CEMS在火電廠中的應用及維護

　　引言 
　　華潤電力（賀州）有限公司一期工程超超臨界機組同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置。脫硫采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置（簡稱FGD），脫硝采用選擇性催化還原法脫硝裝置（簡稱SCR）。工程建設規模為2×1000MW超超臨界燃煤機組，鍋爐排出的煙氣經脫硝后再經除塵器除塵后進行脫硫。每臺鍋爐設置兩套脫硝裝置和一套脫硫裝置。脫硫、脫硝系統不設旁路煙道。 
　　目前我司1、2號機煙氣監測系統均已穩定運行兩年。脫硫采用雪迪龍公司SCS-900C煙氣在線監測系統，脫硝采用雪迪龍公司SCS-900煙氣在線監測系統。 
　　在監測因子選擇上，我司脫硫系統原煙氣CEMS系統設計有SO2、O2、煙氣流量、粉塵、溫度、壓力監測因子，凈煙氣CEMS系統設計有SO2、NOX、O2、煙氣流量、粉塵、溫度、壓力、濕度監測因子。脫硝系統設計有A＼B側入口NOX、O2，出口NOX、O2以及出口氨逃逸。 
　　1 脫硫CEMS系統介紹 
　　脫硫采用雪迪龍公司SCS-900C型CEMS系統。每臺機組原煙氣、凈煙氣各使用一個分析儀。 
　　該系統氣體分析儀采用國產的雪迪龍Model 1080氣體分析儀，采用直接抽取樣氣的方式。分析儀采用紅外分光原理測量SO2和NOX，氧濃度原理測量O2。原煙氣測量SO2、O2，凈煙氣測量SO2、NOX、O2。該氣體分析儀提供多路4～20 mA 模擬輸出及繼電器接點輸出，信號通過信號隔離器送至PLC（通訊送至上位機至環保數據采集平臺）、DCS（運行人員監控）以及RTU（送至電網中調監控）。 
　　粉塵監測采用雪迪龍MODEL 2030顆粒物濃度監測儀，采用了激光后向散射測試原理進行測量，為防止探頭鏡片積灰影響測量，分析儀采用壓縮空氣不停進行吹掃。粉塵儀輸出4～20mA信號通過信號隔離器送至PLC、DCS以及RTU。 
　　流速測量采用了皮托管流量計測量，測量流速范圍為0～40m/s，采用西門子微差壓變送器，并設計有壓縮空氣和反吹電磁閥，為防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每4個小時進行一次反吹。變送器輸出4～20mA信號送至信號隔離器送至PLC、DCS以及RTU。 
　　濕度測量采用Model 2061，采用在線阻容式高溫煙氣水分儀，安裝在CEMS控制柜，抽取的樣氣首先進入濕度儀再進氣體分析儀。濕度信號經信號隔離器送至PLC、DCS以及RTU。 
　　每臺機組脫硫配備一臺上位機，采用臺式電腦，配置有加密狗及DAS監控軟件，實現CEMS系統數據監控和計算，并實現歷史數據存儲、報表生成等功能，同時實時向環保部門的數據采集平臺上傳數據。 
　　樣氣預處理采用兩級制冷器進行煙氣冷卻，制冷器控制溫度在2～5度，每一級制冷器設置一臺蠕動泵排放冷凝水，經過冷凝干燥處理的煙氣經過采樣泵送到分析儀進行分析。為防止冷凝系統排水不暢或故障導致煙氣含水，系統中還增加了一個過濾器，并在分析儀進口處增加了一個保護過濾器。過濾器有遇水變色的功能，一旦變色須及時更換。 
　　2 脫硝CEMS系統介紹 
　　脫硝采用雪迪龍公司SCS-900型CEMS系統。測量A/B側入口、出口的NOX和O2， 以及 A/B側出口氨逃逸，每臺機組使用4臺U23氣體分析儀和1臺雙通道LDS6 激光分析儀。 
　　NOX和O2的測量采用原裝進口的U23氣體分析儀，同樣采用直接抽取樣氣的方式。測量原理和脫硫雪迪龍Model 1080氣體分析儀一致，只是在操作界面上U23是英文界面，而Model 1080采用中文界面。NOX、O2信號通過信號隔離器送至DCS，再由DCS送至RTU。 
　　氨逃逸的測量采用西門子LDS6 激光分析儀。需要在煙道的前后面安裝發送端和接受端，煙道受熱膨脹以后探頭角度可能發生偏移，需要重新調整角度。系統配置了吹掃風機，24小時不停進行吹掃，起到冷卻和防止積灰作用。測量信號通過信號隔離器送至DCS，再由DCS送至RTU。 
　　為滿足環保需要于2013年對系統進行升級，增加上位機實時上傳監測數據至環保監測平臺。 
　　3 系統應用和管理 
　　脫硫系統采用了一拖二監控方式，即一套原煙氣、一套凈煙氣系統布置在一個分析小屋內，采用同一臺上位機進行監控的方式。在數據上傳上，也采用了同一套數據上傳裝置進行數據上傳。 
　　脫硝設計階段由于沒有環保上傳要求，所以并沒有采用上位機，數據直接上傳到DCS進行監視和管理。于2013年增加上位機、上位機管理軟件以后實時記錄并上傳上傳監測數據至環保監測平臺。 
　　在系統運行中，日常巡檢是較為必要的，巡檢項目一般包括現場設備巡檢和分析小屋內設備巡檢兩部份。現場設備巡檢周期一般都是1周1次，主要巡檢伴熱管線固定情況及外觀、煙塵儀、采樣探頭安裝和加熱情況、皮托管流量計安裝和反吹管路情況等，分析小屋內設備巡檢每天一次，主要檢查伴熱管加熱情況、蠕動泵運行情況、取樣泵運行情況、煙氣取樣流量值、主要參數值、數據上傳情況等。 
　　為了保證系統測量的準確性，減小零點漂移，系統設計了自動零點標定功能。由于脫硫采用國產分析儀漂移較大標定周期設置為2個小時一次，脫硝標定設置為4個小時。每標定兩次，PLC進行一次探頭反吹。同時，脫硫每周進行一次手動量程標定，脫硝每半個月進行一次手動量程標定。 
　　在管理上，CEMS系統制定了專門的管理制度并上墻管理，同時上墻進行管理的還有巡檢記錄、標定記錄、故障處理記錄、操作維護記錄、易耗品消耗記錄、檢修規程等。這些記錄臺帳都要求按真實情況認真填寫，對于維護記錄、標定記錄等，同時制定了填寫規范。 
　　4 系統存在問題和改進建議 
　　雪迪龍CEMS系統是一套較為成熟的煙氣在線分析系統，具有較高的可靠性、準確性，但依然有部分細節問題值得改進，主要如下： 
　　（1）國產的Model 1080氣體分析儀漂移較進口的西門子U23要大。 
　　（2）脫硝的氨逃逸可考慮取消風機，改用壓縮空氣。 
　　（3）脫硫的皮托管吹掃電磁閥可考慮改成帶手動裝置的電磁閥，便于現場手動吹掃皮托管，減少維護工作量。 
　　5 結束語 
　　CEMS煙氣連續監測系統已在火力發電廠中得到廣泛應用，在線監測了電力生產過程中產生的污染氣體，有利于運行人員及時調整與監控脫硫、脫硝、除塵等環保設施的運行狀態，加強達標排放管理。對于排放點的有效監測與管理有著積極而重要的意義。