煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)在超低排放中的設(shè)計探討

摘 要：主要介紹煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱CEMS）在超低排放中的應(yīng)用，其內(nèi)容包括CEMS的監(jiān)測項目、系統(tǒng)構(gòu)成、監(jiān)測方法及設(shè)計選型等，針對新的環(huán)保要求，提出CEMS的一些設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：超低排放；CEMS監(jiān)測；設(shè)計

引言

近年來，我國霧霾天氣頻發(fā)，大氣污染物排放形式日趨嚴(yán)峻。同時，相關(guān)環(huán)保政策明確新建、在建火電機(jī)組必須采用煙氣清潔排放技術(shù)，達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)要求（煙塵<5mg/Nm3，SO2<35mg/Nm3，NOX<50mg/Nm3）。隨著環(huán)保要求的升級，也對煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的測量精確度提過了更高的要求。本文以浙江省某300MW火電廠超低排放后煙囪入口煙氣的監(jiān)測系統(tǒng)為例。

1 CEMS概述

火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（continuous emissions monitoring system，CEMS）是指對燃煤電廠煙氣排放的氣態(tài)污染物（SO2、NOX）和顆粒物進(jìn)行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測并將信息實時傳輸?shù)街鞴懿块T的裝置。CEMS主要由氣態(tài)污染物監(jiān)測系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成。氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)主要用于監(jiān)測氣態(tài)污染物SO2、NOX等的濃度和排放總量；顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)主要用來監(jiān)測煙塵的濃度和排放總量；煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)主要用來測量煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣含氧量、煙氣濕度等；數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)甲酸污染物濃度和排放量，并將信息實時傳輸?shù)街鞴懿块T。

2 CEMS監(jiān)測方法

2.1 取樣方法

目前國內(nèi)外煙氣取樣方法有直接抽取法和稀釋法兩種。

直接抽取法是通過取樣管抽取煙氣，取樣時通過伴熱管對煙氣進(jìn)行保溫，使其不結(jié)露，并經(jīng)冷凝器除濕后送至分析儀。

稀釋取樣法是煙氣通過前端填有濾料的“恒流稀釋探頭”和導(dǎo)氣管，經(jīng)純凈空氣稀釋的煙氣進(jìn)入分析儀進(jìn)行測量。

2.2 顆粒物監(jiān)測方法

光散射法和濁度法均適用于煙塵連續(xù)監(jiān)測。

光散射法是指煙氣中的煙塵與激光光束發(fā)生作用，使部分光發(fā)生散射，通過測量散射光強(qiáng)測量煙塵的濃度。

濁度法是采用光束穿透氣流的原理，通過測量光強(qiáng)的強(qiáng)弱程度取得煙塵的濃度值。

2.3 氣態(tài)污染物監(jiān)測方法

紫外熒光法和非分散紅外吸收法適用于SO2監(jiān)測，化學(xué)發(fā)光法和非分散紅外吸收法適用于NOX監(jiān)測。

紫外熒光法原理：煙氣在某個波長的紫外光照射下，其中的SO2分子吸收紫外光產(chǎn)生能級躍遷，從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)SO2不穩(wěn)定，返回低能量狀態(tài)的過程中發(fā)射出特定的熒光，該熒光與煙氣中SO2的濃度成正比，通過測量熒光強(qiáng)度，即可得到SO2的濃度值。

化學(xué)發(fā)光法原理；煙氣中的NO與臭氧反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的NO2，其返回基態(tài)時放出特定的光，該光的強(qiáng)度與煙氣中的NO濃度成正比，測量發(fā)光強(qiáng)度即可得到NO濃度；同時，煙氣中的NO2通過鉬催化技術(shù)轉(zhuǎn)化為NO與臭氧反應(yīng)，測量光強(qiáng)即可得到NOX總濃度值。

非分散紅外吸收法是指紅外光源發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過一定濃度待測的氣體吸收之后，與氣體濃度成正比的光譜強(qiáng)度會發(fā)生變化，通過測量光譜強(qiáng)度的變化量得到氣體的濃度。

3 CEMS設(shè)計方案

3.1 原CEMS系統(tǒng)

原CEMS系統(tǒng)采用直接抽取法，煙氣先經(jīng)過采樣探頭內(nèi)的初級過濾器對煙氣中的粉塵進(jìn)行過濾，然后通過已加熱至150℃的探頭和伴熱管線，經(jīng)過冷凝器二級冷凝除濕，最后進(jìn)入煙氣分析儀。煙氣分析儀采用非分散紅外法對SO2、NOX進(jìn)行分析測量。由于原CEMS在濕法脫硫后，煙氣中含水量較大，影響顆粒物的測量。故顆粒物采樣系統(tǒng)安裝在脫硫裝置之前，通過參比方法取得脫硫出口的顆粒物濃度。原CEMS裝置如表1。

3.2 CEMS選型

隨著環(huán)保要求的升級，煙囪入口SO2、NOX和煙塵濃度較低，對煙氣分析儀的精度、靈敏度要求更高。對于SO2分析，紫外熒光法的靈敏度比非分散紅外法要高幾個數(shù)量級，常用于大氣微量監(jiān)測，故超低改造后的SO2采用紫外熒光法檢測。對于NOX分析法，化學(xué)發(fā)光法線性范圍寬，特別在低濃度和微量檢測中應(yīng)用較多，故NOX采用化學(xué)發(fā)光法檢測。對于分析煙塵，超低排放改造后增加了管式GGH，將進(jìn)入煙囪的煙氣加熱至露點以上，排除了含水量較大對煙塵測量的影響，可在煙囪入口增加煙塵測量裝置。煙塵測量的光散射法安裝容易，靈敏度高，測量范圍廣，故選擇光散射法進(jìn)行煙塵檢測。對于取樣方法，考慮到直接抽取法會因為煙氣中的水汽凝結(jié)造成溶解性污染物的成分損失，故選擇稀釋法進(jìn)行取樣。由于稀釋法取樣為濕法測量，需增加濕度測量進(jìn)行測量結(jié)果修正，故需增加濕度測量儀。同時，采用氧化鋯方法測量氧量。新CEMS裝置如表2。

4 投運效果

新CEMS投運后，運行穩(wěn)定，特別是在低濃度測量時，消除了測量不準(zhǔn)確、數(shù)值晃動大的現(xiàn)象。通過第三方檢測機(jī)構(gòu)對CEMS測量結(jié)果比對顯示，測量結(jié)果滿足超低排放的要求。

5 結(jié)束語

新CEMS運行后測量準(zhǔn)確，系統(tǒng)穩(wěn)定，滿足超低排放后煙氣在線監(jiān)測及環(huán)保局的要求。隨著CEMS技術(shù)的法發(fā)展，CEMS在測量原理、構(gòu)成和特點方面也將不斷進(jìn)步，更能適應(yīng)超低排放后在線監(jiān)測的要求，也將為改善空氣質(zhì)量做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：戴尚訪（1989-），男，浙江臺州人，助理工程師，研究方向：火力發(fā)電機(jī)組脫硫、脫硝、超低排放調(diào)試及相關(guān)技術(shù)研究。