烟气连续检测系统

烟气连续检测系统（精选9篇）

烟气连续检测系统 篇1

近年来, 北方多地遭遇严重雾霾, 环境问题日益严峻, 因此控制烟气污染物的排放刻不容缓。烟气检测是环境保护的重要基础, 《环境检测管理办法》中规定, 县级以上环保部门必须实时监控企业燃烧作业中产生的粉尘和各种有害气体。余兰兰等以城市污水厂剩余污泥为原料, 利用固相共混法负载金属氧化物的改性方法制备工业烟气脱硫吸附剂[1]。由于工业现场环境恶劣、分析时间较长、过程繁琐和测量准确度低的缺点, 气体检测系统向着无线检测方式发展, 用先进的分布式无线通信技术实现传感器与数据采集系统的直接通信[2]。

笔者采用成本低廉、速率低且功耗也低的Zig Bee协议设计了烟气连续检测系统 (CEMS) 。

1 无线CEMS系统的构成 (1)

基于Zig Bee协议的无线烟气连续检测系统的结构如图1所示。系统通过SO2传感器、NOx传感器和CO传感器采集烟气中的各种污染气体的浓度, 将采集到的信号送至Zig Bee无线节点;同时采用Zig Bee技术的星形网络拓补结构, 建立了1个主节点与3个子节点的无线网络, 从子节点采集的数据每隔一定时间便发送至主节点, 主节点将收到的数据通过RS485串口传给PLC, PLC再通过RS485串口将数据传送给上位机进行监控。

2 硬件

笔者设计的CEMS系统的硬件包括:气体传感器, 完成对烟气中污染气体的采集;电流放大模块;Zig Bee无线采集模块, 可采集4路4~20m A的标准信号, 并对采集到的信号进行A/D转换, 该模块也是整个无线网络的子节点, 向主节点发送数据;Zig Bee无线模块, 接收子节点传送的数据, 并将数据传送至PLC, 是整个无线网络的主节点, 并且起着主协调器的作用;PLC模块。

2.1 数据处理系统

数据处理系统将气体传感器采集到的微弱电流信号放大后, 通过电流/电压变换电路变换为符合A/D模块输入要求的0.0~3.3V的电压信号, 再通过数据采集模块将处理完成的数字信号传输给Zig Bee模块。数据处理系统的结构如图2所示。

2.2 Zig Bee无线模块

Zig Bee无线模块由射频收发器 (符合Zig Bee协议标准) 和微处理器组成, 可实现远距离通信, 同时有较强的抗干扰能力和组网灵活的特性;可实现点对点、点对多点以及多点对多点的数据透明传输;可组成星形网络结构和MESH型网状网络结构。

Zig Bee的协议栈结构如图3所示, 由一系列层组成。下层为上层执行一组特定的服务:数据传输服务由数据实体提供, 其他所有服务由管理实体提供。每一个服务实体与上层通过接口进行连接。该接口是一个服务接入点 (SAP) , 每个服务接入点能够解析多种服务原语, 并实现所要求的功能。

2.3 电化学传感器

电化学传感器的工作原理 (图4) 是:被测气体由进气口进入气室, 通过隔膜与电解液接触, 被测气体与电解液发生化学反应, 同时产生与气体浓度成正比的电信号。电化学传感器主要由工作电极和对比电极组成, 通过两电极间的电阻, 与被测气体浓度成正比的电流会在正、负两极之间流动, 对此电流进行测量即可确定被测气体的浓度。

3 软件

Zig Bee星形网络如图5所示, 由一个主节点和一系列子节点组成辐射状网络。主节点负责数据和网络命令的传输, 每个子节点只能与主节点通信, 子节点的相互通信需要主节点转发完成。星形网络具有结构简单、成本低、路由管理量少及容易管理和维护的优点, 因此被大量应用于智能家居、工业控制、远程检测及控制等领域。

3.1 主节点程序

在CEMS系统的星形网络中, 主节点组网时的信道参数为默认值, 不需要进行网络信道扫描。首先经过初始化后直接进入网络监听等待状态, 当子节点发来连接请求时, 主节点依次从子节点的地址列表中选择一个16位短地址, 同时发送到子节点作为其网络通信地址, 然后主节点将入网确认信息发送到子节点, 此时建立连接。当子节点向主节点发送信息时, 主节点接收该数据信息并进行数据包解析, 同时判断数据信息的真假, 然后判断是否是发送给自己的信息, 确定后提取信息负载。主节点的程序流程如图6所示。

3.2 子节点网络

星形网络中子节点负责发起与主节点的联网请求, 并向主节点发送数据信息。现从子节点入网和子节点数据发送两方面进行设计。

3.2.1 子节点入网

首先初始化子节点, 然后向星形网络发送入网信标请求, 最后进入接收状态, 当主节点回复信标请求时向主节点发送连接请求命令。若无回复, 子节点继续向星形网络发送入网信标请求, 并且对应入网信标计数器加1, 当计数器值大于预设的最大重试次数时, 提示入网失败。之后子节点需要一定时间的接收等待, 等待期间若收到主节点发送的响应信息, 则对其进行解析, 否则提示入网失败。如果响应信息解析结果提示连接响应正确, 那么节点入网成功, 否则节点入网失败。程序流程如图7所示。

3.2.2 子节点数据发送

星形网络中子节点只能与主节点通信, 子节点的相互通信需要主节点转发。此处设定子节点之间不能进行通信。子节点发送数据时, 协议栈从上层到下层依次为数据包添加数据包头, 其中在MAC层的数据包头控制域中, 地址字段的源地址设定为由主节点选择发送的16位短地址, 子节点不存在目的地址, 设置目的和源PAN标示符为默认值, 并且默认值相同。最后通过物理层将配置好的数据包发送出去。

4 结果分析

采用笔者设计的CEMS系统测量环境中的标准SO2、NOx和CO气体, 试验结果见表1, 可以看出所测气体浓度在满量程范围内相对误差均小于±3.0%, 低于国标规定。多次的试验结果证实系统运行稳定。

毛彩芳、夏芳和葛鹏分别将CEMS系统应用于工业锅炉烟气、催化裂化装置烟气脱硫系统等工业场所, 实现了烟气的实时连续测量, 数据传输灵敏, 实现了企业生产废气中污染物的达标排放[3~5]。

5 结束语

基于Zig Bee的烟气连续检测系统具有自组网、功耗低、通信协议免费、应用简单及成本低等优势, 解决了传统气体检测系统由人工取样导致的工作量大、分析时间长、误差大, 而且无法实现实时检测生产中烟气排放数据的缺陷, 人工操作过程复杂而测量准确度又低, 并且使工作人员远离了现场的恶劣环境, 数据传输也更加灵敏易于实现, 不但非常适用于烟气检测, 还有利于控制烟气污染物的排放, 对环境保护起到了推进作用。

参考文献

[1]余兰兰, 郑凯, 陈颖, 等.剩余污泥改性制备烟气脱硫吸附剂的研究[J].化工机械, 2011, 38 (6) :700~703, 724.

[2]周根来, 康广华, 陈文浩, 等.烟气脱硫CEMS测量方式的探讨[J].石油化工自动化, 2013, 49 (1) :54~57.

[3]毛彩芳.CEMS在锅炉烟气系统中的应用[J].石油化工自动化, 2012, 48 (5) :82~84.

[4]夏芳.CEMS在催化裂化装置烟气脱硫系统中的应用[J].石油化工自动化, 2011, 47 (5) :74~75.

[5]葛鹏.烟气排放连续检测系统的应用[J].石油化工自动化, 2011, 46 (4) :36~38, 75.

烟气连续检测系统 篇2

系统培训

根据省厅领导要求，为理顺关系，便于工作今年我局监控中心与原有的信息中心合并成立新的信息中心。工作人员有了较大变动，除2人是监控中心原有人员外，其他都是自动监控工作的新生力量。为做好我市重点污染源自动监控工作，让监控中心新人详细了解自动监控设备原理，提高现场检查能力，信息中心宋丽主任，多方联系，促成了这次针对烟气排放连续监测系统的培训。11月6日，在满城县雪松造纸厂，我监控中心特别邀请北京雪迪龙公司以其品牌的CEMS系统为例对我局监控中心和满城县监察大队人员进行了培训。培训主要分为理论和现场实践两个部分。理论讲解的主要内容有CEMS 系统概况、CEMS系统组成、CEMS 应用范围、CEMS系统里的各个处理单元：采样单元、样品预处理、分析仪器、颗粒物浓度监测、流量监测系统等。再对CEMS系统进行了详细和深入浅出的讲解后，我们一行人来到所在企业的自动监控设备站房内，结合理论知识对CEMS系统各个组成部分进行了查看，对可能出现故障及作假的环节进行了重点学习。

烟气连续检测系统 篇3

【关键词】燃煤电厂；脱硫烟气分析系统；运行和维护

电厂的正常生产和燃煤电厂烟气脱硫系统的稳定运行有着非常密切的联系，烟气分析仪表是唯一的能够对脱硫性能进行反映的监测仪表。烟气分析仪所提供的数据不但需要电厂相关人员的监视，同时还需要将数据向相关环保局和电网调度部门进行传输，以此来核算环保排放和电价。因此，让烟气分析仪表能够保持稳定运行有着非常大的作用。电厂烟气分析仪表需要监测很多有害物体和气体，例如：烟尘、氧和氮氧化物浓度、温度、二氧化硫、烟气湿度、压力以及烟气流量等。在碳排放量中二氧化碳和一氧化碳浓度使其主要指标，但是在很多电厂监测系统中都对此项没有进行相应安装。

1.烟气采样和测量分析

1.1采样方法

烟气采样主要有两种方法，一种是稀释法采样，另一种是直接抽取法采样，但不管是运用哪一种采样方法，都是从烟道中将烟气取出。直接抽取采样法中的探头，内部安装了加热和过滤装置，能够将烟气中大部分粉尘过滤消除掉，而加热装置的主要功能是让粉尘板结堵塞现象得以减缓[1]。在进行泵负压抽取采样过程中，借助于探头和伴热管线，促使烟气能够进入到分析仪柜中的冷凝器中，烟气在冷凝器中的水蒸气会在四摄氏度左右温度下，快速冷却成凝结水，在冷凝器底部沉积，然后在记住与蠕动泵排至系统外的集水罐中，烟气中水蒸气在过滤消除干净后，再由最后一道较为精细的过滤器进行过滤，然后在进入到光谱分析仪中实施光谱分析。

1.2采样需注意的事项

首先，是取样探头的堵塞现象。因为取样探头和烟气是直接相接触，然后将烟气中绝大多数的粉尘过滤掉，所以非常容易形成堵塞现象，如果烟气流量发生降低的现象，则应该及时的对取样探头进行检查，查看是否存在堵塞。

其次，是取样泵。取样泵部件较为容易损坏，由于它的长期不间断转动，应对采样泵进行定期检查，看是否运行正常，如果出现损坏应该立即更换。

第三，冷凝器设备主要是为烟气除水，一般情况下都会控制器温度在一到六摄氏度，如果温度控制器显示了过高温度，就需要对制冷器进行及时检查，查看是否存在问题，否则就很有可能会让烟气带水损坏光谱分析仪。

第四，身为脱水部件的蠕动泵，能够将冷凝器凝结水及时排出，如果蠕动泵发生故障，就会致使冷凝器中凝结水无法排出，长期间的积存，就很有可能致使凝结水逐渐沉积到光谱分析仪处，从而损坏分析仪[2]。因此，要对蠕动泵进行定期检查，如发生故障应及时更换，必要情况下甚至要将整套蠕动泵更换掉。

第五，是采样管线。采样管线的主要作用是对探头取得的烟气进行传输，并向分析仪柜内进行输送。采样管、外包保温层以及电加热带式采样管线最为主要的组成部分。通过一段段的电阻丝连接采样管并行加热电缆的两极线中间部位，在电缆两极逐渐的通电之后，借助于发热的电阻丝来实现伴热管路的加热。采样柜中的温控器一般情况下都是借助于存放到室外采样管内部的温度检测元件来对伴热管温度进行检测，同时借助于可控硅模块，来将采样管线温度控制在一百摄氏度左右，从而预防烟气中水汽出现冷凝。需要注意的是，在北方地区，由于存在较大的冬夏温差变化，最冷的时候甚至会到达零下四十摄氏度，特别是在遭遇大风等恶劣天气的时候，会加大保温层的散热量，这样就会致使采样管线中，一些部位温度很难维持在一百摄氏度，从而也就会造成堵塞现象。想要让这种现象得以消除，就需要对高温控制器的加热温度进行提升，必要的时候还应该这些部位上在增设保温层。此外，采样管线加热电缆在两端，应该做好电缆两极电阻丝的绝缘工作，不能够接触金属层，让检修人员可能发生的触点事故得以消除。

1.3氧含量的测量

测量氧含量的方法主要有两种，第一种是和二氧化硫分析方法相似的一种磁氧分析法，简单来说就是采样的气体分出一路进入到氧分析器中；另一种方法则是氧化锆直接测量法，这种方法是当下测量氧含量运用最为广泛的一种方法。它是通过在烟道内部直接插入氧化锆探头，在七百五十摄氏度的温度环境下的锆元件，因为烟气和大气中氧含量存在一定差异，氧化锆元件就会形成一些电势，电势值会被电子电路直接转化成氧含量。在我国，这种氧含量的测量方法已经非常成熟和稳定，又具有较小的维护量，最为常见的故障只是氧探头元件发生老化，只需要将探头元件更换就行。此外，氧化锆探头的标定，不管是氧标准气体标定还是大气中标定都可以用，具有较好的稳定性。

2.烟气分析系统的维护分析

为了让烟气分析仪表运行时间更久、更稳定，使其使用寿命得以增加，首先，需要相关检修人员进行定期的巡视维护，一般可以每天巡检一次，这样能够对出现的问题做到及时发现，及时处理，让事故扩大现象得以消除。其次，主机系统停运较长时期时，应该也要停运烟气分析系统或停运部分系统，让设备的使用寿命得以延长，例如：制冷器、蠕动泵以及分析仪等。第三，一般分析仪都具有一定的漂移性，介于此，只有定期进行气体分析仪表标定，才能让仪表的准确性得以维持。最后，在分析仪中最容易出现损坏的部件就是采样泵和蠕动泵，应对这两种部件进行储备，以防止出现损害却没有新的更换而致使系统运行遭受影响的现象发生。

3.总结

总而言之，随着我国经济的发展，以及人们环保意识的加强，烟气脱硫系统的重要性也越来越重要，只有合理的运行烟气脱硫系统，才能最大程度的实现环保，从而在环境不会受到破坏的基础上实现媒体资源的不断开发和运用。

参考文献

[1]尹连庆，李伟娜，郭静娟.燃煤电厂湿法烟气脱硫系统的水平衡分析[J].工业安全与环保，2011，01：21-23.

谈火力发电厂烟气连续监测系统 篇4

1 系统描述

1.1 总体说明

标准的监测参数主要有8个, 其中3个污染物参数 (SO2、NOx、烟尘) , 3个湿流量参数 (流速、温度、压力) , 2个换算参数 (换算干基的湿度、折算浓度的氧量) 。

监测参数如下:

原烟气:SO2、O2、粉尘浓度、流量、温度、压力 (监测点位于脱硫吸收塔入口烟道上) 。净烟气:SO2、NOx、O2、粉尘浓度、流量、温度、压力 (监测点位于烟囱入口烟道上) 。测量参数 (SO2, O2) 同时可以为为脱硫系统 (FGD) 提供工艺控制参数及计算脱硫效率。烟气监测 (SO2、NOx、O2、粉尘浓度、流量、温度、压力) 参数用于环保排放监测, 其中气体组分 (SO2、NOx、O2) 采用一拖二方式。即分别在吸收塔入口烟道和在烟囱入口的烟道上安装气体采样探头和采样管线, 输送至分析机柜内的U23 (ULTRAMAT23) 分析仪进行检测分析。

示意图如下:

烟气其它参数 (粉尘、流量、温度、压力) 监测安装在烟道上直接测量, 测量输出传到分析室电控柜进行数据采集。

烟气监测参数经过信号处理传输至分析室电控柜PLC (S7-200PLC) , 然后到PAS-DAS系统 (数据处理系统) , 计算机与电控柜PLC进行通讯 (PC/PPI方式) 采集到环保要求的数据。通过PAS-DAS软件对这些数据进行计算处理 (按HJ/T76标准) , 以实现环保数据的存储、打印、统计、传输的功能。

1.2 气体监测

烟气的气体分析 (SO2、NOx、O2) 采样方法采用直接抽取加热法。气体分析器选用西门子公司生产的ULTRAMAT23多组分红外气体分析仪。

气体分析系统由采样探头、取样管线、样品预处理系统、气体分析器、分析仪表柜等组成。

1.3 粉尘监测

采用德国Durag公司D-R216粉尘监测仪。

测量原理:浊度法

系统组成:由测量发射体, 反射体, 控制器及保护风机组成。

1.4 流量监测

采用德国SIEMENS生产的差压变送器SITRANS P。

测量原理:皮托管差压法

系统组成:皮托管, 差压变送器 (SITRANS P) 、四氟管。

1.5 辅助参数:压力, 温度

压力:扩散硅法测量, 采用SITRANS P差压变送器

温度:热电阻法测量, 采用SITRANS P温度变送器

测量的温度、压力参数用于参与污染物排放的计算。

1.6 数据采集处理系统

由数据采集和数据处理两部分组成。

(1) 数据采集

由电控柜内的PLC单元完成。采用西门子S7-200系列PLC。由CPU224, DI/DO扩展模块EM223, 模拟量输入模块EM231, 及模拟量输出模块EM232构成。

(2) 数据处理系统

硬件组成:DELL计算机主机, 显示器, 打印机

软件组成:WINDOW 2000, office 2000, 及PAS-DAS烟气监测处理系统软件。

通讯系统:PC/PPI

通讯方式:MODELBAS

2 烟气分析系统

分析组分:SO2, NOx, O2

取样方法:直接加热抽取法。

关于分析器的详细原理说明见 (ULTRAMAT23操作手册)

测量量程:

注:量程在上述范围内可依工艺要求进行修改设定。

系统图如图2所示:

3 气体预处理系统

在抽气泵的作用下, 被测样气由插入样品管壁内的采样管进入装置的腔体, 经粉尘过滤器流向样品气输出口。取样过程中样品气的温度始终处于较高的状态, (温控器最高温控设定值为140℃) 使样品气中的水不至发生冷凝, 从而明显地改善了过滤器的工作条件。为确保在此过程中不发生冷凝, 设置的温控值, 应比其露点值高出20~30℃。装置中除样气输出口外, 还设有内外反吹。其中反吹:是指用清洁的压缩空气, 吹扫附在筒形过滤器外表面的浮尘, 将其吹扫回烟道内。

3.1 气体采样

烟气经过采样探头 (SP) 和电加热采样管线由取样泵 (M1) 抽取至分析仪表柜。采样探头 (SP) :由连接法兰 (DN65, PN6) 探头取样、过滤器 (碳化硅陶瓷2µm孔隙) 加热装置、温控器组成。

取样管线:由PTFE样气管、电伴热加热丝、保温层及外防护层组成。采用PT100铂电阻测温通过温控器控制加热温度。为保证从取样点及分析柜传输样气过程中不出现样气冷凝现象, 避免SO2损失及样气管畅通, 取样探头及取样管线均采用加热方式;温度设定:120℃~140℃ (在探头温控器及取样管温控器上设置)

3.2 样气过滤

样气过滤主要通过探头过滤器 (2µm孔隙) 来完成, 分析柜内的保护过滤器FF1, FF2主要起监视作用。

3.3 样气除水

样气进入分析柜后, 通过压缩机冷凝器 (A11) 来对样气进行快速冷凝, 经过制冷器后的样气将满足分析器的进样要求。蠕动泵 (M12) 用于冷凝水的排放。制冷器 (A11) 的控制温度设定在+5º±2℃, 当制冷器冷凝温度不在设定范围时, 将输出报警接点, 这时PLC会控制取样泵关断, 以避免湿样气进入分析仪。从而对分析仪的单元部件造成损坏和污染。

3.4 系统操作

(1) 维护状态。当分析柜控制按钮SA1“测量/维护”抬起, SH1指示灯不亮时, 系统处于维护状态, 操作人员可对系统进行有关的维护测试。这时按钮SA1“取样泵”“吹扫”起作用。

(2) 运行状态。当分析柜操作面板上控制按钮 (SA1) “测量/维护”按下时, 系统处于运行状态。这时其它的操作按钮不起作用。系统将通过PLC控制自动运行, 完成相应的流路切换, 泵运行吹扫的功能。只有当系统正常运行时, DAS系统接收的测量数据为有效数据。若出现故障情况, PLC将跟踪连锁, 并将相应的状态输入DAS系统。

(3) 测量/校准。指气体分析仪的工作状态, 通常情况下气体分析仪 (U23) 应处于测量状态。零点校准:零点校准是一个自动校准过程, 不需外部干预。它包括通入零点气 (空气) 和测量气两个过程。两个过程时间, 出厂设置为240s, 通零气 (空气) 时, U23发出“零气阀”信号, 由PLC控制校零电磁阀Y2动作, 这时泵抽取的是环境空气, 针阀RV2用于调节零气的流量, 应调整在1.2~2L/min通测量气。U23关断“零气阀”信号, Y2释放。这时抽取的是样品气, 以置换原来管路中的零气, 当零点校准过程结束时, 将不会造成测量数据的波动。

量程校准:在进行量程校准时, 操作人员要进行如下操作:

(1) 进行U23量程校准菜单选择量程校准至分析仪屏幕上出现“通入量程气”的提示, 这时U23发出“量程阀”信号, PLC将控制量程校准阀Y1动作。

(2) 量程气气瓶上的减压阀缓慢开启, 并观察U23上流量计指示, 使通入的量程气流量在1.2-2L/min。

(3) 观察U23上的显示数值, 当其稳定后, 按“Enter”确认, 若校准通过, 则提示“OK”, 否责就提示“NOT OK”, 需要重新校准或者有其它原因需要查出并解决, 才能完成U23量程校准。

(4) 存储量程校准数据, 操作U23使其返回至测量状态, 这时Y1将释放, 系统抽取样气。

(5) 关闭气瓶减压阀。

3.5 取样泵

取样泵M1采用薄膜式原理, 为防腐型结构。采样过程中, 通过调节针阀RV1, 使U23上的流量计指示在1.2-2L/min之间。

4 维护

(1) 本系统维护量很少, 建议每日进行检查记录以避免故障的发生。检查项目如下:

(1) 检查保护过滤器 (FF1, FF2) :如有变色或滤芯上有颗粒物时, 请予以更换并检查原因。

(2) 流量检查:记录分析仪U23上的流量指示 (1.2-2L/min) , 如果U23上出现“样气流量低”故障报警, 应及时检查样气流路是否有堵塞现象。

(3) 制冷器:检查制冷器上的温度指示是否正常。

④蠕动泵:检查蠕动泵工作是否正常。

(5) 储液罐:检查储液罐内冷凝水积存情况。

(6) 数据符合性:检查U23指示值及DAS的数据记录是否有异常。

(7) 操作状态:检查分析系统应处于“自动”运行状态。

(8) 温度:检查探头温控器、取样管温度控制器是否工作正常。

⑨环境温度:室内空调工作是否正常。

⑩风机检查:测尘仪风机运行是否正常。

(2) 定期检查的项目如下:

(1) 取样探头 (SP)

建议每6个月检查一次探头过滤器。可采用压缩空气对其进行吹扫清洗 (滤芯内侧) , 如滤芯严重堵塞或裂缝要及时更换。

(2) 采样管线 (E1)

通常为免维护, 要注意不要使重物体压在管线上, 或人员踩踏, 以避免内部取样管与加热带精密接触而造成取样管损坏, 若取样管损坏, 将难以修复, 必须更换。当系统在意外的情况下出现取样管堵塞时, 建议采用人工的方法对其清洗疏通, 同时应保护人身安全及系统设备。

(3) 气体制冷器 (A11)

气体冷凝器维护量很小, 建议每六个月更换一次安装在制冷器下端的蠕动泵泵管。如果观察到在制冷腔有粉尘物时, 可采用人工用水清洗的方法进行处理。

(4) 取样泵 (M1)

建议每三年更换一次, 当采样气体流量降低时, 应检查调节针型阀 (RV1) 和取样泵膜片。如需要请予清洗或更换。

(5) 保护过滤器 (FF)

当有水汽或粉尘物通过保护过滤器时, 保护过滤器中的滤纸会变色, 这时滤芯应予以更换。如果保护过滤器滤芯变色较快, 应对过滤器前级气路进行检查。原因可能是探头过滤器失效, 制冷器工作失常所致。建议每六个月更换一次保护过滤器滤芯

(6) 电磁阀

气路预处理中电磁阀Y2用于零点校准切换, Y1用于量程气切换, Y3用于流路切换。一般情况下电磁阀不需维护, 如有问题时, 请检查电磁阀滑杆, 可以用酒精清洗滑杆挡头以保证密封性。建议每三年更换一次电磁阀。

(7) 气体分析仪器U23

一般无需日常维护, 每六个月可用量程气校准一次仪器。U23必须设置为自动校准, 非专业人员请不要操作U23的内部设定参数。其中氧电池的使用寿命至少在两年以上。在分析仪的状态提示功能中可以看到出现提示时再更换氧电池。

(8) 测尘仪D-R216

测尘仪的保护风机不需维护。但应定期 (每周) 检查风机箱的完好情况, 保护风机的正常提供对D-R216是非常重要的。风机过滤器应每年清洗, 其内部滤芯应更换的频率依据风机安装处的空气条件而定。

(9) 流量计

皮托管流量计一般无需维护, 建议在机组停机时检查并清洗皮托管的沉淀物。

(10) 变送器

应用的变送器请按热工常规进行校验。

11数据采集系统PAS-DAS

可存储数据为年限是可以设定的, 通常不超过10年。一般不需维护。

(4) 常见故障及处理方法:

(1) 流量低:探头过滤器堵塞和泵工作不正常是主要原因, 应对二者进行检查。需要时还应做系统气密性检查 (依据气路流程图) 。

(2) 保护过滤器积尘多:积尘多主要原因是探头过滤器损坏, 应及时检查清洗或更换。

(3) 保护过滤器变色:探头加热及取样管加热是否正常及压缩机冷凝器、蠕动泵工作是否正常。如出现保护过滤器异常不及时处理, 将可能造成取样管线的堵塞。那时清洗的工作量将加大。

(4) 制冷器后管路有水汽:应检查制冷器及蠕动泵。尤其要检查蠕动泵泵管, 如泵管不在正常位置时应及时调整, 如泵管损坏应及时更换。

(5) 二氧化硫含量偏低:取样管路可能有空气漏入, 或者是加热不正常, 烟气中有水凝结溶解了烟气中的二氧化硫。

5 操作规程

(1) 本系统应由专职人员操作, 操作人员在使用和维护本系统前应先仔细阅读其使用手册。

(2) 本系统中有危险电源和热源, 上电操作维护时应注意人身安全。

(3) 系统中分析的气体成分含有SO2, NOx, CO等对人体有害的气体, 在仪表间操作维护时应注意保持通风良好, 并保证系统排气管 (至室外) 畅通。

(4) 要保持仪表室内的公用条件正常 (照明, 空调, 通风等) 。

(5) 系统在正常运行时应置于“自动”运行状态。

(6) 要坚持定期巡查, 并保持巡查记录完整。

(7) 未经允许情况下严禁关断系统供电电源, 测尘仪风机电源在烟道测尘仪设备, 未拆离烟道时严禁断开。

(8) 储液罐中的冷凝水具有腐蚀性, 应定期排至安全泄放处。

(9) 在非手工校准期间, 仪表室内的标准气钢瓶总阀应关闭, 并安全码放。

(10) 系统中至于烟道上的设备严禁擅自调整和移动。

(11) DAS计算机应专用, 严禁安装其它与本系统无关的软件。

6 总结

火力发电厂烟气连续在线监测系统提供了监测烟气中污染物的简便、有效的方法, 在烟气脱硫系统中是不可缺少的环保设备, 为保证系统的可靠运行, 我们主要应对超细过滤器、蠕动泵、气体流量计、采样泵、采样器、伴热线加热及温控装置、反吹系统进行维护, 以保证CEMS正常、稳定运行。对于过滤器, 应根据烟道内含尘浓度的状况及时更换。对蠕动泵应检查其连续运转及排水状况。根据气体流量计显示的流量变化判断采样泵的抽力情况, 并根据需要更换取样泵。总之, 应加强CEMS各部分的维护, 使问题解决在萌芽状态, 更能有效的保护好环境, 使企业的生产能顺利的进行。

摘要：针对目前已安装的烟气在线监测系统的组成、安装、故障处理及运行维护等问题进行简略性阐述。烟气污染物在线监测系统是实时、连续监测污染物参数的系统, 主要监测烟气中的颗粒物浓度 (或浊度) 、气态污染物浓度 (SO2、NOx、) 、辅助参数 (烟气温度、流速、氧量、湿度、压力) 等【1】。颗粒物浓度监测方法有激光透射法、激光反散射法及电荷感应法, 气态污染物浓度监测方法主要有完全抽取法、稀释法、电化学法3种。在电力行业中, 颗粒物监测主要采用激光反散射法, 气态污染物浓度监测主要采用完全抽取法。

关键词：火电厂,烟气污染物,在线监测系统

参考文献

烟气排放连续监测系统性能测试 篇5

1 测点布置及试验方法

本次测量依据GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》进行,烟尘采样采用皮托管平行采样法,气态污染物采样使用定电位电解法测定,烟气量测量采用速度面积法[3,4]。

设施出口监测断面均按相关规定选择和开设。本次测试设置了1个出口烟道,烟道断面尺寸为3.2 m×4.5 m,横向设置5个测孔,每个测孔纵向布置10个测点,每烟道计50个测点。

2 测试工况、监测结果及评价

本次测试共分3种工况:脱硫效率为33.3%(工况1)、脱硫效率为66.7(工况2)和脱硫效率为100%(工况3)。测试前对CEMS系统进行校零及标定,测试期间,锅炉运行稳定,污染物处理设施运行正常[5,6]。

CEMS法和参比方法测定烟气中颗粒物比较见表1。

CEMS比对测试一元线性回归方程:

y=0.895 4 x+33.581 4、R2=0.960 5、R=0.980 0

x均值=336.6

y均值=335.0

Sxy=88 671.1

Sxx=99 031.8

Syy=88 662.0

回归直线精密度:S=15.854

回归线95%置信水平双侧置信区间:

回归线95%置信水平双侧允许区间:

CEMS比对测试线性回归曲线、回归线置信区间、允许区间计算结果见列表2,以CEMS显示值为横坐标(X),参比方法测定的颗粒物质量浓度为纵坐标(Y),由最小二乘法建立两变量之间的关系。参比方法校准CEMS法的校准曲线见图1。

参比方法评估气态污染物CEMS相对准确度计算公式如下:

相对准确度RA:

式中:n——数据对的个数;

RMi——第i个数据对中的参比方法测定值。

di=RMi-CEMSi

式中:di——每个数据对之差;

CEMSi——第i个数据对中的CEMS法测定值。

其中:置信系数(cc)由t表查得的统计值和数据对差的标准偏差表示:

式中:tf·0.95——由t表查得,f=n-1;

Sd——参比方法与CEMS法测定值数据对得差的标准偏差。

参比方法评估气态污染物CEMS相对准确度结果见表3、4。

速度场系数检测计算模式如下:速度场系数:

式中:FS——参比方法测定断面面积,m2;

FP——固定点或测定线所在测定断面的面积,m2。速度场精密度:

式中:CV——相对标准偏差,%;

——检测期间速度场系数日平均值的平均值;

S——速度场系数的标准偏差。

式中:n——日平均速度场系数的个数;

Kvi——检测期间速度场系数日平均值。速度场系数检测结果见表5。

3 结论

(1)该在线监测系统颗粒物测试回归方程相关系数r为0.980 0,大于0.85,能够较为准确地描述出口中的烟尘实际浓度。

m/s

(2)SO2相对准确度为2.5%,NOX相对准确度为2.7%,均不超过15%,能够较为准确地反映出口烟道的实际气态污染物浓度。

(3)烟道CEMS校准测试流速场精密度为2.22%,优于5%,可以认为该设施能够准确地反映出口烟道烟气流速。

(4)以上结果表明安装在烟道上的CEMS各项所考核检测指标均能满足相关性能指标要求。

摘要：我国固定污染在线监测设施进入市场需按HJ/T76-2007《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法(试行)》要求进行适用性检测,但是,经常发现已经过适用性检测的设施安装后并不能完全满足要求。本文结合实际工作,认为在线监测设施安装后,应该在其特定的运行条件下进行性能考核,同时介绍了如何开展在线监测设施性能考核。

关键词：烟气排放连续监测,性能,考核

参考文献

[1]国家环境保护总局.HJ/T76-2007固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法(试行)[S].北京:中国环境科学出版社,2007.

[2]国家环境保护总局.HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范(试行)[S].北京:中国环境科学出版社,2007.

[3]国家环境保护总局.GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].北京:中国环境科学出版社,1996.

[4]齐文启.环境监测新技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

[5]杨凯,滕恩江.颗粒物CEMS的取样问题和基本分析技术[J].中国环境监测,2005,21(3):18-21.

烟气连续检测系统 篇6

关键词：烟气排放连续监测系统,日常维护,故障,分析处理

烟气排放连续监测系统(CEMS)是对火力发电后产生的污染物排放实行连续实时监测的在线系统,通过测量烟气中的颗粒物(烟尘)浓度、气态污染物(含SO2、NOx等)浓度等主要参数以及烟气温度、烟气速度等辅助参数,实现了脱硫效率、污染物排放总量等指标的连续自动监测,是发电企业评测脱硫设施等环保设备工作效率的重要装置。同时将采集数据实时远传至国家环保部门集中在线监测,也是国家环保部门监管火力发电企业污染物排放是否达标的关键设备。国家环保部门已于2007年出台了CEMS的技术规范[1]和检测方法[2],为CEMS选型、系统建设和仪器检测提供了参照规范,但系统正常运行时常见故障的分析处理则很少见诸文献报道,导致一些简单的故障也必须联系设备供货厂家维护处理,延误了故障处理时间,影响了脱硫脱硝系统的正常投运。因此有必要针对其常见故障产生原因进行分析,并提出处理办法,为相关运行检修人员提供参考。

1 系统概述

CEMS系统根据技术规范要求,主要由烟尘监测、气态污染物监测、烟气排放参数监测和系统控制及数据采集处理等4个子系统组成。由于主要设备及测量原理差别很大,文章只针对目前在江苏省内应用最为广泛的FT91型CEMS进行测量原理和常见故障的分析。

1.1 烟尘监测子系统

主要对烟气排放中的烟尘浓度(颗粒物)进行连续自动监测。

1.2 气态污染物监测子系统

主要从烟道内抽取烟气传送到气体预处理系统进行除尘、除水后对烟气中的SO2、NOx等气态污染物进行连续自动监测,并将监测参数值以模拟量的形式发送到数据采集系统。

1.3 烟气排放参数监测子系统

主要对排放烟气的温度、流速或流量、湿度(烟气含水量)、压力及O2含量等辅助参数进行监测,用以将污染物的浓度转换成标准状态和规定过剩空气系数下的浓度值,以便污染物排放水平比较在统一标准下进行。

1.4 系统控制及数据采集处理子系统(DAS系统)

主要完成监测数据的采集、保存、打印等功能,并将监测数据和相关信息传送到上级主管部门。

2 测量原理

2.1 烟尘监测子系统工作原理

烟尘监测子系统采用浊度法,其原理是当光通过含有烟尘的烟气时,光强因烟尘的吸收和散射作用而减弱,通过测定入射光束通过烟气后的光强与原来光强的比值可以定量测量烟气浊度或烟尘浓度。烟尘监测子系统如图1所示。

2.2 气态污染物监测子系统工作原理

气态污染物监测子系统选用直接抽取釆样法,系统由烟气采样单元、预处理单元和分析单元组成,用于完成样气的抽取、输送、调节、处理和分析。系统采用加热抽取原理,用FR-ESP100型电加热采样探头抽取烟气(采样流速≥2 L/min),烟气在进入采样探头前经过滤器去除颗粒物,经过加热(140~160℃)、保温(120~130℃)等环节,样气被导入到预处理单元除湿,然后送入气体分析仪中进行分析,连续检测出烟气中的SO2和NOx浓度。因为烟气中的水分已被除去,所以系统提供的是干烟气的SO2和NOx排放浓度。

分析仪SO2/NOx分别采用紫外法和红外法进行测量。红外、紫外气体分析传感器原理如图2所示。左边为红外测量原理图,右边为紫外和可见光测量原理图。

1为红外光源(带反射镜);2为紫外(可见)光源(带反射镜);3为调制盘;4为涡流马达;5为红外滤光室(有分割墙);6为紫外滤光室(有分割墙);7为分析室;8为测量侧;9为参比侧;10为滤光室(无分割墙);11为光窗;12为红外检测器;13为紫外(可见光)检测器;14为前置放大器

以NOx测量为例介绍红外测量原理(测量SO2的紫外原理除光源、滤光室和检测器实现原理外,其他与红外基本相同)。NOx的特征光谱在红外区,红外光源产生的红外光通过滤光室5后就剩下NOx的特征光谱能通过,这样,红外光是否衰减可以确定样气中NOx是否存在,而衰减的强度可知NOx的浓度,衰减强度是通过与参比气的比对来实现。其工作时红外光的流程为:由红外光源产生恒定强度的红外光,通过特殊形状的调制盘后交替进入分析室的测量侧和参比侧前的滤光室以排除其他光谱的干扰,然后由分析室经无分割墙滤光室,从出口光窗进入检测器,检测器将感受到的红外光强度(与NOx浓度有关)转换为电流信号经前置放大后送至显示回路。检测器是通过红外光的热效应来工作的,它由吸收室和补偿室组成,里面充有气体,当光从测量侧通过,由于部分红外光被吸收,吸收室里烟气被冷却,气体从补偿室流入吸收室;当光从参比侧通过,红外光不被吸收,吸收室被加热,气体由吸收室流入补偿室。这样,在吸收室和补偿室之间的流量传感器就因红外光交替通过测量侧和参比侧而产生周期流量脉冲,通过分析流量脉冲可知样气中NOx浓度。

2.3 烟气排放参数监测子系统工作原理

烟气排放参数监测子系统包括烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气湿度和烟气氧含量等辅助参数的实时连续监测。

2.3.1 烟气压力和流速连续监测原理

烟气压力连续监测工作原理:前端使用遮板式防堵皮托管,测量部分采用西特C268型压力变送器连续监测压力,将流程压力通过隔离膜片和灌充液传递到δ室中心的传感膜片上,基准压力以同样的方式传递到传感膜片的另一测,通过传感膜片的位移与两者压力之差成正比的关系计算出压力值。传感元件中的传感膜片和两电容极板间的电容差被电子部件转换成4~20 m A DC的二线制输出的电信号。由于气体流速与气体动压的平方根成正比,根据测得的动压计算出气体的流速。

2.3.2 烟气温度连续监测原理

烟气温度连续监测采用一体化的温度变送器,直接安装在烟道上,实现烟气温度连续监测。温度变送器包括变送器、传感器、加长件、热套管。测量原理为热电偶工作原理:将2根不同的金属导线连成一闭路,当两接点处于不同温度环境时,便产生热电势,两接点的温差越大,热电势越大。

当热电偶1个接点的温度保持恒定(称为自由端),则热电偶产生的热电势大小便完全取决于1个接点的温度(称为工作端),用毫伏计或数字式温度计测出热电偶的热电势就可以得到工作端处的烟气温度。

2.3.3 烟气氧含量连续监测原理

采用电化学法直接测量。

2.3.4 烟气湿度连续监测

薄膜电容湿度仪利用薄膜电容对水分的透过性进行测量。

3 常见故障分析处理

3.1 烟尘监测子系统数据超高报警

根据烟尘监测子系统测量原理分析,导致数据超高报警的原因有如下几点:(1)烟尘仪镜面存在积灰及水汽;(2)光路偏移;(3)设定参数错误;(4)信号传输系统等其他故障。

烟尘监测子系统出现数据超高报警时,根据以下步骤排查,并采取相应处理措施。

(1)通过DAS系统或者设备显示单元故障指示灯检查设备是否出现报警。

(2)模拟量信号输出是否与面板显示的数据为对应的线性关系,必要时按照以下程序进行详细检查:(1)烟尘仪镜面是否积灰。如果存在积灰可用柔软的纸巾或专用工具对其进行清理;(2)烟尘仪的光线是否偏移。如果光线偏移可以调节固定烟尘仪安装法兰螺栓来重新对光;(3)检查数据采集模块、采集系统连接线和系统设定等其他因素。

3.2 气态污染物监测系统流量低报警

气态污染物监测子系统常见故障为流量低报警,其原因有如下几点:(1)采样泵故障;(2)系统出现堵塞、漏气现象;(3)流量测量装置故障;(4)设定错误;(5)控制单元及传输线路等其他故障。

当出现流量低报警时可以按照以下步骤逐步进行排查,并采取相应处理措施。

(1)通过DAS系统或者系统状态指示灯检查系统目前所处的工作状态,如果系统处在标定/反吹状态,则等到系统恢复到正常测量状态时还是出现流量低报警继续如下排查;

(2)查看系统是否出现其他故障报警(如采样器、伴热线、冷凝器、湿度等报警);

(3)检查采样泵工作状态(可以直接给采样泵供电观察其工作情况);

(4)检查系统是否出现堵塞、漏气现象;

(5)检查流量测量装置工作状态;

(6)检查数据采集模块、采集系统连接线和系统设定等其他因素。

3.3 烟气排放参数监测子系统流速数据异常

烟气排放参数监测子系统常见故障为流速数据异常,根据流速测量原理分析,其原因有以下几点:(1)电源故障;(2)信号输出故障;(3)采样单元堵塞;(4)数据采集系统故障;(5)测点位置不合理;(6)设备安装方式;(7)设备本身故障。

当烟气排放参数监测子系统出现流速数据异常时,可以按照以下步骤逐步进行排查,并采取相应处理措施。

(1)检查设备供电电源;

(2)检查设备信号输出;

(3)检查数据采集单元工作状态;

(4)检查线路连接;

(5)检查设备安装位置代表性(如安装在涡流区安装点具有强烈震动等);

(6)检查设备的安装方向(流速监测设备有方向性);

(7)检查设备探头(是否存在堵塞、腐蚀等情况);

(8)测试设备是否存在漂移;

(9)测试设备在不同工况是否存在变化(例如将设备拆出烟道放在室内,观察设备测量数据的变化情况)。

4 结束语

CEMS系统作为火力发电企业污染物排放主要测量设备,其重要性已越来越显著。本文通过简述其测量原理,分析了系统常见故障并提出处理方法,为提高系统运行稳定性,降低维护成本,准确反映污染物排放水平提供了一定的参考。

参考文献

[1]HJ/T75—2007,固定污染源烟气排放连续监测技术规范[S].

烟气连续检测系统 篇7

根据《中华人民共和国大气污染防治法》规定, 新建、扩建排放二氧化硫的生物质电厂超过规定的污染物排放标准或者总量控制指标的, 必须建设配套脱硫、除尘、脱硝等装置。同时必须配置大气污染物排放自动监测仪器设备, 并由相关环保部门纳入统一的监测网络。已有研究表明, HNO3对酸雨的影响呈增长之势, 因此, 烟气脱硝是新上生物质发电机组控制NOx排放的必然选择, 也是国家环保政策的要求。

CEMS正是为了监测来自于电厂、焚烧场等废气中的污染物, 以利于进行排污总量控制 (浓度控制) 、有效进行排污收费制度而建立的。CEMS可以有效实时地监测工艺过程或废气排放时的各种烟气参数, 如烟尘、SO2、NOX、CO、O2等的浓度以及烟气排放量 (速度) 、温度、压力等。

2 平邑电厂CEMS监测子系统介绍及设备选型

2.1 气体污染物监测子系统

气体污染物监测子系统烟气的采样方法有非抽取法和抽取法。在平邑电厂中, 气态污染物浓度监测主要采用直接抽取法。直接抽取法采样系统由烟气采样单元 (包括采样探头和采样管线) 、气体预处理单元、分析单元组成, 抽取样气通常引至仪表间分析机柜中进行分析。

2.2 颗粒物监测子系统

常用的颗粒物监测采用的方法有:β射线法、光学不透明度法、光学后向散射法、激光测尘法。平邑电厂运用光学不透明度法, 该技术采用等速采样称重法测出烟尘质量浓度, 再与同时测得的光学不透明度建立函数关系, 一般为线性关系。该方法可连续实时在线监测。但只能监测较大的烟尘颗粒, 监测精度差;不同大小烟尘颗粒透光率不同, 需作相关校准;镜面维护问题等。平邑电厂采用西安鼎研有限公司的HP 5000型 (可见光) 产品。

2.3 辅助参数测量子系统

烟气辅助参数主要包括流速、温度、压力、含氧量、湿度等, 其中流速为首要测量参数, 常用的流速测量方法有:皮托管法、热平衡法、超声波法。

皮托管法是烟气流速连续测量常用方法, 该法与手工常规方法一致, 缺点是易堵, 需要不断吹扫。西安鼎研等公司产品为此技术。烟气温度测量仪表主要为热电偶或热电阻。烟气压力测量仪表采用压力变送器。

2.4 数据采集处理与通讯子系统

数据采集处理与通讯子系统以微机为核心, 各取样探头采集实时数据后, 再通过计算、汇总、贮存等过程, 定时传输至相关设备, 同时具有与环保部门、电厂环境监测站的Modem或GPRS数据通讯接口及与FGD_DCS的RS232/RS485串行数据通讯接口。

2.5 设备选型应注意的问题

避免系统重复设置检测设备, 如目前流量计大多都有测量烟气温度参数的功能, 而在CEMS系统中又额外增加热电偶来测量温度, 增加了设备投资。仪表量程及校准用标准气应根据实际情况选用。通讯接口应能保证与当地环保部门互连。CEMS侧的接口设备及通讯电缆由卖方提供。以免发生供货范围的纠纷。

3 CEMS安装设计

以下重点结合平邑生物质电厂烟气排放连续监测系统的安装设计过程, 分析存在的问题和不足, 为生物质电厂安装设计提供借鉴。平邑电厂建设规模为1×30MW机组, 配一套尾部烟气脱硝装置, 另外还设了炉内脱硫系统。本项目采用布袋除尘器和选择性催化还原 (SCR) 烟气脱硝装置, 普通烟囱排烟, 烟囱高度80m。

CEMS配置方案一:烟囱烟气入口烟道设一套CEMS, 设置在水平烟道。优点为:投资小;缺点是测点安装位置不满足直管段要求, 尤其是对于烟气流量和颗粒物CEMS的测量不能满足《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》的要求。

CEMS配置方案二:烟囱垂直段设一套CEMS。优点是测点安装位置能满足直管段要求;缺点是投资大, 需要增加电缆桥架、仪表管等安装材料, 必要时还需设Z型梯。

综合以上两种方案的比较, 从长远和保护环境考虑, 最后决定在烟囱30米处, 利用已有平台, 设置现场测量仪表采用4套, 烟气分析机柜一面。这种方案既节约了成本又能满足相关要求。

通过平邑生物质电厂CEMS的安装设计, 得出了一些经验供大家参考。在CEMS招标后, 应结合厂家的相关资料和烟道布置情况进行设计, 确定CEMS小间的尺寸和位置, 合理布局。既要考虑CEMS小间与现场仪表之间的距离尽可能的短, 又要考虑CEMS小间的布置对称, 美观。CEMS小间与现场仪表之间的距离短, 主要是从满足烟气采样相关要求和节约成本的角度出发, CEMS订货技术条件规定烟气采样管线长度不宜超过100米, 如果采样取样管线太长, 一对抽气有影响, 二要增加投资。因伴热管线的价格较贵, 应在招标时就确定管线的长度, 并留有余量, CEMS订货技术条件规定不允许单个采样管线内部拼接。某电厂就因采样管线长度不足, 只相差几米, 无法安装, 这根管线只能重新订货。此外, CEMS小间与现场仪表之间的距离短可以节约电缆的投资和电缆敷设的费用。

确定CEMS小间的尺寸和位置后, 还要确定现场仪表的开孔尺寸和位置。热控专业应及时向工艺专业提出烟尘分析仪、烟气采样器、流量计或氧量计等安装要求, 主要包括直管段、法兰尺寸、短管长度、安装间隔及采样平台等。

4 结束语

烟气污染物在线监测系统提供了监测烟气中污染物的简便、有效的方法, 在烟气脱硫、脱硝系统中是不可缺少的环保设备, 但目前已安装的CEMS大都不能长期正常投运。以上对CEMS的设计、设备选型、安装等几个关键因素进行了经验性阐述, 以减少CEMS运行故障及降低CEMS的投资成本, 为系统的经济运行打下基础。

参考文献

[1]燃煤电厂烟气排放连续监测系统订货技术条件[D].DL/T 960-2005.中国电力出版社, 2005.

烟气连续检测系统 篇8

脱硝CEMS系统与脱硫CEMS系统相比, 脱硝装置在电除尘 (或袋除尘) 装置之前, 而脱硫装置在除尘装置之后。由于安装位置发生了变化, 因此脱硝装置的运行工况跟脱硫装置相差极大。运行工况的变化给按脱硫CEMS技术标准生产的, 而实际运用到烟气脱硝装置的CEMS运行产生比较的问题。由于脱硝CEMS系统安装位置的前移, 脱硝CEMS系统运行环境将比脱硫CEMS系统更为恶劣, 脱硝装置将面临着高温、高粉尘、高负压等一系列的问题[3]。

CEMS系统是脱硝设施很重要的一个辅助系统, CEMS系统是否正常工作关系到脱硝设施的安全、稳定运行。在实际应用中CEMS系统经常会出现问题, 解决好这些问题是脱硝稳定运行的保障。

鉴于该系统越来越重要, 其测定数据极有可能成为将来总量收费的依据, 因此, 寻找问题所在, 提出相应的对策建议, 以保证CEMS装置长期稳定的运行, 这是非常必要的[4,5,6,7,8]。

2脱硝CEMS系统组成

CEMS系统主要由四个部分组成, 具体如下:

(1) 气态污染物监测部分:监测烟气中的NOx、NH3浓度等。

(2) 烟气排放参数监测部分:监测烟气流速、温度、压力、氧含量等。

(3) 控制系统部分:采用PLC控制, 包括系统的采样、反吹、维护、校准、报警等的控制。同时当系统维护、反吹、校准的时候, 系统模拟量信号输出保持不变, 另外当系统处于报警的时候, 系统会根据各种报警采取相应的控制。完成数据的采集、处理, 并按相关标准要求的数据格式将相关参数上传环保部门。

3烟气脱硝系统中CEMS存在的主要问题

3.1粉尘浓度高引起的采样系统堵塞问题

脱硝系统的CEMS布置在省煤器和空预器之间, 由于烟气没有经过除尘器, 烟气中的粉尘浓度高达30g/m3, 有的甚至更高, 极易造成烟气采样系统堵塞。为了抽取烟气样气到分析仪进行分析, 在烟气抽取的过程中, 第一步要在采用探头位置设置过滤装置, 避免粉尘颗粒进入采样管, 引起采样管线堵塞, 一旦堵塞, 处理起来的难度就会很高。同样, 在测量烟气流速时, 也要考虑皮托管的堵塞问题。因而解决好采样系统中过滤器的堵塞和清理对烟气样气分析至关重要。

共性问题:

1.烟气采样系统中采样管线伴热效果差, 采样管线的伴热温度不能维持在烟气露点温度以上, 造成烟气在管内结露、在烟气中粉尘的共同作用下引起采样管堵塞。

2.因锅炉投油助燃, 烟气中的大量油烟污染并堵塞取样探头。

3.烟气中粉尘含量过大, 导致取样探头内的过滤器堵塞。

4.取样探头内的过滤器滤芯孔径的选择不合理, 孔径过大, 进入取样管线的灰尘过多。

5.采样探头中过滤网的孔径的选择太小, 增大了堵塞几率。

6.安装时, 管道弯曲半径过小或打折, 流道受阻, 产生堵塞。

7.吹扫时间间隔设置过长。

8.吹扫用压缩空气是带水、含油, 从而污染堵塞管道。

3.2分析仪因无流量而失灵

由于脱硝CEMS的工作环境相当恶劣, 可能造成取样系统堵塞, 因此分析仪会因无流量而失灵, 监测分析数据失效。

共性问题:

1.取样管道或探头堵死。

2.预处理系统内部过滤器堵塞。

3.预处理系统中冷凝器结冰, 除湿效果差;

4.预处理系统中蠕动泵故障, 冷凝器不能正常工作, 除湿效果差。

5.预处理系统中的抽气泵长时间带水运行, 烟气抽取不出。

3.3高温的问题

一般情况下, 脱硫系统入口的烟温约为115~150℃, 脱硫系统出口的烟温约为50℃ (无GGH) 。而在脱硝系统入口的烟温在310~420℃左右, 出口烟温与入口相差不大。因此, 如果采用与脱硫CEMS系统相同的测量方法, 则采样探头、皮托管流量计的取压元件, 温度仪表等需插入烟道中设备必须选用耐高温的材料, 确保其能在高温环境下安全、稳定的运行, 从而保证数据的准确性。

3.4腐蚀变形的问题

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。

共性问题:

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。

3.5分析传感器的量程以及检出限的问题

针对燃煤锅炉的实际情况, 脱硝装置前烟道内NOx的浓度在400~1000 mg/Nm3, 《大气污染物排放标准》 (GB13223-2011) 规定脱硝后的氮氧化物浓度不大于100mg/Nm3。因此脱硝装置前后NOx的检测要求传感器具有较大的量程, 并且具有较低的检测限, 确保脱硝前后NOx的检测的准确性。

同时, 为了防止脱硝过程中还原剂NH3的逃逸造成二次污染, 以及生成氨盐腐蚀下游设备, 在脱硝装置的出口设置了氨逃逸检测设备, 《火电厂烟气脱硝工程技术规范_SCR》 (HJ_562-2010) 逃逸氨的浓度不大于3 ppm, 因此对逃逸氨设备最低检测限的要求则更高, 一般要求为0.15~0.3 ppm。

4针对主要问题的解决措施

针对以上脱硝系统中CEMS系统中存在的主要问题, 提出相应的对策, 以供参考。

4.1取样管堵塞解决对策

4.1.1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℃。

4.1.2根据实际烟气成分, 选择合适的过滤器滤芯。

4.1.3安装时, 管道弯曲度要平缓, 保证流道通畅。

4.1.4吹扫频率或者间隔时间必须满足取样管基本使用要求。

4.1.5提高吹扫压缩空气品质, 确保满足要求。

4.2取样探头堵塞解决对策:

4.2.1锅炉启动投油阶段, 一直进行取样器反吹, 避免油烟进入。

4.2.2根据实际烟气成分, 选择适合的过滤器滤芯。

4.2.3定期清洗、及时维护取样探头, 如每三个月清洗维护一次。

4.3分析仪因无流量而失灵解决对策:

4.3.1取样管道或者探头防堵见前面相应的对策。

4.3.2定期检查、维护预处理系统前置烟气过滤器, 保证其正常工作。

4.3.3定期检查、维护冷凝器, 保证其除湿效果良好;定期检查抽气泵进出口管道带水情况, 及时清理, 防止抽气泵长期超负荷工作。

4.4取样管及元件腐蚀解决对策

4.4.1防止取样管路因加热温度低而结露。

4.4.2保证除湿装置的正常稳定工作。

4.4.3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。

5结语

本文简要介绍了脱硝CEMS系统的组成, 针对目前市场上的通用的CEMS系统在脱硝过程中可能存在的问题, 提出了相应的解决方案。问题解决后设备的运行情况良好, 提高了设备的使用寿命, 保证了CEMS系统长期稳定的运行, 也提高了测量的准确性, 为环保部门提供了准确的监测数据。

摘要：简要介绍了火电厂已安装的烟气排放连续监测系统 (CEMS) 的系统组成, 分析了CEMS系统运行中存在的问题, 提出了相应的解决对策。

关键词：脱硝,烟气,烟气排放连续监测

参考文献

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宝钢连续退火机组烟气余热的利用 篇9

为响应国家节能减排的号召, 有效缓解能源紧张局面, 建设节能型企业, 宝钢在余能、余热回收利用方面做了大量的工作, 如, 烧结余热回收、高炉余压发电、干熄焦余热回收发电、热轧加热炉的汽化冷却、加热炉辐射管蓄热式烧嘴技术等, 但是, 这些技术往往聚焦于高品质、技术易实现的余能余热资源上, 对于较低品位余能余热资源的回收利用较少, 宝钢还存在部分炉窑的烟气余热未回收、高品位能源作低品位的能源使用等不合理的地方。

宝钢2030带钢连续退火生产线 (CM12) 建设于1989年, 产带钢55×104t/a。机组自投产以来, 退火炉的加热段各辐射管尾部所排出的高温烟气先和冷空气混合后, 形成温度在400℃以上、流量约3×104Nm3/h左右的高温烟气, 直接由风机排入大气。高温烟气的排出不仅浪费能源, 同时, 给排烟风机的运行带来问题, 风机常年在高温下工作时, 叶片产生不同程度的疲劳, 从而产生较大的震动, 也不利于设备的稳定运行。

1 机组原余热利用系统

目前, 2030连退机组原烟气排气系统工艺流程见图1。集烟室中的烟气通过F1风机进行排放, 一部分直接排入大气, 一部分进入带钢预热系统, 然后再通过F2风机排入大气。

2030冷轧连退机组辐射管烟气的显热是相当高的, 若能将此部分烟气余热回收利用, 就可以节约能源, 降低运行费用。

2 机组余热利用工艺系统改造

烟气余热利用系统工艺流程改造见图2, 其主要包括以下3个系统。

2.1 一级换热系统

一级换热系统是将烟气中的余热回收, 产生140℃高温热水, 作为二级换热系统热载。该系统布置如下:在F2风机与D3烟气流量调节阀后的主烟气排放管道上接出一路旁通, 旁通主管管径为1 700 mm, 旁通再分为二路支路, 二路管径均为1 000 mm, 一路设置电动蝶阀+烟气-水换热器+电动蝶阀, 另一路设置流量调节阀。这二路并联, 二路烟气汇合后一起排入大气。在现有的主烟道排放管道上增设1个电动蝶阀, 在正常余热利用时, 此阀关闭, 在换热器检修时, 此阀打开。

2.2 二级换热系统

二级换热系统主要利用一级换热系统产生的140℃高温热水, 作为热载。同时, 引入2个换热器, 这2个热换器并联, 分别命名为1号、2号换热器。1号换热器为管壳式水—水换热器, 高温热水通过1号换热器, 将机组前清洗段的漂洗水加热到80℃, 纯水加热40 t/h, 换热量930 kW。不拆除现有热水槽蒸汽加热系统。2号换热器为管翅式水—空气换热器, 高温热水通过2号换热器将干燥带钢所用的常温空气加热至80℃, 换热量约175 k W。

2.3 定压系统

因为换热系统中高温热水的温度达140℃, 为保证管道中的高温热水不会汽化, 就要使高温热水管道的工作压力维持在0.5 MPa左右。补水定压系统可采用变频调速定压方式, 且变频器能够控制2台泵。根据恒压点的实测压力值与设定压力值的比较偏差, 通过调整变频补水泵的运行频率, 保证恒压点的压力恒定。当运行泵故障时, 备用泵自动投入运行, 实现故障补水。

3 机组余热利用控制系统

随着2030冷轧系统带钢产量及带钢品种的不同, 连退机组系统的混合煤气使用量不断变化, 所排放的烟气量及烟气温度也随着混合煤气使用量的不同而变化, 机组余热利用控制系统如下。

a) 一般情况下, 烟气主排放管道的烟气量为3×104Nm3/h, 温度为400℃时, 关闭旁通上的调节阀, 使烟气量全部进过旁通换热器, 进行换热;b) 当烟气量大于3×104Nm3/h或烟气温度超过400℃时, 烟气的显热超过换热器的换热量, 使烟气—水换热器产生的高温热水超过140℃。此时, 必须调节与这并联的烟气流量调节阀, 将多余的烟气通过旁路排出;c) 当烟气—水换热器发生故障时, 关闭新增旁通上的阀门, 打开主烟道上新增的电动蝶阀, 烟气沿原有烟道排出。一、二级换热系统全部停止运行;d) 当1号、2号换热器故障时, 启动原有的加热设备。同时, 烟气—水换热器的进烟量需调节。

4 结语

冷轧厂2030单元连续退火机组烟气在排往大气前通过气—水换热器产生闭路循环的高压过热水, 再利用过热水加热其他所需的能源介质, 可替代原有蒸汽加热系统, 回收热量1 500 kW/d, 按每年工作7 200 h计算, 至少可节约蒸汽1.35×104t/a。2030单元连续退火机组烟气余热的成功改造为其他机组的烟气余热利用改造提供强有力的借鉴, 这一技术值得推广。

摘要：为提高能源利用效率, 确保宝钢完成“十二五”节能目标, 宝山钢铁股份有限公司冷轧厂率先对连续退火机组的烟气余热进行利用。叙述了机组原余热利用系统的工艺流程及其缺点以及机组余热利用控制系统的运行情况, 提出, 机组余热利用工艺系统的改造方案。