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【中國(guó)環(huán)保在線 技術(shù)前沿】本文將通過對(duì)CEMS系統(tǒng)構(gòu)成、原理、安裝設(shè)計(jì)以及具體應(yīng)用等方面，對(duì)CEMS系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用以及工程設(shè)計(jì)分析進(jìn)行探討和研究。
1 引言
CEMS 是一種可以有效行使工藝過程檢測(cè)以及環(huán)保排放監(jiān)測(cè)職能的一種設(shè)備，在火電廠中，主要的應(yīng)用為對(duì)煙氣的排放過程進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)督以及檢測(cè)。其中，火電廠煙氣中普遍含有腐蝕性氣體、水以及煙塵等，會(huì)使得儀表面臨磨損、堵塞以及腐蝕等威脅。同時(shí)，基于各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)的出臺(tái)，對(duì)儀表提出各種要求也越來越高。
2 CEMS系統(tǒng)構(gòu)成及其原理探究
2.1 氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
此類污染物具體包括：一氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等。主要的測(cè)量方式包括：完全抽取法以及直接測(cè)量法等，現(xiàn)如今于脫硫以及脫硝項(xiàng)目中應(yīng)用為廣泛的方法為完全抽取法，同時(shí)，可將此類方法具體分為紫外吸收法以及紅外吸收法兩種，基本原理為利用氣體分子可吸收某一特定譜段中光的特性，對(duì)相應(yīng)氣體分子的衰減度實(shí)施有效測(cè)量，進(jìn)而經(jīng)由計(jì)算得出相應(yīng)氣體的實(shí)際濃度?；趹?yīng)用此類方法進(jìn)行的測(cè)量，得出的參數(shù)普遍呈干態(tài)，利用一個(gè)分析儀便能對(duì)4種及以上的氣體成分實(shí)施合理分析。
2.2 顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
現(xiàn)如今應(yīng)用較為廣泛的煙塵儀主要包括激光散射法煙塵儀以及激光對(duì)射透過法分析儀，前者僅需要合理設(shè)置于煙道的某一側(cè)，主要職能為監(jiān)測(cè)光在透過煙塵時(shí)所發(fā)生的強(qiáng)度變化情況；而后者則需要在煙道的兩側(cè)位置處實(shí)施對(duì)稱設(shè)置。同時(shí)，為了有效降低煙塵可對(duì)探頭產(chǎn)生的不良影響，可以利用空氣實(shí)施連續(xù)性吹掃。
2.3 數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理子系統(tǒng)
一般而言，在CEMS機(jī)柜中的小型PLC可有效控制系統(tǒng)的反吹以及抽氣等項(xiàng)目，同時(shí)，儀表中的信號(hào)也需要輸送至PLC中實(shí)施具體處理，即將經(jīng)由通訊接口接收的數(shù)據(jù)傳輸至CEMS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要指的為一臺(tái)含有數(shù)據(jù)處理以及采集軟件的工業(yè) PC，可依照相應(yīng)區(qū)域環(huán)保的實(shí)際需求，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施有效的統(tǒng)計(jì)以及存儲(chǔ)，并可以利用通訊口將相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)保部門中。
2.4 煙氣排放參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要是對(duì)煙氣的溫度、流量以及濕度等實(shí)施測(cè)量。其中，在測(cè)量流量時(shí)，可以應(yīng)用超聲波法等。依照相應(yīng)的規(guī)范要求，在測(cè)量濕度以及大氣壓力的過程中，可以應(yīng)用的方法包括：在線儀表測(cè)量法以及人工輸入法。一般而言，理應(yīng)通過折算氣體污染物濃度的方式，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楹趿繛榘俜种臓顟B(tài)，因此，也有必要對(duì)煙氣中的氧濃度進(jìn)行測(cè)量，可應(yīng)用電池法以及磁氧式測(cè)量法等。
3 CEMS系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)分析
3.1 安裝設(shè)計(jì)
隨著有關(guān)部門對(duì)CEMS 的安裝位置及測(cè)量提出的要求不斷增多，在實(shí)施具體的 CEMS 安裝時(shí)所需要注意的因素也越來越多。其中，安裝CEMS的區(qū)域應(yīng)具備密封性良好、振動(dòng)幅度較小等特點(diǎn)，通常來講，首先應(yīng)考慮的為煙道的負(fù)壓區(qū)以及垂直管段位置，同時(shí)，安裝區(qū)域的煙氣流速應(yīng)大于每秒五米以上。在對(duì)CEMS 實(shí)施安裝設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì) CEMS 小房位置、平臺(tái)設(shè)計(jì)以及煙道布置等方面進(jìn)行充分考量。此外，CEMS機(jī)柜與取樣點(diǎn)間的距離應(yīng)適中，一般而言，將其控制在30到60米以內(nèi)為佳。后，基于每隔一段時(shí)間就需要對(duì) CEMS 進(jìn)行比對(duì)以及檢修等操作，因此，倘若相應(yīng)區(qū)域平臺(tái)的高度不小于5米，那么就不應(yīng)考慮對(duì)其進(jìn)行直爬梯設(shè)計(jì)，而是應(yīng)進(jìn)行Z字梯或者升降梯設(shè)計(jì)。
通過對(duì)現(xiàn)存脫硫項(xiàng)目實(shí)施的分析可以得知，現(xiàn)如今的多數(shù)脫硫項(xiàng)目普遍是直接將CEMS安裝于煙囪口區(qū)域的匯總煙道中，有由于提升后期檢修工作的效率以及便捷性，但與此同時(shí)，由于此類設(shè)計(jì)中的煙道一般較短，包含異形設(shè)計(jì)，實(shí)際可以進(jìn)行CEMS安裝的區(qū)域較少，且大多無法符合流量?jī)x表的實(shí)際安裝需求。據(jù)有關(guān)文件表明，將CEMS安裝于煙囪中，有助于更快捷、的對(duì)排放污染源實(shí)施綜合監(jiān)管，所測(cè)量的流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性相對(duì)較高，但相對(duì)需要應(yīng)用的取樣管線也相對(duì)較長(zhǎng)。
3.2 具體應(yīng)用
3.2.1 煙氣脫硝項(xiàng)目
在該項(xiàng)目中，對(duì)CEMS 以及SCR 實(shí)施監(jiān)測(cè)的參數(shù)應(yīng)包括：反應(yīng)器入口以及出口處的含氧量、氮氧化物、煙氣流量，與反應(yīng)器出口的氨逃逸濃度。對(duì) CEMS 以及 SNCR 實(shí)施監(jiān)測(cè)的參數(shù)應(yīng)包括：含氧量以及濃度。同時(shí)，照比脫硫煙氣而言，脫硝煙氣存在明顯的特征為煙塵含量較高，更易導(dǎo)致探頭以及儀表等出現(xiàn)堵塞以及磨損問題。此外，由于脫硝煙氣具有的溫度相對(duì)較高，因此，所應(yīng)用的探頭理應(yīng)具備較為優(yōu)良的耐高溫性能。
3.2.1.1 煙氣流量測(cè)量
在對(duì)脫硝煙氣實(shí)施測(cè)量時(shí)，較為困難的點(diǎn)為脫硝煙道的設(shè)計(jì)普遍較為緊密，實(shí)施流量測(cè)量時(shí)的直管段長(zhǎng)度無法良好符合所規(guī)定要求；優(yōu)勢(shì)點(diǎn)為煙道中設(shè)置的脫硝系統(tǒng)普遍會(huì)優(yōu)先設(shè)計(jì)出流場(chǎng)模擬，促使后期運(yùn)行過程中的煙氣流場(chǎng)具備較高的均勻性，對(duì)提升流量測(cè)量值的準(zhǔn)確性以及可靠性具有積極影響。其中，在測(cè)量煙氣流量的過程中，需要測(cè)量的因素包括：威力巴以及超聲波等。煙氣的主要特征為靜壓較低，因此，測(cè)量?jī)x表的壓差也應(yīng)較小，所以，可以通過應(yīng)用多點(diǎn)差壓傳感器的方式，促進(jìn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性提升。此外，為了有效降低煙氣流量測(cè)量的準(zhǔn)確性較低以及誤差較大等原因?qū)刂苹芈吩斐傻牟涣加绊懀瑐€(gè)別脫硝項(xiàng)目會(huì)通過合理應(yīng)用鍋爐參數(shù)計(jì)算的方式，得出煙氣流量的具體數(shù)值，且據(jù)有關(guān)實(shí)踐表明，此類方法的實(shí)效性也相對(duì)較高。
3.2.1.2 NH3分析儀
照比脫硫煙氣流量測(cè)量而言，脫硝煙氣流量測(cè)量中對(duì)煙氣的逃逸NH3濃度進(jìn)行測(cè)量是于近年來新加設(shè)的項(xiàng)目之一。同時(shí)，NH3分析儀的種類具體包括化學(xué)發(fā)光法以及激光式，其中，在應(yīng)用化學(xué)發(fā)光法時(shí)，主要是經(jīng)由將NH3轉(zhuǎn)化為一氧化氮，進(jìn)而促使一氧化氮與三氧化氮反應(yīng)形成熒光，隨后將NH3轉(zhuǎn)換之前以及之后的煙氣中一氧化氮的流量值進(jìn)行比對(duì)，再經(jīng)由實(shí)施相應(yīng)計(jì)算得出NH3的實(shí)際流量值。通過有效利用此類方法的方式，可以同時(shí)對(duì)氮氧化物實(shí)施測(cè)量，所應(yīng)用的取樣方法為抽取法。
激光式NH3分析儀所采取的的則為直接測(cè)量的方法，無需優(yōu)先進(jìn)行取樣操作，且與此同時(shí)，由于其光程的長(zhǎng)度較短，因此，可以有效抵御相應(yīng)區(qū)域內(nèi)基于灰塵干擾產(chǎn)生的不良影響。由于鍋爐中煙道的截面較大，煙塵的濃度也相對(duì)較高，因此，在具體將此類分析儀安裝于鍋爐中時(shí)，可采取的方式包括：
，于煙道角中合理?yè)襁x2到3米的距離進(jìn)行具體安裝，同時(shí)，由此類分析儀的測(cè)量值極易受到煙道流場(chǎng)分布的影響，因此，倘若相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)分布均勻性較低，則會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的測(cè)量值缺乏較高的準(zhǔn)確性。上述為現(xiàn)如今大多脫硝項(xiàng)目廣泛應(yīng)用的方式之一。
第二，在脫硝系統(tǒng)中加設(shè)取樣風(fēng)機(jī)，便于對(duì)煙道出口位置的煙氣實(shí)施多點(diǎn)取樣操作，并于風(fēng)管中加設(shè)管段，再將NH3分析儀安裝在其中。此類方式的主要優(yōu)勢(shì)在于，取樣具有的可靠性較高，相對(duì)測(cè)量值的準(zhǔn)確度也相對(duì)較高；弊端為促使取樣風(fēng)機(jī)基于粉塵較多、溫度較高的環(huán)境下進(jìn)行連續(xù)性工作，將會(huì)大幅度縮短其實(shí)際的使用壽命，且會(huì)導(dǎo)致其用電負(fù)荷增加。
3.2.1.3氮氧化物的測(cè)量
鍋爐煙氣中具有的一氧化氮量高達(dá)百分之95。其中，CEMS系統(tǒng)可利用催化劑，促使經(jīng)過預(yù)處理以后的煙氣中存在的二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮，使得儀表所測(cè)量的為煙氣中一氧化氮的總濃度。其中，應(yīng)重點(diǎn)注意的為，相應(yīng)規(guī)定內(nèi)容中指出，應(yīng)利用二氧化氮表示氮氧化物的濃度，因此，使用上述方式進(jìn)行的測(cè)量，需要對(duì)所得出的結(jié)果實(shí)施二次轉(zhuǎn)換。此外，針對(duì)個(gè)別并未實(shí)施二氧化氮催化以及轉(zhuǎn)換的項(xiàng)目，也可以采用折算的方法實(shí)施具體計(jì)算。且現(xiàn)如今，相應(yīng)的環(huán)保規(guī)范中也并未對(duì)二氧化氮的催化以及轉(zhuǎn)換進(jìn)行明確規(guī)定。
3.2.1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
我國(guó)現(xiàn)下各地方區(qū)域的環(huán)保單位并未對(duì)脫硝裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及分析儀設(shè)置進(jìn)行明確規(guī)定。并據(jù)有關(guān)規(guī)范指出，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是CEMS系統(tǒng)中較為主要的構(gòu)成部分之一，但由于脫硝系統(tǒng)并未存在于熱電廠的尾端，因此，基于某種意義上而言，安裝于煙囪上的分析儀才是正常的鍋爐 CEMS。從對(duì)現(xiàn)如今工程設(shè)計(jì)的分析來講，一般會(huì)依照單元機(jī)組，對(duì)脫硝煙氣分析以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并優(yōu)先留出可以與當(dāng)?shù)丨h(huán)保進(jìn)行連接的接口，有助于后期脫硝電價(jià)的開展。
3.2.2 其他檢測(cè)項(xiàng)目
對(duì)鍋爐的內(nèi)部含氧量以及一氧化碳濃度進(jìn)行測(cè)量，有助于實(shí)施更為優(yōu)良的燃燒控制操作。對(duì)除塵器出口處的煙塵實(shí)施測(cè)量，有助于對(duì)設(shè)備的除塵性能以及效果進(jìn)行檢驗(yàn)，并可以對(duì)FGD入口處的煙塵測(cè)量參數(shù)加以有效應(yīng)用。針對(duì)二氧化碳以及汞而言，我國(guó)現(xiàn)如今出臺(tái)的環(huán)保法規(guī)中并未對(duì)相應(yīng)的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)操作做出明確規(guī)定，但基礎(chǔ)的研究以及試點(diǎn)工作已經(jīng)處于陸續(xù)開展的過程中。
4 結(jié)束語
綜上所述，為了有效降低現(xiàn)如今存在的多種環(huán)境污染問題對(duì)于我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展產(chǎn)生的不良影響，對(duì)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施有效的分析至關(guān)重要，有利于大幅度降低火電廠煙塵排放造成的諸多不良影響，因此，在具體應(yīng)用CEMS系統(tǒng)時(shí)，需要注重積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而促使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用質(zhì)量提升，有助于更充分的發(fā)揮出CEMS系統(tǒng)的實(shí)效性。
原標(biāo)題：【技術(shù)匯】CEMS系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)分析
