CEMS环保设备在火电厂环保工作中的设计和应用

韩沛滕

摘  要：火电厂的环保工作一直是其重点研究的方向，CEMS环保设备则是火电厂环保工作中十分重要的组成元素。基于此，本文首先对CEMS环保设备的运行原理和系统组成进行概述，在简述CEMS环保设备设计安装的基础上，分析CEMS环保设备在火电厂环保工作中的应用，希望对火电厂环保工作方面提供一定帮助。

关键词：CEMS环保设备;火电厂环保工作;设计应用

前言：CEMS环保设备是火电厂内烟气排放连续监测设备，由于火电厂排放的烟气中含有大量的腐蚀性物质，因此对于监测设备的抗腐蚀性以及抗磨损性能要求较高。并且，随着当下我国对于环保工作的不断重视，对火电厂排放烟气的标准要求不断提高，使得CEMS环保设备可靠程度以及稳定程度的要求也随之提高。

一、CEMS环保设备的运行原理和系统组成

（一）颗粒物监测系统

火电厂排放的颗粒物监测系统中使用的CEMS环保设备主要为烟尘仪，其工作的原理主要为两种：（1）激光散射法，（2）激光对射透过法。激光散射法在使用一般为在火电厂烟道的一侧进行设备安装，在基于光穿过烟尘时会发生强度变化的原理进行工作，激光对射透过法则是在火电厂烟道的两侧进行设备安装，也是基于光穿过烟尘时会发生强度变化的原理进行工作。为了确保烟道安装的设备可以正常工作，不受到烟尘的污染，需要采取空气持续吹扫的方式进行清洁。

（二）气态污染物监测系统

火电厂烟气中的气态污染物为：一氧化碳、氮氧化物以及二氧化硫等。一般对其进行监测的方法为稀释抽取法、完全抽取法以及直接测量法。在我国火电厂的烟气脱硫和脱硝工作中应用较多的监测方法为完全抽取法。

完全抽取法细分为紫外吸收法以及红外吸收法两种，这两种方法的工作原理都是以气体分子会对特定谱段的光进行吸收，检测光的衰减程度，进而通过计算得出相应气体分子的浓度。完全抽取法得到的检测参数是干态形式的，同一台分析设备可以进行4种或更多种类气体成分的分析工作。稀释抽取法则是通过利用稀释的洁净空气在临界状态下通过音速小孔，得到空气的固定流量数据以及大比例稳定的稀释空气。之后将稀释的烟气收入分析设备中进行气态污染物浓度检测，稀释抽取法得到的检测参数为湿态形式，需要进行二次计算转变为干态形式。直接测量法则是通过红外分析设备或者紫外分析设备在烟道部位直接进行安装，不需要将烟气进行抽取操作。但是直接测量法中应用的分析设备工作环境较为恶劣，在实际应用阶段会产生强度较大的维护工作^[1]。

（三）烟气排放参数测量系统

火电厂烟气排放的监测参数主要为：烟气的流量、大气的压力、烟气的温度以及大气的湿度。对烟气流量的检测方法为超声波法、皮托管差压法以及热式质量流量计等。大气的压力和大气的湿度数据可以根据规范中的规定使用在线测量设备进行确定，也能通过人工输入的方式进行确定，一般是将火电厂排放的烟气中气体污染物的浓度转换为6%含氧量状态下的数据，因此在监测时需要对烟气中的氧浓度进行测量，对其进行检测的方法为电池法、磁氧式法以及氧化锆法等。

（四）数据采集、数据传输以及数据处理系统

一般在火电厂环保工作中应用的CEMS环保设备柜机都会配置小型PLC控制系统的脱水、抽气以及反吹等工作，分析设备得到的各项数据也会在小型PLC中进行处理，之后由小型PLC将处理的实时数据传输至CEMS环保设备的数据采集区域。CEMS环保设备的数据采集区域由工业PC、数据采集软件以及数据处理软件组成，可以根据火电厂所在地域的环保标准要求进行数据的储存和统计，并且可以将数据信息制作成规定格式传输给当地的环保部门。

二、CEMS环保设备的设计安装

随着我国对于环境保护工作重视程度的不断提高，各地政府以及环保部门对于当地火电厂的CEMS环保设备安装位置以及测量的要求也不断提高。CEMS环保设备在火电厂的安装应优先选择振动幅度较小、不会产生漏风情况的垂直烟气管道部位以及烟道的负压部位，且安装位置的烟气流速不能低于每秒5米。CEMS环保设备的设计和安全应充分考虑火电厂内部烟道的分布情况、系统平台的设计、CEMS消防区域位置、性能测试孔所在位置以及桥架的走向。并且，CEMS环保设备柜机到取样点的距离不能过大，应控制在30米到60米之间。同时，由于CEMS环保设备需要定期进行检修维护、校准比对的操作，若是CEMS环保设备在烟道的安装高度大于5米时，则平台不能建造成直爬梯的形式，应选择Z字梯、升降梯或旋转楼梯的形式。

对现阶段我国火电厂的CEMS环保设备安装位置进行分析，其大多被安装在火电厂烟囱的入口汇总部位，此部位对于CEMS环保设备的后续检修工作有利，距离也较小，但是在实际运行过程中，由于烟道较短或者烟道异形的问题，会导致CEMS环保设备的安装位置不足，通常达不到烟气流量监测设备的安装使用要求。此外，CEMS环保设备在火电厂烟囱上进行安装后，可以达到对火电厂排放污染源总体情况监测管理的目的，得到的烟气流量数据结果也比较准确，但缺点是取样管线需要延长一倍^[2]。

三、CEMS环保设备在火电厂环保工作中的应用

（一）烟气脱硫工作的应用

CEMS环保设备在火电厂烟气脱硫工作中，由于烟气脱硫设备一般在烟囱部位之前，锅炉的尾部，这一位置原因决定了其是火电厂进行总体排放情况的监测区域。烟气脱硫工作主要是去除烟气中二氧化硫的含量，这便需要FGD装置的出入口的烟气数据参数，而CEMS环保设备主要是对FGD出口的烟气数据参数进行测量，因此经常将火电厂脱硫工作使用的出口烟气分析设备和CEMS环保设备进行合并设置。

CEMS环保设备主要监测火电厂FGD入口部位的烟气中各种成分的浓度以及烟气的温度和流量，同时还会对脱硫设备的使用情况进行监测。CEMS环保设备会在系统中将监测到的各项数据实时传输给电力企业和环保部门，并进行数据的系统备份，以便工作人员可以对其运行参数以及历史趋势进行查阅，此类数据在系统中的保存周期为6个月。除此之外，对于使用湿法脱硫火电厂使用的CEMS環保设备，可以不在FGD出口部位设置烟尘检测装置，这是由于湿法脱硫的方式没有使用换热装置，导致FGD出口部位的烟气水分含量较大，激光检测烟尘的方法由于工作原理的限制无法进行正常的工作。

（二）烟气脱硝工作的应用

CEMS环保设备在火电厂烟气脱硝工作中，对于测量条件较差、较为紧凑的脱硝烟道，其进行烟气流量测量的直管烟道长度达不到相应的要求。但却可以对烟道的烟气流场进行模拟，且由于实际运行阶段烟气的流场较为均匀，得到的流量测量数据较为稳定可靠。现阶段我国火电厂测量烟气流量的方式主要为应用皮托管等差压流量设备，而且烟气具有静压较低的特点，其对设备的压差要求更低，可以采用多点差压传感设备来提高测量结果的精度和稳定程度。除此之外，在火电厂烟气脱硝工作中应用的CEMS环保设备还有：三氢化氮分析设备、氮氧化物浓度监测设备以及数据采集系统。

（三）其他检测工作的应用

火电厂锅炉内的氧气和一氧化碳浓度也需要CEMS环保设备进行测量，通过这种方式来控制锅炉的燃烧情况。同时，还需要对除尘设备的出口部位进行烟尘含量的检测，以此判断除尘设备的效果和使用性能，此项工作可以借用FGD入口处的烟尘测量参数数据。此外，CEMS环保设备还会对烟气内的二氧化碳浓度以及重金属含量进行检测^[3]。

结束语：

综上所述，CEMS环保设备在火电厂环保工作中的应用，可以有效提高火电厂环保工作的工作效率和工作质量，将火电厂的环保工作落实到位，奠定火电厂的可持续发展基础。并且，火电厂CEMS环保设备的应用，可以提高火电厂的能源使用效率，减少火电厂的运行成本，推动我国社会经济的发展。

参考文献：

[1]侯瑞，张志勇，禾志强，郭江源.燃煤电厂超低排放改造后环保设备运行管理[J].设备管理与维修，2021（05）：158-160.

[2]汪亚坤.火电厂脱硫脱硝环保设备改造后的控制优化措施研究[J].装备维修技术，2020（01）：203.

[3]李金喜.火电厂环保设施纳入主设备管理的探讨[J].智能城市，2019，5（04）：63-64.