煙氣在線監測火廠的應用

    國華臺山發電廠位于廣東省臺山市南部銅鼓灣。一期建設5×600MW國產燃煤發電機組，其中1-2號機組排放是公用一個煙囪，煙氣在線監系統測點位于煙囪70米平臺。下面先簡單介紹一下被測煙氣的運行工況：鍋爐引風機排出的原煙氣，通過脫硫增壓風機以及換熱器降溫后送入吸收塔，煙氣與石灰石漿液接觸混合進行化學反應，最后生成二水石膏。脫硫后的凈煙氣依次經過除霧器除去水滴，再經過煙氣換熱器加熱升溫后，經過煙氣在線監測系統檢測達到環保規定指標要求后，方可通過煙囪排入大氣。
1. 煙氣在線監測系統的安裝
1.1測點的安裝要求
    根據HJ/T75-2007《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》第6章規定中可知，有關煙氣在線測量裝置安裝有如下要求：
1.1.1應優先選擇在垂直管段和煙道負壓區域。
1.1.2測定位置應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。對于顆粒物CEMS，應設置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不少于4倍煙道直徑，以及距上游方向不少于2倍煙道直徑處；對于氣態污染物CEMS，應設置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不少于2倍煙道直徑，以及距上游方向不少于0.5倍煙道直徑處。
1.1.3測點位置要求：人工取樣孔的位置在在煙氣分析儀取樣孔下游的500mm處，流速測量系統測點安裝在煙氣污染物下游300mm外，并盡安裝在流速大于5m/s的位置。
1.2煙氣在線監測系統的安裝位置
      煙氣在線監測系統設備選擇安裝在煙囪70米平臺，設備主機及數采儀和預處理設備均集中放置在一個3000×4000mm的環保間內。取樣點在煙囪四周均勻對角分布，上下一共分為三層。第一層位于71.50M層，四個取樣點分別為：濕度、壓力、流速、濕氧，第二層位于72.50M層，四個取樣點分別為：溫度、氣體污染物、煙塵（2個），第三層位于73.20M層，四個取樣點均為人工監測取樣點，便于接受環保監督監測使用。如下圖所示：

1.3煙氣在線監測系統的電氣連接
      煙氣在線監測系統安裝在煙囪70米平臺，需從電子間鋪設電源電纜，同時在線監測系統需要把測量結果的電信號傳送回電子間，因此需要至電子間架設電源電纜橋架，并且需把設備運行參數反饋到電子間DCS柜。

2. 煙氣在線監測系統的測量參數介紹
      煙氣污染物在線監測系統是實時、連續監測煙囪污染物排放量的系統，主要針對煙氣中的煙塵（或濁度）、氣態污染物濃度（SO2、NOx、CO、CO2、O2）、輔助參數（煙氣溫度、流速、濕度、壓力、濕氧）等，從而計算電廠煙氣污染物的排放量。

2.1 煙氣取樣點
      氣體污染物取樣點的取樣探頭為德國M&C 公司的20S2026 SP2200-H/C/I/BB/F型探頭（規格：180℃ 230V.20S2026 SP2200-H/C/I/BB/F.316），取樣伴熱管路采用德國M&C公司的TYPE3-M型管路（220VAC 110瓦/米 最大長度30米 取樣管Φ8mm）雙路鋪設提高儀表可靠性。設備本身自帶壓縮空氣反吹功能，可保證設備長期穩定運行。
2.2 煙塵測量點
     煙塵測量儀采用的是英國PCME公司生產的 LMS181型煙塵分析儀表，LMS181型分析儀表的測量原理如下：激光發射單元發射的激光束經過含有顆粒物的氣流時，部分激光光束將被散射。通過鏡面收集單元收集前向散射的激光并將其反射到石英棒，由石英棒將前散射光傳到控制單元，控制單元接收到的散射光的能量與顆粒物濃度成正比，從而計算出被測氣流的顆粒物濃度，由于儀表測量光路較短，儀表抗干擾能力強。
2.3煙氣濕氧測點
      煙氣濕氧測點采用的是日本富士電機儀表公司生產的ZFK2型煙氣濕氧分析儀表，ZFK2型分析儀表的測量原理如下：利用以氧化鋯（ZrO2）為主要成分的固體電解質在高溫下只能通過氧離子的導電特性，是以氧濃度差電池的原理為基礎，測量被測氣體與基準氣體氧濃度之差所產生的電動勢的氧傳感器。此表煙氣取樣探頭采用分流式，減少了探頭及傳感器堵塞的風險。
2.4煙氣流量、溫度測點
      煙氣流量、溫度測點采用的是美國ESC公司的MDP 6500型集溫度和流量一體的測流儀，MDP 6500型勻速管流量測量儀的測量原理如下：速管流量測量傳感器是是基于皮托管測速原理發展而來的一種多點差壓流量傳感器。均速管與差壓變送器、顯示儀表、反吹裝置配套使用，可實現對圓管、矩形管道中的煙氣流量進行測量。一般情況下，煙道中的流速分布是不均勻的，為準確測量，將整個圓截面分為四個單元面積，兩個半圓及兩個半環。均速管正對流體方向有兩對正壓孔、它們分別處在各單元面積的中央，所測正壓即反映了各單元面積內流速的大小。由于正壓孔是相通的，各點正壓值經過物理平均后，由正壓引出管引至微差壓變送器的正壓接頭；在均速管背向煙氣流向一側的中央設有一個負壓孔，取出比實際靜壓低的負壓力，由負壓引出管引至微差壓變送器的負壓接頭，由此微差壓變送器能夠獲得均速管的正壓和負壓間之間的差壓值。差壓變送器所測得的差壓值與流量的平方成正比，從而實現了對管道流量的測量。
2.5煙氣分析系統
      煙氣的氣體分析（SO2, NOX, O2）采樣方法采用直接抽取加熱法。氣體分析器選用西門子公司生產的ULTRAMAT23多組分紅外氣體分析儀。測量原理：SO2、NOx測量采用NRIR不分光紅外法；O2測量采用的是電化學法。
2.6其他測點
      煙氣的濕度及壓力測點均采用西門子公司生產的濕度儀和絕壓變送器，設備安裝過程中注意汽水冷凝倒流進入設備情況，一般采用設備高于比取樣點的安裝方式。
3. 煙氣在線監測系統定期校驗
      煙氣在線監測系統投入使用后，燃料、除塵效率的變化、水份的影響、安裝點的振動等都會造成測量系統的偏移和干擾，所以設備必須要做定期校驗以保證設備運行的準確性。定期校驗應做到：
      3.1具有自動校準功能的煙塵測量儀和煙氣分析系統每24小時至少自動校準一次 儀器零點和跨度；具有自動校準功能的流速 CMS 每24小時至少自動校準一次儀器的零點或/和跨度。
      3.2無自動校準功能煙塵測量儀每3個月至少用校準裝置校準一次儀器的零點和跨度。
      3.3直接測量法煙氣分析儀每30天至少用校準裝置通入零氣和接近煙氣中污染物濃度的標準氣體校準一次儀器的零點和工作點。
      3.4無自動校準功能的煙氣分析系統每15天至少用零氣和接近煙氣中污染物濃度的標準氣體或校準裝置校準一次儀器零點和工作點。
      3.5無自動校準功能的流速系統每3個月至少校準一次儀器的零點或/和跨度。
      3.6抽取式煙氣分析系統每3個月至少進行一次全系統的校準，要求零氣和標準氣體 與樣品氣體通過的路徑（如采樣探頭、過濾器、洗滌器、調節器）一致，進行零點和跨度、 線性誤差和響應時間的檢測。
4.結語
      目前，臺山電廠1-2號機組煙氣在線監測系統運行穩定、測量準確，廣東省環保局實時了解我廠煙氣污染物排放達標監控提供保障，同時還可以通過測量參數對設備（脫硝、脫硫、電除塵、鍋爐燃燒工況）運行狀態檢查、故障診斷等。為了我們共同的藍天，共有的家園，為最終實現我國的大氣污染防治計劃，安裝煙氣在線監測系統意義重大。