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超低排放改造機組CEMS現狀分析與改進措施

文檔作者：汪鑫文檔來源：中國大唐集團科學技術研究院有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年12月15日
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第二十卷第三期 安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報 2015年9月
Vo1．20，No．3 JOURNAL OF ANHUI ELECTRICAL ENGINEERING PROFESSIONAL TECHNIQUE COLLEGE September 2015
超低排放改造機組CEMS現狀分析與改進措施
汪 鑫
(中國大唐集團科學技術研究院有限公司 華東分公司，安徽 合肥230031)
摘 要：在《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》與GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放
標準》施行的背景下，超低排放技術被廣泛運用，隨之帶來的是CEMS測量準度與精度不能滿
足超低排放技術的需求，文章從CEMS測點代表性與顆粒物監(jiān)測準確性兩個方面結合現場監(jiān)
測數據來說明CEMS改進的必要性和措施。
關鍵詞：CEMS；超低排放；測點代表性；顆粒物
中圖分類號：TK223．27 文獻標識碼： A 文章編號： 1672—9706(2015)03．0065—04
ysis and Im provem ent of CEM S in Ultra Low Emission
Transformation Coa1．Fired Power Plant
ⅣG n
(China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Co．，Ltd．
Eastern China Branch，Hefei 23003 1，China)
Abstract：Ultra low emission technology is widely used in the background of”coal—fired power plant ener—
gY conservation and emission reduction upgrading and transformation plan”and GB 1 3223—20 1 1”thermal
power plant air pollutant emission standards”，at the same time，the degree and accuracy of CEMS measurement
can not meet the demand of ultra low emission technology． This paper illustrat
and measures of improving CEMS from two aspects on the behalf of CEMS measure point
late matter monitoring accuracy．
Key words：CEMS；ultra low emission；behalf of measure point；particulate matter
1 CEMS簡介
CEMS(continuous emission monitoring system)，是指對大氣污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物進行
濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測并將信息實時傳輸到主管部門的裝置，被稱為“煙氣自動監(jiān)控系統”，亦稱“煙
氣排放連續(xù)監(jiān)測系統”或“煙氣在線監(jiān)測系統”。CEMS系統在火電行業(yè)有著廣泛的應用，隨著《排污費
征收使用管理條例》和新《火電廠污染物排放標準》的頒布，兩者均要求安裝CEMS，并規(guī)定CEMS數據
作為執(zhí)法的依據。如今CEMS在火電行業(yè)中的安裝使用率達到90％ ，對于顆粒物污染物、氣態(tài)污染物、
煙氣溫度、濕度、壓力等數據均可做到實時監(jiān)控，也極大的方便了環(huán)保部門的監(jiān)管和廠方的優(yōu)化運行
管理。c。
2 新政策下CEMS現狀分析
2014年國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局三部委聯合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》(以
下簡稱《計劃》)，《計劃》中要求：東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組
收稿日期：2015．06—10
作者簡介：汪 鑫(1987一)，男，安徽安慶人，大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司專業(yè)工程師。
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安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報 第二十卷第三期
排放限值，中部地區(qū)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達
到燃氣輪機組排放限值?！队媱潯芬蟮娜济簷C組排放限值相對于GB13223—2011《火電廠大氣污染物
排放標準》中排放限值要求更加嚴格，燃煤電廠超低排放技術改造已成大勢所趨，各種先進技術層出不
窮，各電廠改造捷報頻傳。
改造成績是可喜的但是新技術對CEMS設備帶來的問題也十分明顯。很多電廠CEMS測點不具有
代表性，脫硝出口、脫硫進口、脫硫出口NO 濃度發(fā)生了不符合邏輯，甚至倒掛的現象。另外低排放限
值對于現有CEMS設備測量精度和準度要求十分嚴格，研究指出，現有燃煤電廠CEMS測量技術的誤差
限，特別是對低濃度顆粒物(超低排放要求顆粒物排放限值為5mg／Nm )測量的誤差限，原有的CEMS
設備難以滿足超低排放下的顆粒物排放監(jiān)測及監(jiān)督。以下對CEMS存在的測點代表性與顆粒物監(jiān)測準
確性兩個比較常見問題作出分析。
3 CEMS測點代表性
CEMS測點是否具有代表性，是否能反映整個煙道的真實情況，事關運行人員對設備的實時調整，
在燃煤電廠中普遍存在著脫硝出口、脫硫入口、脫硫出口之間的NO 濃度關系不符合邏輯，偏差大。有
部分電廠由于急于投運脫硝裝置以盡快拿到脫硝電價，所以脫硝人口氣流均布裝置沒有來得及完善，脫
硝廠家在168后幾乎沒有進行噴氨裝置優(yōu)化，導致脫硝出口NO 濃度分布極其不均勻。以A廠為例，A
廠2號機組脫硝出口NO 測點位于煙道側面，測點探桿深入煙道的長度大概為1．0m，表1、表2分別為
脫硝A、B側CEMS顯示NO 值與每個測孔參比值的比較。
表1 脫硝A側出口煙道NO 比對(單位mg／Nm’)
由表1、表2可以看出，A、B側NO 濃度相對標準偏差(CV)分別為26．4％ 、41．2％ ，遠遠高于設計
值的15％ ，說明NOx濃度場分布極其不均勻。脫硝A、B側出口CEMS顯示值與參比值平均值差距較
大，CEMS測點不具有代表性，不能反應煙道的真實情況，為了讓煙囪人口NO 濃度控制在50mg／Nm
以下，運行人員只能通過煙囪人口CEMS值或經驗來間接調節(jié)脫硝裝置的噴氨量，這樣易造成某一側還
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汪 鑫：超低排放改造機組CEMS現狀分析與改進措施
原劑的過量噴射、氨逃逸超標，甚至造成空預器的堵塞。
有的電廠CEMS測點由于空間場地的限制沒有遵守HJ／T 75-2007《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測
技術規(guī)范》中關于固定污染源CEMS安裝位置要求，測定位置常常距離煙道彎頭和斷面急劇變化的部
位過近，這些部位煙氣流場極其不穩(wěn)定，易發(fā)生湍流，導致此處NOx濃度分布極不均勻，此處作為CEMS
測點的安裝位置無法反映整個煙道的真實情況，造成顯示結果失真。
對于CEMS測點不具有代表性的問題，目前有兩種解決方案。一種是將CEMS采樣探頭移位至與
煙道平均濃度接近的測孔(需通過全面摸底測試找到最適合的測孔)，并加長采樣探頭長度，防止因測
孑L氣密性問題帶來的數據失真。此種方案投入成本較小，也較好操作，但是由于煙氣流場的不均勻性，
在負荷、煤質變化的情況下，能否持續(xù)的具有代表性還需再進行相關實驗進行驗證。另外一種方案是增
加脫硝出口、脫硫入口NO 取樣探頭的數量，采用單側多探頭取平均值的方式，每個煙道分別安裝多套
獨立的取樣系統。各采樣裝置和預處理裝置同時運行，功能完全獨立，每路獨立抽氣，供氣均勻，每路安
裝均有流量計，以此來監(jiān)控每路氣流量狀態(tài)，處理后的氣體經過集氣室混合后進人分析儀。改造前需根
據相關測試結果，重新選取CEMS探頭測點位置，移位到NO 含量能反映NO 平均值的測孔，以保證
NO 測量的代表性和準確性。 此方案能較準確的反應煙道的平均濃度值，缺點是增加采樣裝置，成本
投入增大，維護量增大，而且采用此方案之前需咨詢當地環(huán)保部門，需得到其認可后再做改造。另外脫
硝CEMS測點的問題還可以間接地通過進行流場優(yōu)化試驗與噴氨優(yōu)化調整試驗來改變脫硝出口NO
濃度場的均勻性。
4 CEMS顆粒物監(jiān)測子系統的問題與改進
4．1 CEMS顆粒物監(jiān)測子系統測量準確性問題
目前電廠顆粒物CEMS測量手段主要是光散射法(占比約79．3％)和濁度法(占比約19．4％ )，其
測量誤差主要來自儀器的直接測量誤差、手工采樣進行相關檢驗帶來的間接誤差，儀器無法按照規(guī)范定
期校零、跨度帶來的漂移誤差等。特別在脫硫出口高濕度、低濃度、低溫度的條件下，原有CEMS顆粒物
監(jiān)測設備易發(fā)生光學鏡片受到污染而造成煙塵超標或不準確的現象。
目前適用于脫硫出口煙氣環(huán)境的顆粒物監(jiān)測新技術有動態(tài)濁度法、光后散射法、抽取式測量法 。
(1)動態(tài)濁度法。動態(tài)濁度法測量的結果是跨越煙道的線濃度，該方法的優(yōu)點是在光學鏡片被污
染至90％ 的情況下仍可正常工作，減小了維護量，缺點是在線校驗比較困難，儀表的檢出限為
2．5mg／Nm ，對于采用超低排放技術的機組還是捉襟見肘。
(2)光后散射法。光后散射法優(yōu)點是安裝與在線校驗很簡單，與煙氣實際顆粒物相關性高，儀表的
檢出限為0．5mg／Nm ，缺點是對煙氣結露敏感，這也是所有光學監(jiān)測儀的共性。
(3)抽取式測量法。該法通過連續(xù)抽取濕煙氣加熱后送入光學室測量。該方法的優(yōu)點是在線校驗
工作操作簡單，無需吹掃，煙氣濕度對測量結果無影響，檢出限為0．25mg／Nm ，缺點是儀表價格昂貴，
儀器維護量也較大。
比較以上三種方法，抽取式測量法對低濃度、高濕度、低溫度環(huán)境有著良好的適用性。采用超低排
放技術的機組推薦使用抽取式測量法儀表。
4．2 提高顆粒物人工監(jiān)測準確度
根據HJ／T 75-2007{固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范》規(guī)定，當地環(huán)保技術主管部門每年不
定期地對煙氣CEMS技術性能指標至少進行一次比對監(jiān)測，《國家監(jiān)控企業(yè)污染源自動監(jiān)測數據有效
性審核辦法》中規(guī)定對國控企業(yè)污染源自動監(jiān)測設備日常運行每季度考核1次，考核內容包括比對監(jiān)
測、制度執(zhí)行情況以及設備運行情況檢查等?？己瞬缓细竦?，國控企業(yè)應當嚴格按責任環(huán)保部門的要求
限期整改。
比對監(jiān)測作為數據有效性審核的手段，應盡可能的提高比對監(jiān)測的準確性，為電廠提供可靠的數據
參考?，F今比對監(jiān)測顆粒物采樣使用的是玻璃纖維濾簡稱重法，通過計算采樣前后濾筒的重量差和采
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安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報 第二十卷第三期
樣流量來得出煙氣中顆粒物的濃度。提高稱重法準確度的關鍵是完善采樣、稱重過程中的細節(jié)，減少因
濾筒損失或污染而帶來的誤差。
(1)濾筒在生產運輸過程中因顛簸擠壓造成濾筒表面內壁破損或掉渣，使用前應嚴格檢查每一支
濾筒，用洗耳球吹掃掉渣，有破損的濾筒棄用，并將檢查合格后的濾筒每支用單獨塑封袋保存，防止二次
掉渣。
(2)為了防止采樣槍結露污染濾筒，采樣槍裝載濾筒前應對其充分預熱5～10分鐘。預熱過程中
注意采樣嘴需與氣流方向相同，以免采樣槍吸人煙氣中的顆粒物。
(3)稱量過程應嚴格按照恒重法原則。電力行業(yè)相關規(guī)定對恒重的定義：連續(xù)兩次烘干或灼燒后
的質量，其差值不超過4-0．0004g。0．0004g的差值反映在顆粒物濃度計算中能造成1．3mg／Nm 左右的
誤差，在超低排放顆粒物限值為5mg／Nm。的情況下，此等誤差對測試結果影響巨大，恒重法需嚴格
執(zhí)行。
(4)有條件的情況下，推薦使用高溫伴熱采樣一濾膜整體稱重法的煙塵采樣儀進行監(jiān)測，提高監(jiān)測
數據準確度。
5 結語
CEMS作為目前公認的可以真實、實時統計電力環(huán)保數據的技術手段，必須在煤電升級改造潮中與
時俱進，不斷完善，做好環(huán)保部門的“千里眼”，更優(yōu)質地服務于電廠。
參考文獻：
[1]王強．煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(CEMS)監(jiān)測技術及應用[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2015．
[2]王奇?zhèn)ィ?00MW 機組脫硝CEMS環(huán)保系統的優(yōu)化及實踐[J]．安徽電力，2013(12)．
[3]李大鵬．CEMS設備在“近零排放”下的選型分析[c]．燃煤電廠“超低排放”新技術交流研討會論
文集，2014．
[責任編輯：程蓓]
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