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开学发展技术庆祝烟气连续排放自动监控系统的应用丁卉,孔凡新,付丛伟,贾美芹,马彦,孔国强山东华聚能源济东分公司摘要本文结合华聚能源济东分公司烟气排放连续监测系统(CEMS)的应用实例,着重介绍了CEMS的结构组成和使用情况。关键词CEMS在线检测二氧化硫环保1.1前言目前,我国燃煤装机电站占全国发电装机总量的74%,发电量占全国发电量的81%以上,燃煤电厂排放的二氧化硫已接近全社会排放总量的50%。随着煤炭转换为电力比重的提高,这一比例将会进一步增大。火电厂作为二氧化硫排放大户,控制二氧化硫排放已成为我国控制大气污染的重中之重。华聚能源济东分公司2000年建成投产,是一家拥有两台装机容量为6000kWh的抽凝式汽轮机组、三台35t/h循环流化床锅炉的热电厂。所在地区济东新村居住人口达5万余人,居住面积约30万平方米,周围是广阔的农田。济东分公司为其提供电能、蒸汽以及冬季供暖。初期,主要配套环保设施为三台静电除尘器,用于清除烟气中的固体粉尘颗粒,消除黑烟。但是,SO2及其他氮氧化物的排放和监测却没有任何措施和设施。燃煤造成的煤烟型污染使周围的大气质量难以达到良好环境空气质量的标准,燃煤排放的SO2甚至造成附近产生酸雨。另外,随着发电量的提高,SO2的排放量也随之加大,与日益开学发展技术庆祝严格的环保要求发生了剧烈的矛盾,SO2的治理工作已势在必行。1.2国家制定的火电厂二氧化硫污染控制政策针对火电厂二氧化硫的排放现状,近年来,国家出台了一系列的法规、政策。2003年1月国务院颁布了新的排污费征收使用管理条例,有关部委配套出台了新的排污费征收标准管理办法、排污费资金收缴使用管理办法,同年7月1日,全国按新的标准和办法征收和使用排污费,其中二氧化硫排污费由两控区收费变为全面收费,且收费标准由0.20元/Kg分3年提高到0.63元/Kg。为了进一步严格控制火电厂二氧化硫排放,国家环保总局于2003年12月23日颁布了新修订的火电厂大气污染物排放标准。该标准已于2004年1月1日正式实施。可以预见,在以后的几年内,火电厂将面临着更为艰巨的二氧化硫控制任务。1从上述分析来看,在火电厂装设烟气连续排放检测系统(CEMSContinuousEmissionMonitoringSystem)既是法定要求,已在国家行政管理、环境规划、技术政策中明确体现,不仅是环保管理的需要,也是电力企业生产管理、竞价上网的需要,对企业、行业、政府管理科学化都将产生重要而深刻的影响。2.1华聚能源济东分公司CEMS的组成华聚能源济东分公司为35T/H矸石循环流化床锅炉,燃用矸石,灰分较高,烟气工况较恶劣,在烟气处理系统的配置方面要充分开学发展技术庆祝考虑系统性能指标应在满足运行工况下实现连续稳定运行。华聚能源济东分公司选用德国Buhler公司生产的在线式分析仪及配套的数据采集系统,可监测CO、NOx、SO2、浊度、烟气流速和O2,该套系统安装于烟囱30m标高处。2.2华聚能源济东分公司CEMS的组成和各部分工作原理华聚能源济东分公司的CEMS由下列设备组成(1)U23系列多组分红外气体分析仪(2)DR-216型粉尘监测仪(3)TF100型流量、温度测定仪(4)数据采集和处理系统。该套CEMS设备见表2表1华聚能源济东分公司CEMS设备序号设备名称及部件型号规格单位数量生产厂家1采样分析系统米1.1采样管线套1国产1.2采样探头(包括控制器)台1德国Buhler1.3SO2/NOX/O2分析仪U23台1德国西门子1.4仪器控制柜(长宽高)8006002100套1德国威图1.5预处理套1德国Buhler1.6系统反吹装置(含空压机、空气净化装置)套1德国Buhler2测尘仪DR-216套1德国Durag3流量、温度仪TF100套1加拿大塞尔瑟斯4压力计套1加拿大塞尔瑟斯5系统控制装置V4套15.1PLCS7-200套1德国西门子5.2软件套1国产开学发展技术庆祝6数据采集系统套16.1计算机P4/256M/40G台1国产6.2打印机HP1010台1美国惠普6.3软件套1国产7标气8L瓶2国产2.2各监测仪及其工作原理各监测仪的测定原理不同,各项技术指标也各有差异。具体见表2。表2华聚能源济东分公司CEMS设备的监测仪组成及相关技术指标功能烟气监测SO2、NOX监测测定成分粉尘SO2、NOX测定原理在线式不透光度法全抽取式红外吸收法、采样流量≥2L/min、流量误差<0.1L/min、伴热管温度>140℃,<160℃。响应时间10S20S准确度系统误差≤5系统误差≤5监测范围01000mg/m3标况SO201000mg/m3标况NOX01000mg/m3标况最低监测下限1mg/m310mg/m3零点漂移≤±224小时≤±0.5mg/m324h≤±2168小时满量程漂移≤±524小时≤±2.5满量程/24h≤±2.5168小时线性度≤±1≤±1.5显示器带有背照光源液晶显示分辨率400线以上校准方式自动校准方式电源AC220V±1050Hz±5主要接气材质不锈钢、聚四氟乙烯采样条件410kPa温度0300℃流速030m/s周围温度影响可以允许周围温度条件内的±5℃变化周围允许条件环境温度2040℃温度≤90使用场所无严重腐蚀、易燃易爆气体、尘埃、强电磁场干扰及震动。2.2.1U23多组分红外气体分析仪该分析仪由4部分组成(1)光学单元。包括用于发射和接收红开学发展技术庆祝外光的红外线发射器及接收器。(2)信号处理单元。处理来自接收器的数据,提供4~30mA信号输出及串行数据连接口,并对分析仪的工作状态进行诊断。(3)校准单元。用于在线满量程及零点校准。(4)供电单元。用于仪表供电及接点输出。该分析仪采用热管抽取式红外分析法对各种污染物进行测量。烟气由采样探头抽取,由陶瓷过滤器滤除2μ以上的颗粒为了防止样气中水分冷凝,溶解SO2、NOX影响测量准确度,而对样气采取加热处理,并由伴热保温导气管进入主机柜。样气进入主机柜后,先进入烟气预处理装置将水分等从样气中分离出去,并使样气温度适当降低,降温至5℃,使样气和水分彻底分离,完全消除水分的影响。再经过一级细过滤彻底清除微尘的影响,得到比较纯的样气,进入分析仪。利用SO2分子、NOX分子分别在特定红外区有强吸收的特性,对组分进行测量。同时利用化学传感器测氧含量、利用PT100检测烟温、压力传感器测量烟道压力、利用以上参数换算成标准状况。用热导式流量计测量烟气流速。U23系列分析仪的特点(1)用户可根据需要最多选4个测量参数通道(2)提供串行数据接口,通过CCL与数据采集系统进行数据传输(3)可选用3种显示单位mg/m3、mg/Nm3和ppm(4)可选择4种滚动平均值,时间范围为10s~30d(5)信号处理单元的LED可提供诊断、测量信息(6)可自动校准零点。开学发展技术庆祝2.2.2DR-216粉尘监测仪粉尘监测仪为单光程透射型光学测尘仪,测定原理是朗伯-比尔定律。当一束单色光(例如激光束)穿过含有颗粒物的气体时,光束的强度会因颗粒物对光的吸收及散射而衰减。入射光强的衰减程度符合朗伯-比尔(LambertBeer)定律。当一束光通过含有颗粒物的烟气时,其光强因烟气中颗粒物对光的吸收和散射作用而减弱。由不透光度仪测定参比光强IO和光速通过烟气后的光强I,由I/IO的比值,即光穿过介质的透过率定量烟气中颗粒物的浓度。该监测仪可实现系统的自动校零、校标。使系统的测量精度进一步提高,得出的数据最为可靠。DR-216粉尘监测仪的发射/接收装置由感光头(包括光源、检测器、光学配件)、校验透镜、控制/测量的电气回路组成其光源采用高能二极管,发射波长637nm的可见光,频率为600Hz有2种校准方法,即基本校准法和正常校准法。基本校准是在烟道清洁的情况下确定零不透明度,并设置仪表的增益常数。该校准在出厂前完成。正常校准的目的是检测感光头窗口的透光系数,从而确定窗口的污染程度。该监测仪的正常校准可在线自动进行。2.2.3TF100流量、温度测定仪TF100流量、温度测定仪是采用CROSSCORRELATION技术来测量烟气流速。它由2个变送器及信号处理器组成,每个变送器都配有1个宽带红外线监测仪,将检测到的光信号转换为电压信号并送开学发展技术庆祝至信号处理器,零点及满量程由处理器自动校准。2.2.4数据传输收集系统CEMS的数据传输采集系统由串行数据线,中心控制单元(CCU)、数据采集处理单元组成。利用串行数据线实现各分析仪之间安全、双向的数据传送。CCU是数据传输的心脏,它提供各分析仪监测数据与PC机之间的数据接口。PC机通过数据采集处理软件实现对数据的采集、计算、存储、图形显示、报表输出、远程诊断等功能。2.3.检测结果及分析数据处理按固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法(HJ/T762001)进行。分别比较了CEMS法和参比方法测定烟气中颗粒物浓度、二氧化硫浓度、氮氧化物浓度的测试结果,相应测试结果比较见表3、表4和表5。表3CEMS法和参比方法测定烟气中颗粒物浓度结果比较序号CEMS显示值(mg/m3)参比法(mg/m3)124125222492273212269422023052132466238230开学发展技术庆祝平均值228.8242.3由表3可知,对颗粒物检测结果的相对准确度为5.6%,符合标准规定的不超15%的要求。表4CEMS法和参比方法测定烟气中SO2浓度测试结果比较序号CEMS显示值(mg/m3)参比法(mg/m3)142541424484303447421444542754324216436418平均值438.8421.8由表4数据可以看出,用CEMS方法对SO2检测结果的相对准确度为4.1%,符合标准规定的不超15%的要求。表5CEMS法和参比方法测定烟气中NOx浓度结果比较序号CEMS显示值(mg/m3)参比法(mg/m3)119717621891683196179419920252002076202183平均值197.2185.8由表5可知,对NOx检测结果的相对准确度为6.1%,符合标准规定的不超15%的要求。从对比试验结果来看,CEMS系统的要求技术性能指标均符合固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法(HJ/T762001)规定的技术指标要求。华聚能源济东分公司的CEMS安装后进行了3次调试,该系统开学发展技术庆祝实时监测的SO2、NOx数据与电厂用便携式测量仪测得的数据对比见下表6。表6CEMS测试系统和电厂便携式测量仪测试数据比较项目便携式测量仪(mg/m3)CEMS(mg/m3)相对误差(%)SO21026.14977.854.701049.371009.323.801078.451123.654.20NOx567.93539.744.96539.83562.294.1534.31507.595.00由表6比较可以看出,CEMS系统数据的实时性强,与便携式测量仪的监测结果基本一致。3.结论华聚能源济东分公司采用的CEMS系统使烟气监测具有连续性、科学性,可真实反映烟气排放情况,从而大大提高了烟气污染物的监测水平,为烟气污染物达标排放及实行总量提供了实时的数据,也为排放收费提供了参考数据,在配置上基本符合国家环保法规的要求,到目前为止运行基本正常,间接为电厂带来一定的经济效益。该套CEMS在实际应用中存在一些不足,建议采取以下对策(1)完善CEMS运行管理制度。应包括仪器操作人员技术要求、仪器日常维护保养、易耗品更换、一般故障处理方法、常规标定方法和数据
编号:201403192121090386    大小:120.00KB    格式:DOC    上传时间:2014-03-19
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