火电厂脱硝烟气在线监测系统升级改造

[摘 要]随着工业化进程的发展迅速和人民生活质量的不断提高，大气污染以成为人们密切关注的话题。大气污染物主要包括二氧化硫和氮氧化物，脱硝指的就是除去烟气成分中的氮氧化物。火电厂脱硝系统的安装已被列入国家“十二五”减排计划日程。我厂已先后安装了1-4号锅炉脱硝反应器装置，并配置了相应的烟气在线监测系统。随着国家环保局对火电厂NOx排放标准不断提高，早先安装的烟气在线监测系统升级改造势在必行。本文针对沧东电厂4号机组脱硝烟气在线监测系统升级改造的必要性和实施进行了阐述。

[关键词]CEMS；NOx；倒挂

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0067-01

一、背景介绍

我公司一期工程为两台2×600MW亚临界燃煤发电机组，分别为1号机组、2号机组。二期工程为两台2×660MW超临界燃煤发电机组，分别为3号机组、4号机组。3号机组于2009年3月投入商业运行，脱硝系统同主机同步建设，同时投入运行。脱硝选择性催化还原技术（以下简称SCR），同时配备了一套烟气在线监测系统（以下简称CEMS）。1、2、4号机组与2013年初陆续安装了脱硝装置，采用的也是SCR技术，同时配备了一套CEMS系统。每套脱硝CEMS系统共安装有4套烟气在线监测系统，用来测量脱硝系统A、B侧出、入口NOx、O2浓度。1、2、3号机组脱硝CEMS系统测量方法：NOx为直接抽取式红外差分光学吸收光谱法；O2为电化学法。4号机组脱硝CEMS系统测量方法：NOX为直接抽取式紫外差分光学吸收光谱法；O2为氧化锆法。

二、脱硝CEMS系统升级改造的必要性

1、原CEMS测量系统的缺点

（1）故障率

由于烟气取样系统即使全程敷设了伴热带，温度也达不到炉膛300多度的温度。因此烟气会在取样系统中结露成一小部分的水。烟气中氨气、SO2和水会发生反应生成亚硫酸氢氨。化学方程式为NH3+SO2+H2O――NH4++HSO34，2NH3+SO2+H2O――（NH4）2SO3。亚硫酸氢氨呈白色，会敷在测量池上形成一层白色的膜，大大降低了紫外差分光学的光谱能量，导致分析仪测量的NOX值不准。由于亚硫酸氢氨极易溶于水，这样就需要维护人员定期观察发现光谱能量值，发现降低时，用水清洗测量池。实践经验告诉我们，清洗时间大约间隔15天，这样一来大大降低了烟气在线监测数据的有效和准确性。

（2）故障处理时间

4号机组脱硝原CEMS测量系统没有烟气预处理系统，全程高温伴热180℃。系统出现故障时，为了防止高温烫伤先得停止加热，待冷却后方可动手处理。故障处理完，待温度达到设定180℃时，系统才开始工作，期间加热时间超过1小时。综合计算处理故障时间总计3个小时。大大降低了烟气在线监测数据的实时性。

2、仪表量程的选型

4号机组脱硝CEMS分析仪NOx物理量程为400mg/m3，当时国家火电厂大气污染物排放标准为NOx不大于100mg/m3。仪表量程和测量精度都符合并满足《火电厂烟气排放连续监测技术规范》。现阶段随着国家“十二五”绿色减排计划的日益跟进和国华电力绿色发电计划的实施，我厂大气污染物排放新的标准为NOx不大于80mg/m3，因此我们需要也有必要提高CEMS分析仪的NOx测量精度。我厂正常工况下锅炉烟气中NOx含量只有150mg/m3左右，因此选择NOx小量程、高精度的分析仪势在必行。

3、NOx倒挂问题

所谓NOx倒挂问题是指烟气在线监测系统中显示的脱硫系统出口NOx浓度略大于脱硝系统出口NOx浓度。脱硝系统投运以来，一直存在脱硫系统出口NOx浓度比脱硝系统出口浓度偏高的现象。对脱硫系统烟气分析仪通入标气后，显示准确，同样对脱硫系统烟气分析仪通入标气后显示也是准确的。每个季度河北省环境监测中心站出具的比对监测结果显示，脱硫净烟气NOx测量值均在误差允许的范围内。而在脱硝系统做试验时由河北省电研院对脱硝出口NOx测量值跟烟气在线监测系统测量值比较接近。经过长时间的测试、试验和比对，倒挂现象的原因为脱硝系统出口烟道较短，烟道内NOx混合不均匀，而CEMS测量的是烟道内某一点的NOx浓度，不具有代表性。

由于国家环保局在线监测的数据是以脱硫出口烟气NOx浓度为标准，而我厂是以脱硝出口NOx浓度来调节喷氨量。这样就会出现由于调节不及时导致脱硝出口NOx浓度没有超标而脱硫出口NOx浓度超标的现象。这个问题长期以来一直困扰着运行人员。所以脱硫系统出口NOx与脱硝系统出口NOx倒挂的现象有必要进行解决。

结合以上三点分析，脱硝烟气在线监测系统升级改造势在必行。

三、脱硝烟气在线监测系统升级改造的实施

1、减少CEMS测量系统的故障率

脱硝CEMS系统增加一套烟气取样冷却装置，即冷凝器和蠕动泵。冷凝器的功能为给烟气降温和出去烟气中的水分，蠕动泵的功能是将冷凝器产生的水排走。将冷凝器安装在烟气取样管线进入分析柜入口处，保证烟气第一流程先经过冷凝器。从而使烟气中少量的亚硫酸氢氨溶于水后排走，不会在污染测量池。烟气经过冷凝后温度降低，如果出现故障时可以及时上手处理不会耽误故障处理时间。

2、提高仪表精度

上文提到我厂正常工况下锅炉烟气中NOx含量只有150mg/m3左右，因此选择了NOx浓度量程为0―300最为合适。

3、解决NOx倒挂问题

在空预器入口的水平烟道顶部取样，抽入4根取样管后将烟气汇合到母管。母管接入空气预热器的出口烟道。利用烟道的压力差，使得烟气自然流动。在母管上安装烟气采样探头，用来测量。由于插入了4根采样管，且每根采样管上均开有3个小孔，这种采样方式将使得烟气的混合将更加均匀。测量值更具有代表性。改造后倒挂现象消失。

四、脱硝烟气在线监测系统升级改造后的成效

自1月份4号机组脱硝烟气在线监测系统升级改造后，CEMS系统运行稳定，0故障率。脱硫系统出口NOx与脱硝系统出口NOx浓度基本一致，倒挂现象消失。

蓝色曲线为脱硫出口NOx浓度，紫色曲线为A反应器出口NOx浓度，黄色曲线为A反应器出口NOx浓度。

参考文献

[1] 沧东电厂运行规程.

作者简介

田晓男、男、1983年9月1日出生、2006年7月毕业于河北大学、理学学士、毕业就职于河北国华沧东发电有限责任公司、目前从事维护部热控专业、检修工、主要研究脱硫、脱硝环保。