近年來(lái)，火電機(jī)組在《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—2011)的基礎(chǔ)上，實(shí)行“超低排放”，出口SO2濃度控制≤35mg?m-3。因濕法脫硫CEMS取樣氣中的SO2易溶于取樣管內(nèi)的冷凝水，生成不穩(wěn)定的亞硫酸鹽，再次分解成SO2和水這一互逆反應(yīng)，在超低排放工況下，脫硫出口SO2濃度低，CEMS反吹后SO2測(cè)量數(shù)據(jù)跳變，甚至超標(biāo)的問(wèn)題更加明顯和多發(fā)。本文以華北某火電廠為例，根據(jù)數(shù)據(jù)跳變不受運(yùn)行控制這一特性，從儀表測(cè)量、樣氣預(yù)處理、現(xiàn)場(chǎng)安裝，運(yùn)行調(diào)整等方面全面排查、詳細(xì)分析，準(zhǔn)確找到導(dǎo)致數(shù)據(jù)跳變的冷凝水點(diǎn)。采取規(guī)范取樣管敷設(shè)，減少冷凝水積存和優(yōu)化反吹程序，保證濾芯吹掃效果等有效措施，最終解決反吹后數(shù)據(jù)跳變的問(wèn)題，保證測(cè)量準(zhǔn)確，提升脫硫裝置可靠運(yùn)行度，讓企業(yè)順利拿到超低排放電價(jià)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

0引言

2011年7月國(guó)家發(fā)布了火電大氣污染物超低排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求燃煤機(jī)組的大氣主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到天然氣燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)。華北某電廠于2016年新建投產(chǎn)，處于京津冀環(huán)保重地，在滿足現(xiàn)行國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步自我加壓，實(shí)施更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1：

表1：污染物排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS），是指對(duì)大氣污染源排放的氣態(tài)污染物（SO2、NOx等）和顆粒物（煙塵）進(jìn)行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測(cè)并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)街鞴懿块T的裝置。正常運(yùn)行的CEMS數(shù)據(jù)是環(huán)保部門進(jìn)行超低排放是否達(dá)標(biāo)、排污申報(bào)核定、總量控制、排污費(fèi)征收等環(huán)境管理的依據(jù)。在脫硫裝置運(yùn)行可靠的情況下，SO2濃度能否準(zhǔn)確測(cè)量，CEMS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定，直接關(guān)系到企業(yè)能否拿到超低排放電價(jià)，與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)的形象直接相關(guān)。

1FGD裝置出口CEMS系統(tǒng)介紹

華北某電廠采用濕法脫硫技術(shù)，F(xiàn)GD出口CEMS安裝在濕式電除塵后。煙氣SO2采用抽取式紅外氣體光譜法測(cè)量。分析儀為SIEMENS公司ULTRAMAT23。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1：

圖1-出口CEMS系統(tǒng)取樣結(jié)構(gòu)

圖2-取樣探頭由過(guò)濾器

煙氣經(jīng)過(guò)取樣探頭、電加熱采樣管線和冷凝器由取樣泵抽取至分析儀。取樣探頭由過(guò)濾器（碳化硅陶瓷2um孔隙，見(jiàn)圖2）、加熱裝置組成。取樣探頭還設(shè)計(jì)有一個(gè)可復(fù)用的反吹清掃口（用清潔的壓縮空氣吹掃附在管筒過(guò)濾器外表面的浮塵，將其吹掃回?zé)煹溃?。為保證從取樣點(diǎn)到分析柜傳輸中樣氣不冷凝，避免SO2損失，保證樣氣管通暢，取樣探頭及取樣管線均采用加熱方式（溫度：120～140℃），樣氣進(jìn)入分析柜后，通過(guò)兩級(jí)壓縮冷凝器對(duì)樣氣快速冷凝（溫度+5℃）以滿足分析儀要求。當(dāng)零點(diǎn)校準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)停止取樣，樣氣通路關(guān)閉，標(biāo)零空氣接通，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。 

2脫硫出口CEMS反吹后SO2數(shù)據(jù)跳變問(wèn)題描述

01機(jī)組脫硫運(yùn)行一段時(shí)間后，出口CEMS吹掃結(jié)束，數(shù)據(jù)釋放后（吹掃時(shí)，CEMS數(shù)據(jù)自保持）SO2濃度會(huì)跳變，甚至超標(biāo)（大于35mg/Nm3）的問(wèn)題。但NO、O2濃度數(shù)據(jù)釋放后，無(wú)跳變。期間通過(guò)提高供漿量和增加漿液循環(huán)泵的運(yùn)行調(diào)整，均不能降低出口SO2濃度。持續(xù)10～20分鐘后，出口SO2數(shù)值會(huì)慢慢變?yōu)?mg/Nm3，然后調(diào)整供漿量和漿液循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量至吹掃前工況，出口SO2數(shù)值會(huì)維持在5～10 mg/Nm3之間。問(wèn)題實(shí)例：11月15日17時(shí)33分，01機(jī)組脫硫出口CEMS自動(dòng)反吹后，出口SO2濃度由2 mg/Nm3突變至20 mg/Nm3，然后慢慢升高至35mg/Nm3以上。調(diào)整及數(shù)值跳變曲線見(jiàn)圖3：(藍(lán)色：SO2濃度；粉紅：吹掃信號(hào)；綠色：標(biāo)定信號(hào))

圖3-出口CEMS吹掃后SO2數(shù)值跳變曲線

表2：出口CEMS吹掃后SO2數(shù)值跳變曲線說(shuō)明

◆期間機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在315MW，入口SO2濃度維持在2720±30 mg/Nm3。

3SO2數(shù)據(jù)跳變分析

3.1取樣管線、伴熱系統(tǒng)異常因素影響分析

現(xiàn)場(chǎng)檢查伴熱系統(tǒng)運(yùn)行正常，伴熱溫度維持130℃；對(duì)所有接頭檢查后無(wú)脫落、破損情況；取樣系統(tǒng)氣密試驗(yàn)無(wú)泄漏；SO2數(shù)據(jù)跳變發(fā)生在CEMS反吹后，且NO、O2濃度值在反吹數(shù)據(jù)釋放后無(wú)跳變；

因此，可排除系統(tǒng)取樣管線漏氣和伴熱系統(tǒng)異常的影響。

3.2分析儀測(cè)量準(zhǔn)確性影響分析

3.2.1 分析儀通標(biāo)氣

出口SO2量程為0～200 mg/Nm3。通入89 mg/Nm3的標(biāo)氣，測(cè)量數(shù)值為88 mg/Nm3，測(cè)量誤差<5%。

3.2.2 第三方環(huán)保數(shù)據(jù)比對(duì)

2016年12月03日，對(duì)FGD出口CEMS進(jìn)行第三方環(huán)保比對(duì)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3:

表3：CEMS環(huán)保比對(duì)數(shù)據(jù)

通過(guò)標(biāo)氣測(cè)量和第三方環(huán)保比對(duì)數(shù)據(jù)，可排除分析儀測(cè)量不準(zhǔn)確因素。

3.3冷凝器出力效果影響因素分析

現(xiàn)場(chǎng)拔掉1級(jí)冷凝器前管線，分析儀表的SO2測(cè)量值降低不到0；拔掉2級(jí)冷凝器后管線,分析儀表的SO2測(cè)量值可降低至0；用水沖洗1級(jí)、2級(jí)冷凝器，恢復(fù)取樣煙氣測(cè)量。2小時(shí)之后重復(fù)拔掉1級(jí)冷凝器前管線與拔掉2級(jí)冷凝器后管線，分析儀表的SO2測(cè)量值基本均可降低至0。

分析：因冷凝器出力不好，樣氣中的水汽凝結(jié)后不能通過(guò)蠕動(dòng)泵排走，水汽就會(huì)凝結(jié)在冷凝器中。隨著樣氣的持續(xù)通入，SO2逐漸溶于水，形成亞硫酸。由于亞硫酸不穩(wěn)定，當(dāng)取樣氣中的SO2含量較低時(shí)，亞硫酸分解出的SO2就會(huì)使分析儀測(cè)量值明顯高于樣氣中的SO2含量。

冷凝器是樣氣進(jìn)入分析儀前的必經(jīng)環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期運(yùn)行，冷凝器污染物結(jié)晶和殘留含高濃度SO2的水份是不可避免的正?，F(xiàn)象。并且該部位對(duì)測(cè)量的影響效果應(yīng)是持續(xù)疊加的。向冷凝器通入潔凈空氣的零點(diǎn)校準(zhǔn)和人工清理冷凝器，都使進(jìn)入分析儀的管路更加干凈。CEMS零點(diǎn)校準(zhǔn)和反吹后數(shù)據(jù)變化曲線見(jiàn)圖4：(藍(lán)色：SO2濃度；粉紅：吹掃信號(hào)；綠色：標(biāo)定信號(hào))

圖4-出口CEMS零點(diǎn)校準(zhǔn)和反吹后數(shù)據(jù)變化曲線

根據(jù)曲線可發(fā)現(xiàn)每次的零點(diǎn)校準(zhǔn)標(biāo)定后，CEMS測(cè)量的SO2數(shù)值是變小的；而每次反吹掃后的，CEMS測(cè)量的數(shù)值是突變?cè)龃蟮摹?/p>

因此，可排除冷凝器出力效果不好的因素影響。

3.4現(xiàn)場(chǎng)安裝影響因素分析

FGD出口煙氣溫度50℃左右，煙氣含水率基本飽和。為防止取樣套管內(nèi)冷凝水存積，取樣套管需向下傾斜5°安裝。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：取樣探頭法蘭水平安裝，未按設(shè)計(jì)要求向下傾斜5°安裝。取樣探頭法蘭水平安裝，取樣探桿里的水不易自動(dòng)回流到煙道內(nèi)，當(dāng)探頭反吹時(shí)，會(huì)引起反吹前后測(cè)量值的變化。

3.4.1 無(wú)影響分析

現(xiàn)場(chǎng)取樣探桿水平安裝，無(wú)法保證全部的冷凝水回流至煙道，會(huì)存在少許冷凝水，冷凝水會(huì)吸收部分SO2。套管內(nèi)煙氣在上部，冷凝水在下部，煙氣和冷凝水不會(huì)充分接觸，因此對(duì)測(cè)量的影響有限。

3.4.2 有影響分析

部分冷凝水浸濕了取樣探頭側(cè)的過(guò)濾器，在過(guò)濾器間隙孔上形成水膜，吸收SO2，使測(cè)量數(shù)據(jù)變??；當(dāng)進(jìn)行探頭反吹后，過(guò)濾器間隙孔上形成水膜被吹干凈，實(shí)際高濃度SO2的煙氣進(jìn)入取樣管，進(jìn)入分析儀，產(chǎn)生吹掃后出口SO2濃度升高。但這種情況，通過(guò)提高供漿量和增加漿液循環(huán)泵的運(yùn)行調(diào)整，應(yīng)該可以將出口SO2濃度降低。

3.4.3 循環(huán)泵敏感性試驗(yàn)

11月15日19時(shí)，對(duì)01機(jī)脫硫出口CEMS取樣測(cè)量進(jìn)行循環(huán)泵啟/停敏感性試驗(yàn)。過(guò)程機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在315MW，入口SO2濃度維持在2720mg/ mg/Nm3±30），數(shù)據(jù)曲線見(jiàn)圖5：(紅色：SO2濃度)

圖5：脫硫出口CEMS取樣測(cè)量循環(huán)泵啟/停敏感性試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線

表4：脫硫出口CEMS取樣測(cè)量循環(huán)泵啟/停敏感性試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線說(shuō)明

試驗(yàn)得出：起/停一臺(tái)循環(huán)泵對(duì)出口SO2濃度的影響會(huì)在4分鐘左右會(huì)體現(xiàn)。但吹掃后，出口SO2數(shù)值跳變，通過(guò)提高供漿量和增加漿液循環(huán)泵的運(yùn)行調(diào)整，持續(xù)10～20分鐘出口SO2數(shù)值都不受干預(yù)。

因此，通過(guò)上述有影響、無(wú)影響及循環(huán)泵敏感性試驗(yàn)數(shù)據(jù)可排除取樣探頭法蘭未向下傾斜5°安裝因素。

3.5取消吹掃運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

12月06日CEMS廠家將取樣探頭處壓縮空氣吹掃電磁閥電源斷開（只發(fā)吹掃指令，但無(wú)壓縮空氣吹掃）。負(fù)荷在175MW至315MW之間運(yùn)行一段時(shí)間，期間,出口CEMS測(cè)量SO2濃度一直可以穩(wěn)定維持在10 mg/Nm3以內(nèi)。無(wú)數(shù)據(jù)跳變現(xiàn)象，見(jiàn)圖6：(藍(lán)色：SO2濃度；粉紅：吹掃信號(hào)；綠色：標(biāo)定信號(hào))

圖6：取樣吹掃電磁閥電源后吹掃/校準(zhǔn)變化曲線

4確定SO2數(shù)據(jù)跳變?cè)?/strong>

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)取樣探頭過(guò)濾器后管線是否存在水汽凝結(jié)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)：

(1)CEMS取樣探頭后裸漏在外未絆熱取樣管線較長(zhǎng)。(2)與取樣探頭連接近段取樣管線內(nèi)有明顯的成股水。見(jiàn)圖7。

圖7：CEMS取樣探頭外側(cè)取樣管線

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、上述分析及對(duì)探頭處的排查，反吹后出口SO2濃度升高同CEMS取樣探頭過(guò)濾器后側(cè)存在冷凝水應(yīng)該有直接關(guān)系。分析如下：運(yùn)行一段時(shí)間后，在取樣探頭過(guò)濾器后(內(nèi))側(cè)存在冷凝水，因吸收SO2變成高濃度SO2冷凝水。當(dāng)進(jìn)行探頭反吹時(shí)，將此處的冷凝水吹回到過(guò)濾器上，但未能全部吹入煙道。當(dāng)?shù)蚐O2濃度的取樣煙氣通過(guò)時(shí)，吸附在過(guò)濾器上的高濃度SO2冷凝水逐漸揮發(fā)，釋放出SO2，從而造成測(cè)量數(shù)值偏高，不受運(yùn)行干預(yù)控制。

5優(yōu)化措施及效果

5.1優(yōu)化措施

5.1.1減少冷凝水積存(1)縮短裸漏在外未絆熱取樣管線長(zhǎng)度，保證所有取樣管線均被絆熱電纜包裹，減少取樣探頭過(guò)濾器后的冷凝水存量。(2)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，調(diào)整取樣探頭向下傾斜5°安裝，減少過(guò)濾器上吸附的水份。5.1.2優(yōu)化吹掃程序，提高濾芯吹掃效果通過(guò)優(yōu)化調(diào)整吹掃周期和時(shí)間，最大化保證將取樣探頭過(guò)濾器上的冷凝水吹掃干凈。參數(shù)調(diào)整見(jiàn)表5：

表5：CEMS吹掃優(yōu)化前后時(shí)間參數(shù)表

5.2效果

通過(guò)減少過(guò)濾器后側(cè)冷凝水積存和提高過(guò)濾器吹掃效果后，每次吹掃后出口SO2濃度波動(dòng)數(shù)值在5 mg/Nm3范圍內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性得到很好提升,基本消除反吹后SO2濃度跳變的問(wèn)題。見(jiàn)圖圖8-1、圖8-2:(紅色：SO2濃度；藍(lán)色：吹掃信號(hào)；綠色：標(biāo)定信號(hào))

圖8-1：CEMS吹掃參數(shù)優(yōu)化后，吹掃后出口SO2濃度變化曲線

圖8-2：CEMS吹掃參數(shù)優(yōu)化后，吹掃后出口SO2濃度變化曲線

6總結(jié)分析

脫硫超低排放,出口SO2濃度控制比較低，出口CEMS測(cè)量SO2濃度穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性受取樣系統(tǒng)冷凝水的影響更加明顯突出。通過(guò)對(duì)整個(gè)取樣系統(tǒng)分析排查、改進(jìn)和優(yōu)化，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)投運(yùn)，實(shí)踐證明優(yōu)化后該電廠脫硫出口CEMS測(cè)量SO2濃度數(shù)值穩(wěn)定、準(zhǔn)確，脫硫裝置可靠運(yùn)行，企業(yè)順利拿到超低排放電價(jià)，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

7建議

(1) CEMS系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)位置嚴(yán)格按照《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣辦法》（GB/T16157-1996）執(zhí)行；(2) 現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求安裝，廠家規(guī)范取樣管路敷設(shè)，做好接口處管道伴熱；(3) CEMS廠家需提升煙氣取樣系統(tǒng)的預(yù)處理能力,并根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化調(diào)自動(dòng)吹掃程序。