电厂2×350 MW超临界机组总排口环保设备改造分析

2021-03-27余荣昊

河南科技 2021年31期

关键词：电厂

余荣昊

摘要：某电厂2×350 MW超临界机组总排口环保设备于2016年投入使用，总排口环保设备CEMS系统采用的是雪迪龙SCS-900型烟气在线监测系统。但是，总排口环保设备CEMS系统在长期运行过程中存在诸多问题，不满足烟囱入口SO、NO排放连续监测系统技术要求。因此，深入分析该电厂总排口环保设备CEMS系统的改造工程，以期为同类总排口环保设备改造提供参考。

关键词：电厂;总排口环保设备;CEMS系统

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）31-0031-03

Analysis on Environmental Protection Equipment Renovation of Total Outlet of 2×350 MW Supercritical Unit in Power Plant

YU Ronghao

（China Energy（Zhaoqing）Co-Generation Company Limited， Zhaoqing Guangdong 526238）

Abstract： The total discharge environmental protection equipment of a 2×350 MW supercritical unit of a power plant was put into use in 2016. The CEMS system of the total discharge environmental protection equipment adopts The Sidron SCS-900 type online monitoring system for flue gas. However， there are many problems in the long-term operation of the general outlet environmental protection equipment CEMS system， which does not meet the technical requirements of the chimney inlet SO and NO emission continuous monitoring system. Based on this， this paper has carried on the in-depth analysis to the power plant total outlet environmental protection equipment CEMS system transformation project， in order to provide a reference for similar total outlet environmental protection equipment transformation.

Keywords： power plant;total outlet environmental protection equipment;CEMS system

1 项目概况

某电厂2台350 MW超临界燃煤汽轮发电机组于2013年投入运行。该电厂高压厂用电电压等级为6 kV，电动机容量大于等于200 kW的电动机供电电压为6 kV;低压厂用电系统采用三相四线制，电压为380 V/220 V，电动机容量小于200 kW的电动机供电电压为380 V。

该电厂总排口环保设备于2016年投入使用。烟气自动监控系统（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）采用“普通直接抽取法+非分散红外吸收法”进行测量。主分析仪表为西门子U23型。烟囱总排口环保设备原CEMS系统主要有烟气分析仪、粉尘仪、温度变送器、压力变送器、流量计变送器、烟气湿度仪、皮托管、数采仪、上位机及仪表控制柜等设备。取样设备安装在烟囱70 m处，并配有检修平台。

2 总排口原CEMS系统存在的问题

2.1 渗透除湿装置老化

CEMS系统中渗透除湿采用高分子渗透膜，而高分子膜在应用上存在缺陷。烟气成分复杂，有各种气态污染物和颗粒污染物，虽在前端都有精处理，但并不能保证完全处理干净。此外，高分子膜也会随时间推移而老化和污染，导致除湿效果下降，从而影响系统数据测量。

2.2 气态水汽对监测数据影响过大

SO易溶于水，气态水汽红外光谱吸收峰值与气态污染物有所重合，因此测量易受水分干扰，测量数据存在干扰偏差。取样管路内部为负压，存在因漏气而导致设备出现监测异常的情况。SO需加溫至120 ℃才能阻止溶于气态水汽中，但超低改造后烟道中实际温度在50 ℃左右。伴热管加热无形中改变了烟气的实际工况。超低改后烟道内部烟气特性为低温高湿，经原系统后烟气变为高温高湿，对测量污染物组分造成较大的影响[1]。

2.3 影响量程及精度

目前，超低排放标准为烟尘5 mg/m、SO2 35 mg/m、NOx 50 mg/m，测量系统量程已更改为烟尘0～20 mg/m、SO 0～100 mg/m、NOx 0～250 mg/m，非分散红外吸收法分析仪的SO和NO最小量程分别为286 mg/m和308 mg/m。现场通过其他方式将量程修改到符合现在的环保标准[2]，但实际上原有测量池和原有测量精度并没有实质性改变。

2.4 校准误差大

原系统对分析仪直接进行校准，忽略了系统误差。仪表包含多种误差，如随机误差、人为误差及系统误差等。系统内受SO溶水率、系统气密性以及人为因素的影响，仪表监测误差较大。

3 总排口CEMS系统施工方案

施工前应做好相应的准备工作，编写施工方案，办理热控工作票、动火票及架子搭设申请单等开工文件，并做好技术交底工作[3]。同时，施工现场应配备相应的运行人员，确保在发生紧急状况时能够及时应对。总排口CEMS系统施工具体如下。

3.1 总排口CEMS站房扩建

站房扩建在总排口70 m平台处。在站房扩建前，首先应确认现场站房改造尺寸，并确定新改设备安装位置;其次，准备好站房扩建相应的电缆、电缆桥架及蛇形管等材料和施工工器具;最后，确定站房内电缆走向和施放路线。

总排口CEMS站房扩建时，首先需要铺设新设站房地板;其次，焊接主框架，密封站房四周墙壁及屋顶板块，并在焊接时做好成品保护和隔离措施;再次，拆除现场总配电箱箱体及其所在墙体，拆除时应做好防误动措施;最后，将拆除后的配电箱安装至现有数采仪旁。

3.2 总排口CEMS系统改造施工

3.2.1 管线布设。在管线布设前应对电缆绝缘进行测试，合格后方可进行布设。管线布设是在总排口CEMS小间及平台采样点进行，主要分为电缆布设和气管布设，并在管线布设前将新设备（美国热电机柜）放到总排口CEMS小间门口。电缆布设主要是将2根规格为3×1.5的电源线和4根规格为6×1.0的信号线从总排口CEMS小间接到平台采样点。粉尘仪等速升级需要的信号线采用具有阻燃耐高温屏蔽的电缆，将1根4芯的电缆从总排口CEMS小间接到就地粉尘仪机柜。温度、压力及流速等需要的信号线采用阻燃耐高温的电缆，将1根8芯的电缆从就地变送器接至总排口CEMS小间机柜。烟尘仪需要的信号线采用阻燃耐高温的电缆，将1根4芯的电缆从烟尘仪机柜接至总排口CEMS小间机柜。气管布设主要是将4根外径1/4、内径1/8的气管从总排口CEMS小间接到平台采样点。在管线布设过程中，应将动力与信号电缆分开敷设，保证电缆通路和电缆保护管的密封。自控电缆应符合输入和输出分开、数字信号和模拟信号分开的配线和敷设的要求。管线布设完成后，将热电新机柜移至总排口新扩建CEMS小间内。

3.2.2 设备安装。本次改造项目主要是对总排口CEMS系统进行改造，主要包括含SO和NO、O分析系统，湿度、数据采集与处理系统，标准气体等及其辅助配件等系统的仪器设备安装。CEMS系统安装必须符合G相关标准的规定。

在设备安装前，施工单位必须熟悉CEMS的原理、结构及性能，并编制设备安装施工流程图、设备技术文件、设计图样、监测设备及配件货物清单交接明细表、施工安全细则等有关文件。此外，需要对安装的新设备进行清理、检查及保养，确保其符合安装要求。

监测站房仪器安装时，应排列整齐。监测仪器顶平直度和平面度应不大于5 mm，监测仪器牢固固定，可靠接地，二次接线正确、牢固可靠，配导线的端部应标明回路编号，安装精度和连接部件坐标尺寸等均应符合相关技术规定。平台、监测站房、交流电源设备、机柜、仪表和设备金属外壳、管缆屏蔽层和套管的防雷接地，可利用厂内区域保护接地网，采用多点接地方式，做好防雷接地措施。平台电缆气管从探头到分析仪的整条采样管线的铺设，应采用桥架或穿管等方式。管线倾斜度≥5°，防止管线内积水，每隔4～5 m装线卡箍，保证整条管线具有良好的支撑。伴热管线应具备稳定、均匀加热和保温的功能，设置加热温度≥120 ℃，且应高于烟气露点温度10 ℃以上，同时其实际温度值在机柜或系统软件中可显示查询。信号线一般为屏蔽电缆线。屏蔽层应有良好绝缘，不可与机架、柜体发生摩擦、打火，屏蔽层两端及中间均需进行接地连接。由烟囱或主烟道上数据柜引出的数据信号线经过避雷器引入监测站房时，应将避雷器接地端同站房保护地线可靠连接。安装完成后，保证各连接管路、法兰及阀门封口垫圈牢固完整，不得有漏气、漏水现象，保证气路阀门和排水系统安装后畅通和启闭灵活。在自动监测系统空载运行24 h后，需确保管路不会出现脱落、渗漏及振动强烈等现象。

3.2.3 调试。待新设备安装完成后，将新设备测量数据信号上传至环保平台，确认设备是否安装完好、信号回路是否准确无误以及气源和电源是否正常。将原温度、压力、流速及烟尘仪设备测量信号由备用端口接入新热电设备进行调试，确保系统能够正常运行[4]。

3.2.4 粉尘仪等速升级。为减少粉尘仪升级过程数据中断的时间，热电设备安装调试后，能输出正常流速信号给就地粉尘仪机柜后才断电升级粉尘仪。从CEMS引出流速信号到就地粉尘仪机柜内，信号线为屏蔽电缆2×1或4×1，将信号隔离器安装在就地粉尘上机柜内，将固定变频器安装在就地粉尘仪下，最后进行线路连接。线路连接后需升级软件，确保与硬件相匹配，并接通电源对流速量程等参数进行调试。SO和NO监测技术分类及性能对比分别如表1和表2所示。

新总排口环保设备对SO和NO流速量程参数的测量主要采用脉冲荧光技术和化学发光法技术，达到了超低排放的测量精度要求[5]。在粉尘仪等速升级前，需提前一周报备给生态环境部门;升级时需对设备进行断电，防止操作异常或触电;在硬件改造结束进行通电前，需检查接线是否正确，信号隔离器、变频器安装是否合适，固定是否牢靠等;对于调试的流速量程等参数，需与CEMS厂家进行沟通确定。

3.2.5 注意事项。总排口CEMS系统改造完成后，在新设备数据测量正常后，需断开原设备测量数据信号，将新设备数据接入数采仪，查看环保平台上传的数据是否与现场设备监测数据保持一致，同时应在新设备数据接入半天时间内，保持旧总排口设备的正常运行。

3.3 环保验收

在完成数据比对工作后，提交本次验收建设项目的环评批复或者生态环境部门要求安装自动监测设备的文件，包括温压流利旧、粉尘仪之前的环保验收资料，新设备的环保认证、适应性检测合格报告、出厂合格证等。在新设备数据联网无故障运行168 h后进行数据比对，进行环保验收。

3.4 原总排口CEMS系统拆除

在原总排口CEMS系统拆除前，应制订系统拆除方案。在拆除系统时，需对原环保设备做好保护措施，轻吊轻放，避免损坏设备。拆除的设备需运送至指定地点，并做好防护工作。

4 结论

①根据国家和地方燃煤电厂超低排放环保政策，新热电设备的CEMS系统凭借高效的SO和NO的检测性能，满足了《固定污染源烟气（SO、NO、颗粒物）排放连续监测技术规范》（HJ 75—2017）及《固定污染源烟气（SO、NO、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ 76—2017）的规定。

②设备改造后，新总排口环保设备采用脉冲荧光技术和化学发光法测量SO和NO流速量程参数，大大提升了SO和NO的监测技术水平。

参考文献：

[1]瞿国忠，陈建如，陈杏荣.热电厂环保超低排放改造及技术应用[J].化肥设计，2020（4）：54-58.

[2]贾昌明.火电燃煤电厂环保现状及应对措施[J].节能，2019（11）：64-65.

[3]孙然然.330 MW亚临界燃煤机组超低排放研究[J].智能城市，2020（6）：117-120.