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improve measure precise of Continuous Emissions Monitoring Systems 粤电集团韶关发电厂设备部热控分部 沈伟炎 广东 韶关 512132
【摘要】 分析了脱硫CEMS信息的重要性，CEMS测量方法、测量原理以及出现的问题及解决方法；CEMS表计的测量方法，测量原理以及出现的问题及解决方法，提高了CEMS测量准确性，为脱硫设施的运行调整提供正确依据，并确保向中调及环保局实时传送脱硫监测数据的准确性。 【关键词】CEMS；烟气；堵塞；测量；
1、前言 广东省作为节能减排试点省份之一，根据国务院文《节能发电调度办法》和国家发改委、国家环保总局文《燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施管理办法》，火力发电厂必须安装并实时运行烟气在线监测装置，并与省级电力调度机构联网，省级电网企业负责实时监测燃煤机组脱硫设施运行情况，监测脱硫设施投运率和脱硫效率。根据广东中调的管理要求，广东电网统调电厂需要把脱硫系统的遥测，遥信信息以硬接线方式接入运行RTU，再由运动设备送至广东中调以实现中调主站对各电厂脱硫信息的监测及考核。广东韶关发电厂于2008年3月实现#10和#11机组两台300MW机组脱硫系统信号送至中调EMS，向中调实时传送脱硫监测数据。
依据中调《脱硫信息监测系统实施要点》，机组脱硫信息接入量如下： A：遥信量4个：旁路烟气挡板状态、入口烟气挡板状态、出口烟气挡板状态、脱硫装置启动电源开关。 B：脱硫装置用电负荷遥测量2个：有功功率、无功功率。 C：入口烟气遥测量4个：入口二氧化硫浓度、入口烟气流量、入口烟气氧含量、入口烟尘浓度。 D：出口烟气遥测量8个：出口二氧化硫浓度、出口二氧化氮浓度、出口一氧化碳浓度、出口氮氧化合物浓度、出口烟尘浓度。出口烟气流量、出口烟气氧含量、脱硫效率。
2、概述 韶关发电厂#10、#11机组烟气连续排放监测系统（CEMS）采用南京分析仪器厂生产的XGF-404X型烟气连续排放分析系统，进行烟气中SO2、NO、CO、O2、烟尘、烟气流量及压力、温度、湿度等烟气参数的监测。采用加热管线、直抽式的测量方法，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，通过自动排液器排除。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，进入分析仪器测量，测量后气体流入大气。XGF-404X型 烟气连续排放分析系统（CEMS）具有如下特点：
2.1，电热式气体取样探头组件 防腐不锈钢取样探头(SAE) 由取样管、电热过滤腔两部份组成。过滤腔内装微孔陶瓷过滤器，外装电加热器组成。其功能完成被测气体的取样及第一级粗过滤，其过滤精度5μm，是整个取样预处理系统前级过滤器片式电加热器对取样探头进行伴热，加热器可以对整个过滤腔进行温度调节，包括法兰盘上的温度最高可达180 ℃。这就保证了外操作区的温度不会降至露点以下。保证样气温度高于露点，一般将温控器温度设定在110～120℃），以防水汽、蒸汽凝结，吸附硫化物、堵塞管道。
2.2，专用电伴热自动控温式取样管 加热取样管线是连接探头与分析小屋或分析柜的连线，主体材料为PTFE（聚四氟乙烯）加热器对取样管道伴热，最高温度200℃，温度可调节。加热管道加热不要低于1000C，防止气体中的水汽产生冷凝。
2.3，预处理单元包括 压缩机式除湿器、耐腐抽气泵、排液蠕动泵、气溶胶过滤器、精细过滤器、流量计及各种管、阀件等组成。完成样气的净化、除尘、除湿、除酸雾，其过滤精度可达0.1μ，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，从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。
2.4，自动吹扫 对取样管道及取样探头进行定时压缩空气吹扫。出厂时设定反吹间隔时间为每2小时，脉冲式吹扫2分钟，吹10s，停2s。
2.5，用于测量SO2、NO、CO、O2浓度的分析仪表 德国SIEMEMS（西门子）公司生产的ULTRAMAT23多组份红外气体分析仪。具有测量范围大（0-7142mg/m3、精度高、但零点漂移大。 原理图如下：
3、存在的主要问题 XGF-404X型 烟气连续排放分析系统（CEMS）使用中出现如下问题：
3.1，取样器、取样管常堵塞：CEMS取样管为φ8×1PTFE（聚四氟乙烯）管，使用时间长了产生老化、硬化现象，取样管经常积灰、积水发生管道堵塞，取样器的管道和微孔陶瓷过滤器也易堵塞。
3.2，因用于吹扫的压缩空气带水、油和其它杂质，取消了取样管和取样器的自动吹扫功能，使取样器、取样管堵塞更加严重。
3.3，除湿器一次冷凝经常结冰，烟气无法通过，分析仪表没流量而失灵。
3.4，测量烟气流量的表计为阿牛巴流量计，传感器(测杆)经常堵,用压缩空气常无法吹通,拆下才可检修，重新安装需进入烟道里，需停脱硫才行，如是共用烟道，需要两台机组全停，显然是不可能的。
3.5，烟尘（浊度）监测仪使用的是德国Durag 生产的D-R290型和-R216型，用双光束光测量方法，对于宽6米的烟道对焦很不方便，其测量光是普通光，穿透性差，常无法测量。
3.6，温湿度仪用的是德国Testo生产的hygrotest 650，由于南分在安装中传感器（探头）有的安装太深，探头被烟气吹断，无法测量；有的探头，安装太浅则测量点烟气的温、湿度无代表性，测量不准。
3.7，测量SO2、NO、CO、O2浓度的多组分分析仪为进口仪器，购买周期长，修理时间长，而脱硫烟气浓度的分析与脱硫设施的正常运行及脱硫信息送中调及环保局是耽误不得，万一仪器有故障，怎么办？
3.8，ULTRAMAT23多组份红外气体分析仪零点漂移大。零点误差最大相差60mg/m3,这对脱硫后的烟气浓度测量影响很大。
4、制定对策和实施 以上诸多问题与厂把脱硫设备列入主设备，脱硫CEMS表计列入重要表计的方针不适应，必须加以解决。我们在维护检修经验并参考其它电厂的基础上，对以上问题制定了如下对策，并实施：
4.1,针对取样器、取样管常堵塞问题，我们采取了下对策： 4.1.1,恢复CEMS压缩空气自动吹扫功能：由于压缩空气带水而使自动吹扫停止，我们加装了SJK-800-Ⅲ气源动态净化装置，该装置除水效率达95%以上，该装置原在锅炉油枪上使用，基本上免维护。同时更换吹扫用的国产电磁阀，使用日本SMC原装进口电磁阀，消除了电磁阀关闭不严，测量时烟气漏入空气使测量不准现象。经过改造后，恢复CEMS压缩空气自动吹扫功能，大大减少了取样器、取样管常堵塞次数。 4.1.2,各加装一套电伴热自动控温式取样管，作为备用：使取样管堵塞时可切换另外一条取样管运行。 4.1.3,取样器的管道和微孔陶瓷过滤器堵塞：由于疏通取样器的管道及更换微孔陶瓷过滤器时间较短，在此期间我们由分析仪输出强制电流信号到DCS，输出的电流值保持分析仪有采样气时SO2、NO、CO、O2浓度测量值。 4.1.4，除湿器一次冷凝经常结冰:跳过除湿器一次冷凝，烟气直接经过除湿器二次冷凝，以确保不会影响分析仪正常测量，然后用水和压缩空气吹洗除湿器一次冷凝管，清通后恢复除湿器一次冷凝。另一种方法是提高除湿器的控制温度设定值，减少结冰。
4.2，对烟气流量的表计问题，我们采取了下对策： 对#10机和＃11机烟气流量计换型，采用德国HONTZCH公司生产的StrongBar旋涡流量计。 4.2.1,StrongBar 烟道气体流量计是一种新型的超声波流量计，在测量精度、重复性和可靠性方面，在结构强度耐压，耐温和防腐蚀方面都提高了一个崭新的高度。是替代各种测量烟气流量计的理想装置。尤其适用于各种粉尘浓度比较大，腐蚀性比较强，工况复杂的烟气测量，可有效防止各类巴类（阿牛巴、威力巴等）流量计出现的堵塞现象。 4.2.2,StrongBar 流量计的测量原理为超声波探测旋涡卡门现象。当流动的介质经过障碍物时，流体会产生旋涡，而旋涡的产生频率与流体的流速有一定的关系的。而流体中产生的旋涡可以通过StrongBar 流量计的超声波探头探测到。 4.2.3,StrongBar 烟道气体流量计无可移动部件，安装维护方便，不受机组和脱硫是否停运限制。
4.3，对烟尘（浊度）监测仪问题，我们采取了下对策： 对#10机和＃11机烟尘（浊度）监测仪换型，采用深圳市世纪天源环公司生产的STEP_DUST型烟尘浓度监测仪： 4.3.1,激光背散射原理,穿透性强。 4.3.2,单端安装,无需光路对中.，安装维护相当方便。 4.3.3,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 4.3.4,价格便宜，全套约2万元。 4.3.5,体积小，重量轻。
4.4，对ULTRAMAT23多组份红外气体分析仪可能出现故障的问题，我们采取了下对策。 购买了两台ULTRAMAT23多组份红外气体分析仪，脱硫前和脱硫后各一台备用。
4.5，对UL23多组份红外气体分析仪零点漂移大的问题，我们采取了下对策： 每天通空气校对分析仪的零点，校对时间约2分钟。
5、效果检查 经过改造后，烟气中SO2、NO、CO、O2、烟尘、烟气流量及压力、温度、湿度等烟气参数的监测准确性大大提高，故障时间大大减少，为环保设备的运行监控，为二氧化硫浓度的准确分析和脱硫效率准确计算做出了贡献。
6、结束语 我们不仅在设备上保障，而且要在制度上增加另一道防火墙，依据中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》,特制定了《脱硫系统化学仪表及热控设备定期维护、试验管理制度》，报厂里审批通过，明确各部门职责，从制度加以保证。我深信，通过大家的努力，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热控分部热工化学仪表点检员，负责脱硫热工、化学表计工作。 |
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