烟气排放连续监测系统的应用与思考

2020-06-12连云港石化产业园有限公司国家能源集团宝庆发电有限公司

电力设备管理 2020年2期

连云港石化产业园有限公司王伟国家能源集团宝庆发电有限公司刘良

为加强环境监督管理，实现重点污染源的动态监控，环境主管部门逐步加大了污染源在线监测系统(CEMS)的运行考核力度，国家环保总局令第28号《污染源自动监控管理办法》要求所有重点企业安装在线监控设备。因此，宝庆电厂一期工程#1炉#2炉脱硫系统分别安装一套烟气在线监测系统，严格控制SO2排放指标及年排放总量。

1 烟气在线烟气监测系统

宝庆电厂烟气在线监测系统采用厦门格瑞斯特环保科技有限公司的FGAS-06系列烟气连续监测系统（Continuous Emission Monitoring Systems，以下简称CEMS），由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气参数（流量、温度、湿度、压力、O2）监测子系统和数据采集与控制系统组成。烟气监测系统可以连续取样、自动分析火电厂烟气污染物SO2浓度，同时还可以监测流量、温度、压力、O2等参数。同时FGD入口烟气监测系统的数据通过硬接线方式连接到FGD出口烟气监测系统的数据采集处理系统，通过上位机进行数据的采集、存贮和报表打印。

1.1 烟气在线烟气监测系统的分析方法

目前有三种CEMS技术的对比分析方法即直接分析法、完全抽取法和稀释法。我厂CEMS采用完全抽取法,是先把烟气从烟道抽取出来后送进分析仪器进行分析。一般完全抽取法采用较为成熟的红外吸收法，这样完全抽取法就可以实现多组分的同时测量。根据抽取过程的不同又可分为冷抽取法和热抽取法,两种方法均需把样气进行加热后经过滤器滤除烟尘。不同的是，热抽取法是直接把高温样气送入分析仪器的光学腔内进行分析；冷抽取法则增加了把样气快速冷却并除水的工序，然后再把常温的样气送入分析仪器进行分析。完全抽取法在进行在线标定时，只需把标气打入样气抽取探头的前端，标气像样气一样经过过滤和除水，然后进入分析仪器，实现完整的在线标定。这种标定方法可检验出过滤和除水引起的故障或误差，同时也能检验管路是否泄漏。但如果标气进入的位置是在抽气泵后、分析仪前的话，就不是完整的系统在线标定。

我公司CEMS系统具有下列特点：干基测量；样气不被稀释而直接测量，测量精度较高，可靠性更好；采用多组分分析仪，能同时监测四个气体组分如SO2、NO、CO、O2，降低成本；分析仪显示的气体浓度和输出数据具有一致性；便于两点巡检测量；维护、保养方便；采用加热采样管线保持样气温度，样气在传输过程中不会冷凝、结露；配置反吹扫系统，定时对取样探头进行内吹扫和外吹扫，防止探头堵塞。

CEMS系统由取样探头、伴热管线、气体预处理单元、校准单元、反吹扫单元和气体分析仪组成。其中取样探头、伴热管线、气体预处理单元、校准单元、反吹扫单元采用德国原装进口部分，按照德国ABB公司技术标准装配成套，这样可以保证设备长期稳定运行。但此套CEMS系统需定期人工专业维护，主要是对前处理系统的维护，如过滤、除水系统等需要频繁的更换部件或清洗，管路的密封检查等，维护人员的环保意识不强及维护经验不足，CEMS系统日常运行不可避免地出现一些问题。

1.2 烟气在线烟气监测系统的配置

一台机组的烟气在线监测系统（图1）包括FGD入口烟气监测系统、FGD出口烟气监测系统和数据采集处理系统，完成烟气成分的分析、效率计算及数据传送。

FGD入口烟气监测系统组成部分：气态污染物监测子系统。型号FGAS-06，检测FGD入口烟气中的SO2、NO、O2的浓度；颗粒物监测子系统。型号FW300，检测FGD入口烟气中的烟尘；流量/温度监测仪。型号HSPT-01，检测FGD出口烟气的流量及温度；湿氧监测仪。型号BA1000；压力测量仪。型号3051；数据采集与控制系统。型号HE-DAS-2000。

图1 FGAS-06 系列烟气连续监测系统配置图

FGD入口烟气监测系统和FGD出口烟气监测系统的所有的数据经信号分配器处理后，一路数据送至DCS系统、经CRT显示供运行人员监视，调整脱硫系统运行工况，控制机组脱硫效率及SO2排放量；一路数据至PLC系统，完成CEMS系统的数据采集及处理，串口通讯至工控机完成数据显示，并经无线路由器将CEMS系统数据发送至环保主管部门。同时PLC数据串口通讯到远动RTU,将脱硫系统运行工况数据信息送至省电网调度中心，便于脱硫电价计算及考核。

2 CEMS系统运行中出现的故障及处理措施

2.1 FGD进口及出口SO2波动巨大

DCS系统画面显示的FGD进出口SO2值为未经氧量折算，我公司CEMS采用完全抽取法，每隔半小时需对取样管路进行防堵吹扫，吹扫结束后取样管存在大量空气，致使FGD进出口SO2值突变至零，脱硫效率亦大幅变化。后经多方调研和取证对系统进行修改，吹扫时及结束后3分钟内SO2至保持当前值，DCS系统画面显示的FGD进出口SO2值改为经氧量折算的值，保证SO2显示正常。

2.2 净烟气出口温度很长时间无数据显示

净烟气出口温度变送器安装在离地20米高FGD出口烟道平台的控制箱中，由于防雨措施不全，净烟气出口温度温度变送器电源淋雨跳闸，热控人员维护经验不足及巡检力度不够，温度长期失灵。后加装防雨罩并制定CEMS日点检记录卡，加强CEMS系统日常维护，净烟气出口温度温度一致显示正常。

2.3 FGD进出口SO2值超出正常显示值

2015年8月29日15时17分，#2炉入口CEMS的SO2由2991mg/m3突变到7124mg/m3，17时47分SO2恢复正常；2015年8月30日14时13分，#1炉入口CEMS的SO2由2556mg/m3突变到7314mg/m3，15时30分SO2恢复正常。由于CEMS探头取样装置停止加热，烟气中的SO2遇冷凝结成硫酸吸附在探头滤芯上，一旦探头恢复正常加热至110度，探头滤芯上吸附的硫酸受热分解成大量的SO2，单位体积的SO2急剧增大，在CEMS分析仪上反映SO2突变，直到探头滤芯上的硫酸分解完成，此时SO2显示值恢复正常恢复正常。

针对以上现象，紧固探头加热温控器，防止现场振动导致加热器触点接触不良，防止探头加热装置停止工作；加强巡检，发现探头加热温控器显示值异常时及时处理及更换，确保探头加热装置正常工作，温度值在110度左右；随时进行#1#2炉CEMS入口SO2、#1#2炉CEMS出口SO2比对，发现两者之间差异过大时，及时到现场查看温控器及管路是否有泄漏，确保CEMS系统运行正常。利用#1机组大修及#2机组C修机会进行技改工作，将探头加热温控器及温度显示移至CEMS小室，解决探头加热器因振动接触不良及不便于巡检的条件，结合CEMS日点检记录卡，加强CEMS系统日常维护，杜绝此类现象的发生。

2.4 CEMS运行经常出现的情况

CEMS系统O2检测值偏高。我公司CEMS采用完全抽取法，对CEMS系统取样系统严密性要求极高，若系统有微漏则氧量显示值在8%以上，需进行系统管路泄漏检查，确保管路严密性。

系统备件腐蚀严重，需定期更换。我公司为降低燃料成本、确保完成年度生产年度利润指标大量参烧高硫份、高挥发份的褐煤，这严重降低CEMS取样探头过滤器、交换器、抽气泵、滤芯的使用寿命。取样管线伴热带因质量问题一直未能正常投运，取样的烟气不能加热至80度，则在取样电磁阀及交换器累积大量的硫酸，加速了交换器及电磁阀芯的腐蚀，增加维护成本并影响系统正常测量。我们已利用#1机组大修及#2机组C修机会，用进口伴热带全面更换取样管线伴热带，确保取样管线伴热带加热正常，降低因烟气温度低腐蚀设备，结合CEMS日点检记录卡加强CEMS系统日常维护，确保系统参数显示正常。

CEMS进出口系统检测的NO偏差大。现在#1炉脱硫进出口NO相差30～50mg/m3，#2炉脱硫进出口NO相差30mg/m3以下，检修人员进行NO的零点和满度校正均显示正常。后咨询其他电厂的NO情况，进出口NO浓度相近，请专业人员现场标定，#1炉脱硫进口NO浓度84ppm，#1炉脱硫进口NO浓度85ppm，进出口NO基本保持一致。针对进出口NO偏差大的问题与厂家进行技术交流，我厂CEMS系统分析仪表采用红外吸收工作原理，NO浓度越大吸收红外线就越多，但气体分析气室因脏污结垢后吸收的红外线就越多，虽仪表的工作零点及满度正常，但脏污改变了仪表的工作线性度，用新分析仪表进行更换后，解决了CEMS进出口系统检测的NO偏差大的问题。

脱硫出口净烟气流量检查异常。#1、#2炉脱硫系统脱硫净烟气烟道宽×深×长大约为4×11×3米，折合管道内径为Φ8324mm，流量安装应在管道中心处，可毕托管实际长度为1.5米，安装在管道侧面从下往上的1/4处，平时测得差压值很小，而且波动巨大、测量异常，根本不能反应实际排放量，环保局要求限期整改。由于净烟气风量测量不准，经调研多点阵式风量测量系统对风道长度及安装条件较宽松，考虑到我厂现有两套旁路流量测量系统，由于实际安装位置等因数无法准确测量旁路流量。结合#1机组A修及#1机组C修机会，决定将原旁路流量测量系统改造为净烟气测量系统。原旁路流量测量装置毕托管长5米，移至净烟气管道顶部的环保测量孔处，正好在管道中心处，此套风量测量系统带温度压力补偿。此套风量测量装置测得的风量基本与增压风机出口风量保持一致。

加强管理,确保CEMS系统正常运行。电网现已严格实行脱硫电价考核制度，若想取得脱硫电价须确保脱硫岛运行100%，脱硫效率在90%以上；环保问题既是重大的政治问题又是非常重要的经济问题。针对日益重要的烟气在线监测系统，领导高度重视，特意颁布《脱硫设备运行维护管理规定》以及烟气在线监测系统点检卡制度、烟气在线监测系统定期保养制度，规定烟气在线烟气监测系统所有设备按一类设备进行维护及考核，并定期发布环保周报及环保月度会议，宣传国家环保政策，协调解决脱硫系统存在的问题，提高了全公司人员环保意识，塑造节能环抱的政策氛围。热控专业加强CEMS系统培训，严格烟气在线监测系统点检卡制度、烟气在线监测系统定期标定保养制度，每日巡查历史趋势，异常及时出具异常报告，提高检修人员CEMS系统维护水平。