烟气在线监测火厂的应用
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摘要：烟气在线监测系统广泛应用于火力发电厂，是国家环保监控火电烟气排放量的唯一设备。文章对烟气在线监测系统的安装、结构、原理、定期维护进行阐述。
关键词：火电；环保；烟气在线监测；安装；原理；定期校验
中图分类号： TM62文献标识码：A 文章编号：
引言
国华台山发电厂位于广东省台山市南部铜鼓湾。一期建设5×600MW国产燃煤发电机组，其中1-2号机组排放是公用一个烟囱，烟气在线监系统测点位于烟囱70米平台。下面先简单介绍一下被测烟气的运行工况：锅炉引风机排出的原烟气，通过脱硫增压风机以及换热器降温后送入吸收塔，烟气与石灰石浆液接触混合进行化学反应，最后生成二水石膏。脱硫后的净烟气依次经过除雾器除去水滴，再经过烟气换热器加热升温后，经过烟气在线监测系统检测达到环保规定指标要求后，方可通过烟囱排入大气。
1. 烟气在线监测系统的安装
1.1测点的安装要求
根据HJ/T75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》第6章规定中可知，有关烟气在线测量装置安装有如下要求：
1.1.1应优先选择在垂直管段和烟道负压区域。
1.1.2测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。对于颗粒物CEMS，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不少于4倍烟道直径，以及距上游方向不少于2倍烟道直径处；对于气态污染物CEMS，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不少于2倍烟道直径，以及距上游方向不少于0.5倍烟道直径处。
1.1.3测点位置要求：人工取样孔的位置在在烟气分析仪取样孔下游的500mm处，流速测量系统测点安装在烟气污染物下游300mm外，并尽安装在流速大于5m/s的位置。
1.2烟气在线监测系统的安装位置
烟气在线监测系统设备选择安装在烟囱70米平台，设备主机及数采仪和预处理设备均集中放置在一个3000×4000mm的环保间内。取样点在烟囱四周均匀对角分布，上下一共分为三层。第一层位于71.50M层，四个取样点分别为：湿度、压力、流速、湿氧，第二层位于72.50M层，四个取样点分别为：温度、气体污染物、烟尘（2个），第三层位于73.20M层，四个取样点均为人工监测取样点，便于接受环保监督监测使用。如下图所示：
1.3烟气在线监测系统的电气连接
烟气在线监测系统安装在烟囱70米平台，需从电子间铺设电源电缆，同时在线监测系统需要把测量结果的电信号传送回电子间，因此需要至电子间架设电源电缆桥架，并且需把设备运行参数反馈到电子间DCS柜。如下图所示：
2. 烟气在线监测系统的测量参数介绍
烟气污染物在线监测系统是实时、连续监测烟囱污染物排放量的系统，主要针对烟气中的烟尘（或浊度）、气态污染物浓度（SO2、NOx、CO、CO2、O2）、辅助参数（烟气温度、流速、湿度、压力、湿氧）等，从而计算电厂烟气污染物的排放量。见下图：
各测量点介绍如下：
2.1 烟气取样点
气体污染物取样点的取样探头为德国M&C 公司的20S2026 SP2200-H/C/I/BB/F型探头（规格：180℃ 230V.20S2026 SP2200-H/C/I/BB/F.316），取样伴热管路采用德国M&C公司的TYPE3-M型管路（220VAC 110瓦/米 最大长度30米 取样管Φ8mm）双路铺设提高仪表可靠性。设备本身自带压缩空气反吹功能，可保证设备长期稳定运行。
2.2 烟尘测量点
烟尘测量仪采用的是英国PCME公司生产的 LMS181型烟尘分析仪表，LMS181型分析仪表的测量原理如下：激光发射单元发射的激光束经过含有颗粒物的气流时，部分激光光束将被散射。通过镜面收集单元收集前向散射的激光并将其反射到石英棒，由石英棒将前散射光传到控制单元，控制单元接收到的散射光的能量与颗粒物浓度成正比，从而计算出被测气流的颗粒物浓度，由于仪表测量光路较短，仪表抗干扰能力强。
2.3烟气湿氧测点
烟气湿氧测点采用的是日本富士电机仪表公司生产的ZFK2型烟气湿氧分析仪表，ZFK2型分析仪表的测量原理如下：利用以氧化锆（ZrO2）为主要成分的固体电解质在高温下只能通过氧离子的导电特性，是以氧浓度差电池的原理为基础，测量被测气体与基准气体氧浓度之差所产生的电动势的氧传感器。此表烟气取样探头采用分流式，减少了探头及传感器堵塞的风险。
2.4烟气流量、温度测点
烟气流量、温度测点采用的是美国ESC公司的MDP 6500型集温度和流量一体的测流仪，MDP 6500型匀速管流量测量仪的测量原理如下：速管流量测量传感器是是基于皮托管测速原理发展而来的一种多点差压流量传感器。均速管与差压变送器、显示仪表、反吹装置配套使用，可实现对圆管、矩形管道中的烟气流量进行测量。一般情况下，烟道中的流速分布是不均匀的，为准确测量，将整个圆截面分为四个单元面积，两个半圆及两个半环。均速管正对流体方向有两对正压孔、它们分别处在各单元面积的中央，所测正压即反映了各单元面积内流速的大小。由于正压孔是相通的，各点正压值经过物理平均后，由正压引出管引至微差压变送器的正压接头；在均速管背向烟气流向一侧的中央设有一个负压孔，取出比实际静压低的负压力，由负压引出管引至微差压变送器的负压接头，由此微差压变送器能够获得均速管的正压和负压间之间的差压值。差压变送器所测得的差压值与流量的平方成正比，从而实现了对管道流量的测量。
2.5烟气分析系统
烟气的气体分析（SO2, NOX, O2）采样方法采用直接抽取加热法。气体分析器选用西门子公司生产的ULTRAMAT23多组分红外气体分析仪。测量原理：SO2、NOx测量采用NRIR不分光红外法；O2测量采用的是电化学法。
2.6其他测点
烟气的湿度及压力测点均采用西门子公司生产的湿度仪和绝压变送器，设备安装过程中注意汽水冷凝倒流进入设备情况，一般采用设备高于比取样点的安装方式。
3. 烟气在线监测系统定期校验
烟气在线监测系统投入使用后，燃料、除尘效率的变化、水份的影响、安装点的振动等都会造成测量系统的偏移和干扰，所以设备必须要做定期校验以保证设备运行的准确性。定期校验应做到：
3.1具有自动校准功能的烟尘测量仪和烟气分析系统每24小时至少自动校准一次 仪器零点和跨度；具有自动校准功能的流速 CMS 每24小时至少自动校准一次仪器的零点或/和跨度。
3.2无自动校准功能烟尘测量仪每3个月至少用校准装置校准一次仪器的零点和跨度。
3.3直接测量法烟气分析仪每30天至少用校准装置通入零气和接近烟气中污染物浓度的标准气体校准一次仪器的零点和工作点。
3.4无自动校准功能的烟气分析系统每15天至少用零气和接近烟气中污染物浓度的标准气体或校准装置校准一次仪器零点和工作点。
3.5无自动校准功能的流速系统每3个月至少校准一次仪器的零点或/和跨度。
3.6抽取式烟气分析系统每3个月至少进行一次全系统的校准，要求零气和标准气体 与样品气体通过的路径（如采样探头、过滤器、洗涤器、调节器）一致，进行零点和跨度、 线性误差和响应时间的检测。
4.结语
目前，台山电厂1-2号机组烟气在线监测系统运行稳定、测量准确，广东省环保局实时了解我厂烟气污染物排放达标监控提供保障，同时还可以通过测量参数对设备（脱硝、脱硫、电除尘、锅炉燃烧工况）运行状态检查、故障诊断等。为了我们共同的蓝天，共有的家园，为最终实现我国的大气污染防治计划，安装烟气在线监测系统意义重大。