提高超低排放下CEMS测量准确性improvemeasurepreciseofContinuousEmissionsMonitoringSystemsunderUltralowemissionoffluegaspollutants

沈伟炎

【摘要】为完成超净改造环保控制指标下（标态下烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）的测量准确性要求。对脱硝出口CEMS烟气取样和脱硫出口CEMS进行改造，选用高温抽取法的前散射烟尘监测仪，消除水滴对粉尘读数的影响；CEMS采用多组分全过程高温测量系统，消除除湿器对SO2的吸收；对脱硝烟气点取样方式进行改造为网格取样；提高了超低排放下CEMS测量准确性。

【关键词】CEMS；超低排放；烟气；测量；

一、前言

广东省韶关发电厂在2015年投运1号机及2号机两台600MW机组，1号机及2号机组投产时每套脱硝SCR进、出口及脱硫FGD装置进、出口各设置1套烟气排放连续监测系统（简称CEMS），分别监测各自进、出口的原烟气和净烟气污染物成分。

脱硫CEMS系统集成商为北京中电兴业技术开发有限公司，CEMS型号为CEI－3000－YQ。能自动监测SO2、NO2、O2、烟尘浓度、烟气流量及压力、温度、湿度等。CEMS为传统的加热管线、冷-干直接抽取法，冷-干直接抽取法包括取样探头、加热取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等部分。

测量方法原理如下：采样气首先由安装在工艺管道上的取样器从工艺管道内采出，经过电动球阀，进入除湿器一次冷凝除去湿气，冷凝液集结在除湿器的下方，通过排液蠕动泵排除。然后气体通过一个三通电磁阀，经取样泵送往后级。接着采样气再一次进入除湿器冷凝除去湿气，冷凝液集结在除湿器的下方，通过蠕动泵排除。除湿后的气体进入气溶胶过滤器除去酸雾，通过精细过滤器对采样气进一步过滤，将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气，源源不断送入分析仪器，测量后气体流入大气，为防止污堵，对取样管道及取样探头自动进行定时压缩空气吹扫。

依据煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年），东部地区11省市燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）。韶关电厂2和1号机组分别在2016年11月和2017年4月进行超净改造。

二、存在的主要问题

(一)脱硝出口NOx与脱硫烟道出口的测量数据有偏差，脱硝出口NOx约比脱硫出口NOx约大10mg/m3左右，这对超净指标下的环保指标控制是有利的，但会造成喷氨量偏大，氨逃逸偏大，造成对脱硝系统的腐蚀和堵塞。

(二)除湿系统的主要作用是将烟气中的水蒸气去除，冷-干直接抽法取样技术对解决高温高浓度SO2基本可以胜任，但在面对超低排放的湿法脱硫、湿式电除尘后的高湿、低浓度SO2，低浓度氮氧化合物显然无法信任。因烟气预处理系统对SO2的吸收，特别是冷却除湿器部分对于SO2的吸收占到10%-20%以上。即按照35mg/m3浓度的SO2，经过冷凝器，SO2的损失在3-6mg/m3。

(三)烟尘监测仪型号为YCC3008，测量原理为激光后向散射方法。激光后向散射方法优点是单端安装，无需光路对中，安装维护相当方便；穿透性强；系统配置一个校准器，用于进行零点及跨度的校准，相当方便；价格便宜；体积小，重量轻。适应于高浓度烟尘测量。但由于激光后向散射法无法识别散射光强是烟尘还是水分，无法消除水滴对粉尘读数的影响，无法适应超低排放下高湿、低浓度烟尘测量。

(四)由于测量二氧化硫表计量程为0－3000mg/m3、一氧化氮表计量程为0－1000mg/m3、烟尘监测仪为0－500mg/m3，红外气体分析仪量程造型太大，零点漂移大，测量准确性低。

(五)测量氧量为氧电池电化学法测量，寿命短，测量准确性低，经常需要校对。

综上所述：原脱硫出口CEMS和脱硝出口CEMS烟气取样难以满足超净环保改造后测量要求，因此此次超净改造同时对CEMS进行改造，以提高超低排放下CEMS测量准确性。

三、制定对策和实施

(一)脱硝CEMS网格取样改造：为了取到稳定、更加具有代表性的合格烟气，保证脱硝出口NOx与脱硫出口NOx的一致性，需要对脱硝烟气点取样方式进行改造为网格取样：在脱硝反应器出口烟道A、B侧各布置一套网格取样装置。网格取样装置由6根φ89取样管组合而成。其中每根管道设有多个取样口，取样口背向烟气流向，取样口将烟道分为若干小块，形成风格取样，以达到样气的均匀性、稳定性，管道进行防磨处理；网格取样装置在烟道内进行焊接式固定，取样管汇集到母管后接入电除尘入口，使其形成差压。网格取样装置从各取样孔抽取烟道内烟气样本进入母管，样气在母管内流动的过程中进行充分混合后经过测量筒由CEMS探头进行取样测量，各取样管装有温度监测仪监测是否堵塞，以安排吹扫疏通取样管。

(二)选用高温抽取法的前散射烟尘监测仪：由于烟尘浓度非常低，为0－10Nmg/m3,因此选用高温抽取法的前散射烟尘监测仪。高温抽取法的前散射烟尘监测仪采用了英国PCMESTACK181WS(湿烟道)监测仪，原理是系统持续取样包含水滴的湿烟道气流，取样气流通过加热腔室，气流温度升至约280℃。使水滴汽化，蒸发所有的水滴，然后在干燥环境下测量颗粒物浓度，从而消除水滴对粉尘读数的影响。

(三)采用全程高温CEMS测量系统：采用德国SICK开发的MCS100E多组分高温测量系统。该系统的特点是全程高温，采样预处理过滤器、加热探杆、加热采样探头、加热采样管，高温抽气泵都加热到180度以上，高温样气直接送入MCS100E分析仪进行分析，MCS100E可同时测量8个组份，一台分析仪可满足多组份测量要求，节约了成本。主要是消除传统冷-干法样气需冷凝除水的除湿器，消除除湿器对SO2的吸收造成的测量误差。

(四)采用低量程CEMS仪表（SO2/NO/O2），以满足超低排放监测要求，SO2量程为0-75mg/m3,NO为0-350mg/m3。O2为0-25%。

(五)采用精度更高的氧化锆氧分析仪：摒弃精度低的氧电池电化学法测量法，采用精度更高的氧化锆测量氧量。

四、效果检查

改进前：

(一)脱硝出口NOx与脱硫烟道出口的测量数据有偏差，脱硝出口NOx约比脱硫出口NOx约大10mg/m3左右，这对超净指标下的环保指标控制是有利的，但会造成喷氨量偏大，氨逃逸偏大，造成对脱硝系统的腐蚀和堵塞。

(二)每季度进行人工比对时，发现超净排放旧脱硫CEMSSO2、NOX、O2浓度、烟尘浓度与环保比对数据偏差较大，而环保现场比对数据与在线仪表误差范围必须符合国家标准才能通过。

改进后：

(一)脱硝出口NOx与脱硫烟道出口的测量数据基本一致。

(二)新安装脱硫CEMS中SO2、NOX、O2、烟尘等污染物浓度与环保比对数据偏差很小，满足超低排放下测量准确性要求。

五、结束语

改造后CEMS测量准确性大大提高，确保实时传送到广东省重点污染源自动监控平台数据准确可靠。为韶关电厂多年获得广东省重点污染源环境保护信用评价结果环保诚信企业(绿牌)提供更加坚实的数据基础。通过大家的努力，超低排放下烟气CEMS测量准确性必将大大提高。

作者简介：

沈伟炎，1971年4月出生，男，广东省潮州市人，电力化学工程师，现任韶关发电厂设备部环化分部专责。E-mail：[e-mail]，电话：[phone]或18933713861。