(华能国际电力股份有限公司德州电厂 山东德州 253024)
摘要:当前环境污染问题是阻碍我国工业化发展的一大难题。烟气排放连续监测系统（以下简称CEMS）对于火电厂的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放有着很大的缓解作用。本文将着重介绍CEMS在火电厂中的系统的安装组成，以及根据系统在火电厂中的具体应用，同时发现可能存在的问题并提出解决方案，希望对之后的工作有参考价值。
关键词：脱硝；脱硫；CEMS火电厂
一、引言
随着我国大力推进工业化的发展，随之而来的就是面临着环境恶化这一严峻挑战。而现代人民的生活更加追求健康，因此对于环境有着更高的要求。而火电厂仍然是目前最为常见的发电场所，但火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物、烟尘对于环境是有一定的污染。所以对于火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物、烟尘这一污染问题，必须有相应的方案进行解决，烟气排放连续监测系统（CEMS）应运而生，虽然不能从根本上解决污染问题，但也是起到了很好的缓冲监督作用。火电厂的排放物检测主要分为人工检测和仪器检测两类。在实际情况中，人工检测消耗的成本高，时间长，因此效果并不理想。而CEMS系统，则可以弥补人工测试的缺点。它效率高，准确性好安全性优，国家的相关强制规定：火电厂内的烟道和烟囱必须安装CEMS装置，这样能准确地检测出排放物的相关情况。
二、CEMS系统在火电厂的应用
1、烟气脱硫
因为在火电厂中，烟气脱硫的设备通常被安排在锅炉以后，烟囱以前，所以它的安装位置就决定了火电厂中主要的检测主要对象就是硫。烟气脱硫，顾名思义，就是除去烟气中的二氧化硫。烟气脱硫系统用于脱硫系统烟气排放连续监测，监测数据用于脱硫系统工艺控制，反映脱硫效率。同时脱硫出口监测数据用于环保监测。可以连续在线监测颗粒物的浓度、二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、氧气含量、烟气温度、烟气压力、烟气流速、一氧化碳和二氧化碳浓度。其控制计算机可以将所测到的数据进行处理和存贮。可以通过网络与上级环保部门的计算机连接，环保部门可以方便、快捷地调用监测数据。企业内部可以通过局域网根据访问权限对数据库进行操作。如读取数据、修改状态参数甚至对系统进行直接操作。
2、烟气脱硝
和上面提到的脱硫系统有很大的不同，因为烟气脱硝中的烟尘含量比烟气脱硫的烟尘含量要高出很多，同时温度可达到400℃-500℃，这样恶劣的工作环境，对于设备的耐磨、耐腐蚀、防阻塞、耐高温是很大的考验。同时由于整个设备的安装位置不同，脱硝设备在除尘设备之前而相反的脱硫在其之后，这也导致了两种设备的工作状况有着很大的差异。按照脱硫CEMS系统生产的设备零件在脱硝CEMS系统中往往并不能满足要求。CEMS系统可以保证烟气脱硝在稳定安全的环境下进行，所以要保证CEMS系统有效安全的运行，尽量避免出现问题，在出现问题后也要相处相应对策及时解决。在烟气脱硝中，系统主要需要检测的数据有NOx、NH3浓度（依据规范，NOx的浓度需要转化为NO2的浓度）、烟气温度、烟气压力、烟气流速、氧气浓度等。
3、其他项目
一般锅炉内会对于氧气和一氧化碳的浓度进行测量，主要是为调查锅炉内的燃烧情况。烟尘的测量主要是为测试除尘器的除尘效果。当前我国还没有对火电厂的二氧化碳和贡的排放提出连续监测的要求，但是一些试点单位已经开始相关的工作。这些试点单位测量汞的浓度的主要方法是冷原子吸收分光光度法，而二氧化碳的浓度的测试方法一般与二氧化硫相同，上文已经阐述过，在此不赘述。
三、CEMS常见问题
1、测量系统安装位置不合理导致测试结果不准确。环保规范要求将CEMS安装在较长的直段烟道上,最好是垂直烟道,避开水雾、水滴和烟道变径等影响因素,但现场情况很难全部满足这些条件,因此,CEMS实际安装位置的不规范性在很大程度上影响了测试结果的准确性,使得测量结果失真。
2、测试项目不全。不少机组配置SO2、NOx、烟尘浓度和氧量测量单元、配置烟气量测量单元。但未配湿度测量单元。CEMS的采样方法分为稀释抽取法和完全抽取法,前者测量的是湿态烟气污染物浓度,后者测量的是干态下的烟气污染物浓度。湿态浓度只能用于计算烟气污染物排放量,干态浓度只能用于考核烟气污染物排放浓度,若没有湿度数据,就不能满足同时获知浓度和排放量的要求。
3、 腐蚀的问题
脱硝系统中的烟气中含有、NO、NO2、水蒸气、NH3、和 SO2等。烟气在反应过程中可能生成酸或者碱以及强酸弱碱盐等物质。工作环境比较恶劣，采样探头、皮托管流量计的取压元件、温度仪表都置于烟道内，同时烟道内的烟气流速比较快（一般为15m/s），这些都会导致传感器的变形和腐蚀，引起测量仪表失效。脱硫脱硝系统中的SO2/NO2气体都易溶于水，溶解体积比分别为 1:40（水:气）和 1:4（水:气）。SO2/NO2气体溶于水后分别生成硫酸和硝酸溶液，该酸性溶液的腐蚀性随其浓度的增大而变大；脱硫系统的SO2/SO3原烟气露点温度在120℃～130℃；脱硝系统的NOx原烟气露点温度在60℃左右。对于直接抽取式CEMS，如果取样管线温度控制不当，则污染物气体会直接结露；脱硝系统净化烟气中NH3与SO3反应生成硫酸氢铵和硫酸铵。这两种物质都是强酸弱碱盐，水溶液具有一定的腐蚀性。并且，硫酸铵固体在280℃开始分解，分解物质为硫酸氢铵和氨气，因此这两种物质在取样管中有结晶的可能。
四、相应对策
1.对比监测是采用国家权威计量部门认可并核准的高精度仪器对CEMS系统进行校验,以此来校准和判定数据的可靠性。这是一项必须进行的工作。对于CEMS这样一个系统而言,仅仅对仪器本身进行校准仍不能够保证测量的准确性,还需要进行对比监测。影响CEMS烟气污染物测量单元准确性的因素不仅有分析仪本身的精度,还有采样点位置、样气输送系统、样气处理系统等,相对于分析仪的精度,后几项对测试数据的影响更大。采样点位置不合理,采样探头未能深入烟道较深位置,或者采样点水雾、水滴较多,都会使采集到的样气不具备代表性。样气输送过程、样气处理过程的伴热不良、任何轻微漏气,均会对测试结果产生较大影响。上述因素均需要通过对比监测来进行数据修正,或者以此判定是否存在系统缺陷。
2、取样管堵塞解决对策，加强电加热器装置的定期维护，保证设备的正常运行，建议伴热管线的温度设定的参考值为150℃-180℃； 根据实际烟气成分，选择合适的过滤器滤芯；安装时，管道弯曲度要平缓，保证流道通畅；吹扫频率或者间隔时间必须满足取样管基本使用要求；提高吹扫压缩空气品质，确保满足要求。
3、取样管及元件腐蚀解决对策，防止取样管路因加热温度低而结露；保证除湿装置的正常稳定工作；保证系统定期、有效吹扫，做好设备元件的定期检查和维护工作。
总之，CEMS是一个多参数、多用途的在线仪表监测系统,主要用于火力发电机组配套烟气净化设备的运行监控,另外,还可以用来评估发电机组的污染物排放水平和脱硫设施的运行水平。因此,CEMS测试项目的选择必须满足各种需要,对它的运行维护和校准必须符合技术规范。
参考文献：
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