火電廠脫硫煙氣在線監測系統運行中注意的問題

　　摘要：燃煤鍋爐脫硫在線參數監測系統是監視脫硫系統運行情況的主要裝置,也是環保部門對電廠進行檢查的重點設備,確保其正常運行是燃煤電廠的一項重要工作。本文綜述了當前脫硫在線參數監測系統運行中存在的一些問題及需采取的措施。
　　
　　國電常州發電有限公司1、2號機組脫硫系統分別于2006年6月和2006年11月投入商業運行，脫硫采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫技術，脫硫島按照一爐一塔進行設計，在BMCR工況下對全部煙氣進行脫硫，脫硫效率不低于95%，副產品為石膏。
　　
　　下面就煙氣在線監測裝置安裝維護中存在的問題及處理方案提出自己的一點看法,供大家參考。
　　
　　一、合理按排脫硫煙氣取樣監測點位置
　　
　　各電廠在基建時對脫硫系統進行設計時,基本均對脫硫效率提出明確的要求,一般至少95%以上。脫硫廠家在設計時均考慮脫硫系統（FGD）的脫硫效率，為了消除旁路門漏煙氣對脫硫效率的影響,往往將凈煙氣測試取樣點開在FGD出口凈煙道上。這樣的設計一方面不符合環保部門要求在煙囪或煙囪入口處裝設脫硫煙氣在線監測裝置（CEMS），以便對燃煤機組脫硫煙氣的排放進行實時監控的要求，另一方面不滿足電監會對綜合脫硫效率監測的要求。
　　

　　我公司#1、2機組基建時安裝有原煙氣和凈煙氣兩套煙氣在線監測裝置，其中凈煙氣取樣點在旁路檔板之內，不能真正反映煙氣排放狀況，只能反映FGD的脫硫狀況,如圖1。
　　
　　為滿足環保要求，我們利用機組檢修機會，把FGD出口凈煙氣參數取樣點移位到煙囟入口混合煙道處的水平管道處（如上圖1）,從而確保在線參數測量的是整個電廠zui終排放出口煙氣的參數,滿足了環保部門的監測要求，同時滿足了綜合脫硫效率監測的要求。
　　
　　二、合理布置取樣點,開好比對孔
　　
　　由于一般電廠為節省基建費用,煙道均較短,特別是旁路煙道與凈煙道混合后至煙囟入口的混合煙道,加上管道內部支撐、彎頭、變徑等因素造成煙道內介質流動狀態較為紊亂或出現層流。如果煙氣取樣孔只有一只孔，則此取樣點的監測數據不能代表整條煙道的變化狀況，其后果一是電廠不清楚機組脫硫系統運行的真正運行情況,二是當環保部門到廠進行比對試驗時認為表計不準,偏差大,受到環保處罰。
　　
　　為此,在原取樣孔周圍上下、左右附近至少另開各二對比對測試孔（見圖2，其中中間點為原取樣孔，其他為比對孔）。要特別注意的是，取樣點在機組運行正常時，需請專門測試單位對不同負荷工況下對每個比對孔的煙氣參數進行測試，并與CMES取樣點的參數進行比較，從中找到zui能線性反映煙氣參數變化的點后，把此點作為取樣點。
　　
　　還有一點要注意的是取樣點要在混合煙道的中心線及上下處開孔,稍偏上些,此處的中心線是指凈煙氣和旁路煙道交叉部分的中心線,而不僅是混合煙道的中心線。三、確保使用合格的零氣進行標定
　　
　　脫硫煙氣監測裝置的核心表計煙氣分析儀為化學在線儀表,化學儀表極易產生漂移,根據《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（試行）》（HJ75-2007）的規定,具有自動校準功能的氣態污染物CEMS每24小時至少自動校準一次儀器零點和跨度；其零點漂移不超過±2.5%F.S，跨度漂移不超過±2.5%F.S。其標準零氣要求含二氧化硫、氮氧化物均不超過0.1μmol/mol[SO2、NOx（以NO2計）分別為0.3mg/m3、0.2mg/m3]，零氣中含有的其它氣體的濃度不得干擾儀器的讀數或產生二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳（測定煙氣中二氧化碳時）的讀數，量程氣的要求是不確定度不超過±2%在有效期內的國家標準氣體。為了確保煙氣監測系統的準確性,確保儀器的線性，一般在線監測系統均設置了自動零位校準功能,每隔數小時就自動進行一次零點校準工作,零氣為空氣（本廠所用儀器為西門子U23）。由于增壓風機泄漏或是脫硫在線監測系統的排氣不暢或是排氣泄漏導致造成煙氣分析小室內空氣中含硫,一般可能在15mmg,甚至達到30mmg或是更多,當分析儀用此小室內空氣作為零氣進行儀表零點校準時,造成實際零位相應偏低,進而使表計顯示偏低,特別是在凈煙氣實際含硫量較低的情況下（50mmg）,將使表計誤差大大超標。
　　
　　為此我公司改用含二氧化硫、氮氧化物均不超過0.1ppm的儀用壓縮空氣，經減壓后接至系統零氣輸入口,確保了零氣中SO2含量為基本零。
　　
　　四、定期進行CMES全系統標定
　　
　　我公司脫硫煙氣在線監測系統的取樣方法是直接抽冷干法，樣氣經取樣探頭加熱、過濾、保溫后，進入加熱管線保溫，zui后經樣氣預處理系統冷凝過濾再進入分析儀進行分析處理，為了確保樣氣中成份不損失，伴熱管線處于24小時高溫加熱狀態，溫度在120℃左右，隨著加熱管線使用時間的加長，取樣管線會老化，或腐蝕或滲漏，從而對通過管道的樣氣中的SO2產生吸附作用，使監測系統產生較大的偏差。
　　
　　因此在對在線系統進行定期校準方面，除了每天對表計進行校準外，必須定期對整個在線監測裝置進行全系統校準檢查。具體要求有二條：
　　
　　1.先用零氣、標氣對分析儀進行校準。
　　
　　2.在分析儀校準準確的情況下，對整個煙氣監測系統通入標氣，檢查與標準值的偏差，如偏差較小可進行校準，否則需對輸入到煙氣小室分析儀柜的伴熱管線進行全面檢查，若管線無滲漏則說明管線老化，否則需對整條管線進行更換。
　　
　　全系統通標氣檢驗工作一般一周需做一次，全系統校驗一個月一次，伴熱管線一般兩到三年需更換一次。
　　
　　五、環保比對測試中需注意的問題
　　
　　由于環保測試取樣點與在線監測取樣點不是同一點，為了盡可能使二者的數據一致，必須盡可能減少可能影響比對數據一致性的因素，因此當環保部門到現場進行比對測試時，電廠運行要注意以下幾方面的問題：
　　
　　1.環保部門到現場比對一般采用便攜式測試儀進行測試,即在煙道取樣點處進行測試。而電廠煙氣在線監測系統是將煙氣通過取樣管線引到煙氣小室儀表柜進行測試,由于管線的影響,這就可能造成當煙氣參數改變時,環保部門測試儀數據的反映速度要比煙氣在線監測系統表計快,因此在進行比對試驗時,要盡可能保持機組負荷穩定,從而保持煙道內煙氣工況穩定,使煙氣參數穩定,這樣兩者表計數據一致性相對要好。
　　
　　2.至少使凈煙氣含硫量保持在80mmg以上，因為在線分析儀表為化學特性儀表，正常狀況下其漂移值可以有20mmg左右，如果凈煙氣含量太低，將使比對誤差大大增大，影響比對準確性。
　　
　　六、旁路開關試驗中要注意的問題
　　
　　通常情況下，大家認為在旁路門打開后，煙氣會走旁路，混合煙道煙氣含硫量及煙氣溫度等參數會很快上升到與原煙氣差不多的數值。但實際情況并非如此，由于增壓風機渦流的作用，雖然旁路檔板打開了,但大量的煙氣仍然被增壓風機吸到脫硫煙道,只有少量走旁路煙道,造成混合煙道處到取樣點測得的在線參數仍然與旁路未打開時的參數差不多或上升很少。
　　
　　因此當環保部門到現場檢查旁路檔板的運行狀況時,在旁路開足后,逐步關閉增壓風機動葉后,再停用增壓風機,這樣能確保所有煙氣全部走旁路煙道,混合煙道煙氣含硫量及煙氣溫度等參數會很快上升到與原煙氣差不多的數值。以避免環保部門認為電廠在旁路煙道上做假而進行處罰。
　　
　　七、有待商討的兩個問題
　　
　　1.根據環保部門對多個燃煤電廠脫硫檢查提出的整改要求，為了確保當脫硫設施故障時仍能準確測量高濃度煙氣及做旁路檔板試驗時或脫硫停運時檢驗脫硫系統原凈煙氣在線參數值是否一致，要求各電廠原煙氣和排放口煙氣測量儀表量程要保持一致大小。
　　
　　零點漂移、量程漂移、線性誤差、重復性等技術指標是評價分析儀表性能的重要技術指標，其性能指標均是相對分析儀器的量程而言，特別是零點漂移、量程漂移等均是相對儀器的滿量程而言，這樣如果原煙氣使用的是6000mg/m3的分析儀器，脫硫后的凈煙氣的含硫量在600mg/m3以下，這樣凈煙氣儀表的量程一般應選用2000mg/m3，這時儀表的漂移、量程漂移允許20mg/m3，但如使用與原煙氣量程一致的6000mg/m3的分析儀器時，零點漂移、量程漂移允許60mg/m3，是正常凈煙氣儀表量程的3倍。如果實際凈煙氣排放濃度為200mg/m3，小量程的表的誤差為10%，大量程的表的誤差為30%，（如果排放煙氣的濃度為100mg/m3，小量程的表的誤差為10%，在量程的表的誤差為60%），這樣的誤差在環保比對監測中不合格的可能性就大大增大。
　　
　　因此從分析儀表測量的角度來說，建議排放口的分析儀量程在1000mg/m3左右，zui大不要超過2000mg/m3。當做旁路檔板試驗時，在旁路打開且增壓風機停運后,如脫硫系統排放口煙氣在線分析儀參數接近原煙氣或超量程，說明旁路檔板是正常的，排放口SO2含量若超量程可按當時原煙氣值來計算即可。
　　
　　這一點還要與環保部門協商取得共識。
　　
　　2.關于原煙氣測點位置問題
　　
　　原煙氣測點的位置視現場煙道直管段的情況而定，因此有些電廠原煙氣測點在引風機出口到脫硫煙道處（即增壓風前）,有些電廠在增壓風機后。
　　
　　原煙氣測點在增壓風機前的情況,鍋爐運行時,即使脫硫系統停運原煙氣SO2數據顯示也基本正常,但如原煙氣檔板關閉后測原煙氣參數將很快下降。
　　
　　若原煙氣測點在增壓風機后,當鍋爐運行時,如果脫硫系統停運,原煙氣數據一般將很快降低，也有可能由于煙道密封較好時煙氣不流通,參數下降很慢；但當增壓風機停運時煙氣參數變化變化,通過這一點,環保檢查人員在進行旁路檔板試驗時很容易看出旁路檔板門是否正常。
　　
　　一般來說環保部門關心的是電廠zui終排放口的煙氣參數,對原煙氣參數環保部門不是很關心。因此,從環保檢查的角度來看,可以把原煙氣參數是否隨脫硫系統停運時正常變化作為對脫硫系統是否正常運行的輔助檢查手段。原煙氣測點在增壓風機前的，則停增壓風機、開旁路檔板時，原煙氣、混合煙氣數據應一致，否則儀表不準；如原煙氣測點在增壓風機后的,則開旁路檔板、停增壓風機時，原煙氣數據應在停增壓風機前的原煙氣數據基礎上下降，如參數無變化或者很小，說明旁路檔板或在線監測系統有異常,這也可從側面反映電廠脫硫的運行狀況。