倪德芬
(藍(lán)天環(huán)保設(shè)備工程有限公司,浙江杭州310012)
脫硫系統(tǒng)中CEMS的應(yīng)用
倪德芬
(藍(lán)天環(huán)保設(shè)備工程有限公司,浙江杭州310012)
對(duì)浙江板橋紙業(yè)1#、2#爐脫硫系統(tǒng)中CEMS的改造進(jìn)行分析,提出了CEMS的選型、安裝及運(yùn)行的解決方案。
脫硫系統(tǒng);CEMS;改造
浙江板橋紙業(yè)有限公司3×65t/h污泥焚燒1#、2#爐煙氣處理系統(tǒng)中的煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)是在2008年投運(yùn)的,當(dāng)時(shí)根據(jù)脫硫系統(tǒng)的需要只監(jiān)測(cè)布袋出口SO2濃度。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部辦公廳環(huán)辦 〔2009〕8號(hào)文件的規(guī)定,脫硫前后的測(cè)量參數(shù)及數(shù)據(jù)記錄并不滿足環(huán)保要求,因此在2009年進(jìn)行了改造,改造后完全滿足環(huán)保排放的要求并通過(guò)了驗(yàn)收。
CEMS:即Continuous emission monitoring sys2 tems,為連續(xù)污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)保排放的要求,煙氣CEMS由氣態(tài)污染物CEMS和/或固態(tài)污染物CEMS、煙氣參數(shù)測(cè)定子系統(tǒng)組成。通過(guò)采樣方式和非采樣方式,測(cè)定煙氣中污染物濃度,同時(shí)測(cè)定煙氣溫度、煙氣壓力、流速或流量、煙氣含水分量(或輸入煙氣含水分量)、煙氣含氧量(或二氧化碳含量),并計(jì)算煙氣污染物排放率、排放量。完整的系統(tǒng)組成如圖1。
1.1 布袋出口增加測(cè)量參數(shù)
根據(jù)環(huán)保排放的要求,布袋出口即凈煙氣至少需測(cè)量SO2、NOX、O2、煙塵和流量等參數(shù)。原已安裝1套完全抽取法測(cè)SO2系統(tǒng),它由取樣探頭、反吹單元、樣氣預(yù)處理裝置、分析儀器、PLC控制器、機(jī)柜、校準(zhǔn)單元(標(biāo)準(zhǔn)氣)等已組成一組成套系統(tǒng),機(jī)柜安裝在分析小屋內(nèi)。它可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保要求的自動(dòng)在線標(biāo)定,并且光學(xué)部件在機(jī)柜內(nèi),避免被腐蝕、污染,免維護(hù)周期長(zhǎng)。被測(cè)氣體經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)處理后再進(jìn)行測(cè)量,避免了煙道溫度、壓力、流量、粉塵變化對(duì)測(cè)量精度的影響。根據(jù)近1a的實(shí)踐,運(yùn)行情況良好,因此考慮保持現(xiàn)有系統(tǒng)。經(jīng)咨詢?cè)治鰞x供貨廠家,可以采用在現(xiàn)有機(jī)柜內(nèi)增加分析模塊,增加NOX、O2、CO、CO2等組分的測(cè)量,其他可以保持不變,但煙塵的測(cè)量需要在煙道上增設(shè)。
煙塵濃度的測(cè)量用得最多的是光學(xué)方法。其原理分透明度測(cè)量和激光散射光測(cè)量?jī)煞N。前者適合于較高濃度的測(cè)量,后者適合于低濃度的測(cè)量。根據(jù)實(shí)際排放的要求,煙塵測(cè)量范圍在0~200mg/m3,質(zhì)量下限是011mg/m3。因此,采用激光散射原理是最好的,其精度可以<011mg/m3。所以采用激光對(duì)穿法,在原布袋出口直管段煙道,尺寸2400×1800×6mm,材質(zhì)Q235,完全可以滿足安裝要求。
1.2 脫硫塔入口增加測(cè)量參數(shù)
根據(jù)環(huán)保要求,脫硫除塵系統(tǒng)入口需要檢測(cè)SO2、O2、塵、溫度、壓力等。測(cè)量原煙氣污染物濃度,是為計(jì)算脫硫效率、投運(yùn)率等,并用以檢測(cè)脫硫設(shè)施的運(yùn)行效率和管理水平,也直接關(guān)系到企業(yè)的形象和經(jīng)濟(jì)效益。因此在現(xiàn)有脫硫設(shè)施前需增設(shè)SO2濃度的檢測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,由于場(chǎng)地受限,就近增設(shè)分析小屋非常困難,若采用抽取法測(cè)SO2系統(tǒng),取樣管須在60m以上。因管線過(guò)長(zhǎng)影響實(shí)時(shí)性,并且容易堵塞,因此采用直接測(cè)量法安裝。直接測(cè)量法是測(cè)量系統(tǒng)直接安裝在測(cè)量點(diǎn)上,或采用較短的取樣管線,它的優(yōu)點(diǎn)是不改變氣體組分,反應(yīng)快;缺點(diǎn)是因安裝于煙道內(nèi),相對(duì)取樣法故障率和停表比例較高,維護(hù)工作量稍大。但目前開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品,已有成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。因此,在脫硫塔入口加裝了平臺(tái),增設(shè)杭州聚光OMA-3000紫外差分法SO2分析系統(tǒng)。它只需將儀表氣和電源接至平臺(tái)設(shè)備處,再將測(cè)量信號(hào)接入至PLC或DCS采集系統(tǒng)即可。
根據(jù)環(huán)保要求的規(guī)定,歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)至少須保存半年。由于有兩臺(tái)爐前后各1套CEMS系統(tǒng),數(shù)據(jù)量龐大,原有上位機(jī)的配置不能滿足要求,因此增設(shè)了1臺(tái)DELL 4G/500G大容量電腦。
因原有脫硫控制系統(tǒng)為西門子S7-300,DP總線結(jié)構(gòu),原設(shè)有2套操作員站,為了增加數(shù)據(jù)交換及存儲(chǔ),將系統(tǒng)改成以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),增設(shè)的大容量電腦作為工程師站兼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。由CEMS給出的信號(hào),以4~20mA電流的濃度信號(hào)及開(kāi)關(guān)量的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)直接接入PLC系統(tǒng)。
根據(jù)已采集的煙氣溫度、壓力、流速(或流量)、煙氣含濕量、煙氣含氧量等參數(shù),還需按照環(huán)保法規(guī)定,折算為標(biāo)準(zhǔn)工況(溫度為0℃(273K),壓力為101325Pa)的干煙氣來(lái)計(jì)算排放量。計(jì)算公式如下:
煙道測(cè)得的平均流速為V,則工況下的濕煙氣流量Qs為:
式中:Qs—工況下濕煙氣流量,m3/h;
V—測(cè)定斷面的濕排氣平均流速,m/s;
F—測(cè)定斷面的面積,m2。
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣流量Qsn為:
式中:Qsn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干排煙氣流量,m3/h;
Ba—大氣壓力,Pa;
Ps—煙氣靜壓,Pa;
ts—煙氣溫度,℃;
Xsw—煙氣中水分含量體積百分比,%
當(dāng)測(cè)得煙氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)為XO2時(shí),過(guò)量空氣系數(shù)α′為:
α′=21/(21-XO2)
此時(shí)顆粒物或氣態(tài)污染物的折算排放濃度c的計(jì)算公式為:
c=c′×α’/α
式中:c′—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣中顆粒物或氣態(tài)污染物濃度,mg/m3;
α—有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的過(guò)量空氣系數(shù)。
此時(shí)標(biāo)態(tài)下顆粒物或氣態(tài)污染物的排放率G的計(jì)算公式為:
G=c′×Qsn×10-6
式中:G—顆粒物或氣態(tài)污染物的排放率,kg/h;
Qsn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干排煙氣流量,m3/h。
由所得到的排放率與相應(yīng)時(shí)間的累積即可得到總的污染物排放總量,即為CEMS總的排放量。由此,經(jīng)過(guò)換算,得到脫硫效率、投運(yùn)率、二氧化硫排放量等,生成各種符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的日、月、年報(bào)表,并監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況,保存在上位計(jì)算機(jī)中。
(1)由于是改造工程,測(cè)點(diǎn)的選取及設(shè)備的布置都受到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的限制。根據(jù)環(huán)保要求規(guī)定,測(cè)定位置應(yīng)避開(kāi)煙道彎頭和斷面急劇變化的部位,測(cè)定點(diǎn)需設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑,和距上述部件上游方向不小于2倍直徑處。當(dāng)安裝位置不能滿足要求時(shí),應(yīng)盡可能選擇氣流穩(wěn)定的斷面,但測(cè)定點(diǎn)的前直管段長(zhǎng)度必須大于測(cè)定點(diǎn)的后直管段長(zhǎng)度。所以改造工程中,現(xiàn)場(chǎng)的平臺(tái)、扶梯設(shè)置等工程量更大。如果在新建工程中,可以統(tǒng)籌考慮。
(2)在脫硫控制系統(tǒng)的選型上應(yīng)盡可能采用DCS系統(tǒng),或采用PLC的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。隨著國(guó)家更嚴(yán)格的排放控制及企業(yè)對(duì)脫硫設(shè)備的管理需要,脫硫信息均需接入企業(yè)管理系統(tǒng)或接入互聯(lián)網(wǎng)等,以太網(wǎng)可以接入廣域網(wǎng)(WAN),他的冗余結(jié)構(gòu)、交換技術(shù)等可以使數(shù)據(jù)的通信更便捷。
(3)在CEMS的實(shí)際使用中,還應(yīng)該嚴(yán)格遵守運(yùn)行維護(hù)規(guī)程,這是正常使用的關(guān)鍵。如果感覺(jué)數(shù)值不準(zhǔn)確,就應(yīng)重新校準(zhǔn)及標(biāo)定分析儀。在使用過(guò)程中,應(yīng)定期檢查過(guò)濾器、采樣探頭、管路等是否有結(jié)灰、冷凝水等情況,對(duì)某些部件,應(yīng)定期更換。另外由于機(jī)組也可能階段性采用高硫煤或其他焚燒物,CEMS的量程設(shè)置需及時(shí)做出調(diào)整。
隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展,在脫硫系統(tǒng)中,應(yīng)更嚴(yán)格地按照環(huán)保要求的規(guī)定設(shè)置CEMS系統(tǒng),并應(yīng)具有前瞻性和先進(jìn)性,避免二次投資和改造,以滿足環(huán)保排放的要求和取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[1]HJ/T76-2001,固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法[S].
Application of CEM S in Desulfurization System
N IDe2fen
(Lantian Environmental Engineering Co.,Ltd,Hangzhou Zhejiang 310012 China)
The reforms of CEMS(Continuous EmissionMonitoring System)in 1#and 2#desulfurization system in ZhejiangBanqiao Paper Co.Ltd are analyzed.The solvable scheme is put forward on how to select the right type and how to install and how to operate well.
desulfurization system;CEMS;refor m
X701
A
1673-9655(2010)05-0053-03
2010-06-10
倪德芬(1971-),女,工程師,主要研究方向?yàn)閮x表及控制工程。