方式、监测数据分析等监测内容详见表1。

表1 比对监测方案及监测数据分析

监测项目监测方式仪器名称/生产厂家仪器型号分析方法监测监测平均值颗粒物/mg·m-3CEMSPCMEPM-181WS前向散射法连续1天，共6次1．78参比监测自动烟尘测试仪崂应3012H型重量法1．99SO2/mg·m-3CEMSABBA02020非分散红外连续1天，共9次10．44参比监测便携式红外烟气分析仪MODEL3080吸收法10．44NOx/mg·m-3CEMSABBA02020非分散红外连续1天，共9次32参比监测便携式红外烟气分析仪MODEL3080吸收法35流速/m·s-1CEMS北京斯迪曼科技FGV-1/11200矩阵式差压测定法连续1天，共6次12．11参比监测自动烟尘测试仪崂应3012H型皮托管法11．50温度/℃CEMS南京埃森VPT511NF铂电阻法连续1天，共6次55参比监测自动烟尘测试仪崂应3012H型热电偶法55氧量/%CEMSABBA02020电化学法连续1天，共9次5．02参比监测便携式红外烟气分析仪MODEL3080电化学法4．94

从表1可知，根据规范对考核指标的要求，山西大唐国际运城电厂2号机组烟囱入口NOx、SO2和烟尘的排放浓度达到了超低排放要求；所选CEMS测定的颗粒物、气态污染物的准确度以及烟气参数的误差和相对准确度均满足规范考核指标。

4 结语

针对燃煤机组超低排放改造后烟气湿度大、污染物排放浓度低的特性，介绍了CEMS的选型、特点及应用。CEMS 作为可以实时统计电力环保数据的技术手段，其研究应用也在煤电升级改造潮中不断完善，实现电厂更加精细化的环保监测管理。

[1]HJ/T75-2007，固定污染源烟气排放连续监测技术规范(试行)[S].

[2]张晨晖.直接抽取式烟气连续排放监测系统在火电厂中的应用研究[J].电力科技与环保,2016,32(2):42-44.

[3]赵延军.光散射型颗粒浓度在线监测方法及CEMS系统研究[D].保定:东南大学.2004:10-11.

[4]王卫群.CEMS测点位置选取不当引发问题分析和探讨[J].电力科技与环保,2013,29(4):54-56.

Selection and application of CEMS in ultra-low emission reformation of coal-fired plant

HigherdemandsforCEMSintermsofaccuracyandprecisionhavebeenproposedwiththewideandvigorouspromotionofultra-lowemissionreformationincoalfiredplantinChina.Combinedthefeaturesoflowemissionconcentrationandhighhumidityoffluegas,theselection,characteristicsandapplicationofCEMSonShanxiDaTanginternationalYunChengpowergenerationofunit2thathasultra-lowemissionreformationhavebeenintroduced.Accordingtotheresultsofcomparisontesting,itisdemonstratedthattheaccuracyandprecisionofCEMSselectedcanmonitorthepollutantconcentrationandsmokeparametersaccuratelyandobjectivelyandcanmeetthenationalenvironmentalstandardsatthesametime.

CEMS；ultra-lowemissionreformation；sourcelevelextractive;theforwardscatteringanalysis;non-dispersiveinfraredanalysis.

X701

B

1674-8069(2017)06-054-02

2017-07-20；

2017-08-16

李曼曼(1987-)，女，河南开封人，工程师，主要从事火力发电厂烟气治理等环境保护设计工作。E-mail:limanman@sepec.com.cn