生物质电厂烟气排放连续监测系统的设计选型探讨

张永霞

摘要：通过对平邑鲁电生物质电厂烟气排放连续监测系统（简称CEMS）的组成、设计选型和安装要求的介绍，提出生物质电厂CEMS的选择及安装的建议，对生物质电厂CEMS设备选型相关方面进行探讨，为同类电厂CEMS设计、招标、安装等工作提供借鉴。

关键词：生物质电厂；CEMS；设计选型；安装要求

1前言

根据《中华人民共和国大气污染防治法》规定，新建、扩建排放二氧化硫的生物质电厂超过规定的污染物排放标准或者总量控制指标的，必须建设配套脱硫、除尘、脱硝等装置。同时必须配置大气污染物排放自动监测仪器设备，并由相关环保部门纳入统一的监测网络。已有研究表明，HNO3对酸雨的影响呈增长之势，因此，烟气脱硝是新上生物质发电机组控制NOx排放的必然选择，也是国家环保政策的要求。

CEMS正是为了监测来自于电厂、焚烧场等废气中的污染物，以利于进行排污总量控制（浓度控制）、有效进行排污收费制度而建立的。CEMS可以有效实时地监测工艺过程或废气排放时的各种烟气参数，如烟尘、SO2、NOX、CO、O2 等的浓度以及烟气排放量（速度）、温度、压力等。

2平邑电厂CEMS监测子系统介绍及设备选型

2.1气体污染物监测子系统

气体污染物监测子系统烟气的采样方法有非抽取法和抽取法。在平邑电厂中，气态污染物浓度监测主要采用直接抽取法。直接抽取法采样系统由烟气采样单元（包括采样探头和采样管线）、气体预处理单元、分析单元组成，抽取样气通常引至仪表间分析机柜中进行分析。

2.2颗粒物监测子系统

常用的颗粒物监测采用的方法有：β射线法、光学不透明度法、光学后向散射法、激光测尘法。平邑电厂运用光学不透明度法，该技术采用等速采样称重法测出烟尘质量浓度,再与同时测得的光学不透明度建立函数关系,一般为线性关系。该方法可连续实时在线监测。但只能监测较大的烟尘颗粒,监测精度差;不同大小烟尘颗粒透光率不同,需作相关校准;镜面维护问题等。平邑电厂采用西安鼎研有限公司的HP 5000 型(可见光)产品。

2.3辅助参数测量子系统

烟气辅助参数主要包括流速、温度、压力、含氧量、湿度等,其中流速为首要测量参数，常用的流速测量方法有：皮托管法、热平衡法、超声波法。

皮托管法是烟气流速连续测量常用方法,该法与手工常规方法一致,缺点是易堵,需要不断吹扫。西安鼎研等公司产品为此技术。 烟气温度测量仪表主要为热电偶或热电阻。烟气压力测量仪表采用压力变送器。

2.4数据采集处理与通讯子系统

数据采集处理与通讯子系统以微机为核心，各取样探头采集实时数据后，再通过计算、汇总、贮存等过程，定时传输至相关设备，同时具有与环保部门、电厂环境监测站的Modem 或GPRS数据通讯接口及与FGD_DCS 的RS232/RS485 串行数据通讯接口。

2.5设备选型应注意的问题

避免系统重复设置检测设备，如目前流量计大多都有测量烟气温度参数的功能，而在CEMS系统中又额外增加热电偶来测量温度，增加了设备投资。仪表量程及校准用标准气应根据实际情况选用。通讯接口应能保证与当地环保部门互连。CEMS侧的接口设备及通讯电缆由卖方提供。以免发生供货范围的纠纷。

3CEMS安装设计

以下重点结合平邑生物质电厂烟气排放连续监测系统的安装设计过程，分析存在的问题和不足，为生物质电厂安装设计提供借鉴。 平邑电厂建设规模为 1×30MW 机组，配一套尾部烟气脱硝装置，另外还设了炉内脱硫系统。本项目采用布袋除尘器和选择性催化还原（SCR）烟气脱硝装置，普通烟囱排烟，烟囱高度80m。

CEMS配置方案一：烟囱烟气入口烟道设一套CEMS，设置在水平烟道。优点为：投资小；缺点是测点安装位置不满足直管段要求，尤其是对于烟气流量和颗粒物CEMS 的测量不能满足《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》的要求。

CEMS配置方案二：烟囱垂直段设一套CEMS。优点是测点安装位置能满足直管段要求；缺点是投资大，需要增加电缆桥架、仪表管等安装材料，必要时还需设Z型梯。

综合以上两种方案的比较，从长远和保护环境考虑，最后决定在烟囱30米处，利用已有平台，设置现场测量仪表采用4套，烟气分析机柜一面。这种方案既节约了成本又能满足相关要求。

通过平邑生物质电厂 CEMS 的安装设计，得出了一些经验供大家参考。在CEMS 招标后，应结合厂家的相关资料和烟道布置情况进行设计，确定CEMS 小间的尺寸和位置，合理布局。既要考虑CEMS小间与现场仪表之间的距离尽可能的短，又要考虑CEMS 小间的布置对称，美观。CEMS 小间与现场仪表之间的距离短，主要是从满足烟气采样相关要求和节约成本的角度出发，CEMS订货技术条件规定烟气采样管线长度不宜超过100米，如果采样取样管线太长，一对抽气有影响，二要增加投资。因伴热管线的价格较贵，应在招标时就确定管线的长度，并留有余量，CEMS 订货技术条件规定不允许单个采样管线内部拼接。某电厂就因采样管线长度不足，只相差几米，无法安装，这根管线只能重新订货。此外，CEMS 小间与现场仪表之间的距离短可以节约电缆的投资和电缆敷设的费用。

确定CEMS 小间的尺寸和位置后，还要确定现场仪表的开孔尺寸和位置。热控专业应及时向工艺专业提出烟尘分析仪、烟气采样器、流量计或氧量计等安装要求，主要包括直管段、法兰尺寸、短管长度、安装间隔及采样平台等。

4结束语

烟气污染物在线监测系统提供了监测烟气中污染物的简便、有效的方法，在烟气脱硫、脱硝系统中是不可缺少的环保设备，但目前已安装的CEMS大都不能长期正常投运。以上对CEMS的设计、设备选型、安装等几个关键因素进行了经验性阐述，以减少CEMS 运行故障及降低CEMS 的投资成本，为系统的经济运行打下基础。

参考文献：

[1]燃煤电厂烟气排放连续监测系统订货技术条件[D].DL/T 960-2005.中国电力出版社,2005.

[2]烟尘烟气连续自动监测系统运行管理(试用)[M].化学工业出版社,2008.endprint