摘要：近年來，火電機組在《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)的基礎上，實行“超低排放”，出口SO2濃度控制≤35mg?m-3。因濕法脫硫CEMS取樣氣中的SO2易溶于取樣管內的冷凝水，生成不穩定的亞硫酸鹽，再次分解成SO2和水這一互逆反應，在超低排放工況下，脫硫出口SO2濃度低，CEMS反吹后SO2測量數據跳變，甚至超標的問題更加明顯和多發。本文以華北某火電廠為例，根據數據跳變不受運行控制這一特性，從儀表測量、樣氣預處理、現場安裝，運行調整等方面全面排查、詳細分析，準確找到導致數據跳變的冷凝水點。采取規范取樣管敷設，減少冷凝水積存和優化反吹程序，保證濾芯吹掃效果等有效措施，最終解決反吹后數據跳變的問題，保證測量準確，提升脫硫裝置可靠運行度，讓企業順利拿到超低排放電價，提高企業的經濟效益和社會效益。
引言
2011年7月國家發布了(le)火電大氣污染物超低排放(fang)(fang)國家標(biao)準(zhun)，要求燃煤機(ji)組的(de)大氣主要污染物排放(fang)(fang)標(biao)準(zhun)達(da)到(dao)天然氣燃氣機(ji)組的(de)排放(fang)(fang)標(biao)準(zhun)。華北(bei)某電廠于(yu)2016年新(xin)建投產(chan)，處于(yu)京津冀(ji)環保重地(di)，在滿足現行國家排放(fang)(fang)標(biao)準(zhun)的(de)基礎上(shang)，進一步自我加壓，實施(shi)更為嚴(yan)格的(de)排放(fang)(fang)標(biao)準(zhun)，見表1：
表1：污染(ran)物排放標(biao)準數值
煙(yan)氣(qi)排放(fang)連續(xu)監測(ce)系(xi)統（CEMS），是指對大(da)氣(qi)污染源排放(fang)的(de)氣(qi)態污染物(wu)（SO2、NOx等(deng)）和(he)顆粒(li)物(wu)（煙(yan)塵）進(jin)行(xing)(xing)濃(nong)度和(he)排放(fang)總(zong)量連續(xu)監測(ce)并將信(xin)息實時傳輸到主管部門的(de)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)(xing)的(de)CEMS數據(ju)(ju)是環(huan)保部門進(jin)行(xing)(xing)超低排放(fang)是否(fou)(fou)達標、排污申報核定、總(zong)量控制、排污費征收等(deng)環(huan)境(jing)管理的(de)依據(ju)(ju)。在(zai)脫(tuo)硫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)運(yun)行(xing)(xing)可靠的(de)情(qing)況下，SO2濃(nong)度能(neng)否(fou)(fou)準確(que)測(ce)量，CEMS系(xi)統監測(ce)數據(ju)(ju)是否(fou)(fou)穩定，直接關系(xi)到企業(ye)能(neng)否(fou)(fou)拿到超低排放(fang)電價(jia)，與企業(ye)的(de)經濟效益和(he)企業(ye)的(de)形象直接相(xiang)關。
1FGD裝置出口CEMS系統介紹
華北某(mou)電廠采(cai)(cai)用濕法脫硫技術(shu)，FGD出口CEMS安裝在濕式電除塵(chen)后。煙(yan)氣SO2采(cai)(cai)用抽取式紅外氣體(ti)光譜法測量(liang)。分析儀為SIEMENS公(gong)司ULTRAMAT23。系統結構(gou)見(jian)圖1：
圖1-出(chu)口CEMS系統(tong)取樣結構
圖(tu)2-取樣探頭由過濾器
煙(yan)氣(qi)經過取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)探頭、電加熱(re)采樣(yang)(yang)(yang)(yang)管(guan)線和冷(leng)凝(ning)器(qi)(qi)由取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)泵抽(chou)取(qu)(qu)至分析(xi)(xi)儀(yi)。取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)探頭由過濾器(qi)(qi)（碳化硅陶瓷2um孔隙，見圖2）、加熱(re)裝置組成。取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)探頭還設計有一個可(ke)復(fu)用的(de)反吹清掃(sao)口（用清潔的(de)壓縮(suo)空(kong)氣(qi)吹掃(sao)附在(zai)管(guan)筒過濾器(qi)(qi)外表(biao)面(mian)的(de)浮塵，將其(qi)吹掃(sao)回煙(yan)道）。為保證(zheng)從取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)點到分析(xi)(xi)柜傳(chuan)輸中樣(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)不(bu)冷(leng)凝(ning)，避免SO2損(sun)失，保證(zheng)樣(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)管(guan)通(tong)暢，取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)探頭及取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)管(guan)線均采用加熱(re)方式(shi)（溫度：120～140℃），樣(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)進入(ru)分析(xi)(xi)柜后，通(tong)過兩級壓縮(suo)冷(leng)凝(ning)器(qi)(qi)對樣(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)快速冷(leng)凝(ning)（溫度+5℃）以滿足(zu)分析(xi)(xi)儀(yi)要求(qiu)。當零點校準時(shi)，系統停止取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)，樣(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)通(tong)路關閉，標零空(kong)氣(qi)接(jie)通(tong)，進行零點校準。
2脫硫出口CEMS反吹后SO2數據跳變問題描述
01機組脫硫(liu)運(yun)行一(yi)段時間(jian)后，出(chu)(chu)口(kou)CEMS吹掃結束，數(shu)(shu)(shu)據釋放(fang)后（吹掃時，CEMS數(shu)(shu)(shu)據自保持(chi)）SO2濃(nong)度(du)會跳變，甚至超標（大(da)于35mg/Nm3）的問題。但NO、O2濃(nong)度(du)數(shu)(shu)(shu)據釋放(fang)后，無跳變。期間(jian)通過提高(gao)供漿(jiang)(jiang)量(liang)和增加漿(jiang)(jiang)液循(xun)環泵(beng)的運(yun)行調整(zheng)，均不能降低出(chu)(chu)口(kou)SO2濃(nong)度(du)。持(chi)續(xu)10～20分鐘后，出(chu)(chu)口(kou)SO2數(shu)(shu)(shu)值(zhi)會慢(man)慢(man)變為(wei)0mg/Nm3，然后調整(zheng)供漿(jiang)(jiang)量(liang)和漿(jiang)(jiang)液循(xun)環泵(beng)運(yun)行數(shu)(shu)(shu)量(liang)至吹掃前工(gong)況，出(chu)(chu)口(kou)SO2數(shu)(shu)(shu)值(zhi)會維持(chi)在5～10 mg/Nm3之(zhi)間(jian)。問題實例(li)：11月(yue)15日17時33分，01機組脫硫(liu)出(chu)(chu)口(kou)CEMS自動反(fan)吹后，出(chu)(chu)口(kou)SO2濃(nong)度(du)由2 mg/Nm3突變至20 mg/Nm3，然后慢(man)慢(man)升高(gao)至35mg/Nm3以上。調整(zheng)及數(shu)(shu)(shu)值(zhi)跳變曲(qu)線(xian)見圖(tu)3：(藍(lan)色：SO2濃(nong)度(du)；粉紅：吹掃信(xin)號；綠色：標定信(xin)號)
圖3-出口CEMS吹掃后SO2數值跳變曲線
表2：出口(kou)CEMS吹掃后SO2數(shu)值跳變曲(qu)線說明
◆期間機組(zu)負荷穩定在(zai)315MW，入口(kou)SO2濃度維(wei)持在(zai)2720±30 mg/Nm3。
3SO2數據跳變分析
3.1取樣管線、伴(ban)熱系統異(yi)常因素影響分析(xi)
現場檢查(cha)(cha)伴熱系(xi)(xi)統(tong)運行正常，伴熱溫度維持130℃；對所有(you)接頭檢查(cha)(cha)后無脫落、破損情況；取樣系(xi)(xi)統(tong)氣密試驗無泄漏；SO2數(shu)據(ju)跳(tiao)變(bian)發生在CEMS反(fan)吹后，且NO、O2濃度值在反(fan)吹數(shu)據(ju)釋放后無跳(tiao)變(bian)；
因此，可排除系(xi)統(tong)取樣管(guan)線漏氣和伴(ban)熱系(xi)統(tong)異常的影(ying)響。
3.2分(fen)析(xi)儀測量準確性影響分(fen)析(xi)
3.2.1 分析儀通標氣
出口SO2量(liang)程為0～200 mg/Nm3。通入89 mg/Nm3的標氣，測量(liang)數值為88 mg/Nm3，測量(liang)誤(wu)差<5%。
3.2.2 第三(san)方(fang)環保數據比(bi)對(dui)
2016年12月03日，對(dui)FGD出(chu)口CEMS進(jin)行第三(san)方環保比對(dui)試驗，數(shu)據見表(biao)3:
表3：CEMS環保(bao)比對數(shu)據
通(tong)過標氣測(ce)量(liang)和第三方環(huan)保比對數據(ju)，可排除分析儀(yi)測(ce)量(liang)不準確因素。
3.3冷凝器出力效果影響(xiang)因素(su)分(fen)析
現場拔(ba)掉(diao)1級(ji)(ji)冷(leng)凝(ning)器前管(guan)線，分析儀(yi)表(biao)的SO2測量(liang)值(zhi)降(jiang)低不到0；拔(ba)掉(diao)2級(ji)(ji)冷(leng)凝(ning)器后管(guan)線,分析儀(yi)表(biao)的SO2測量(liang)值(zhi)可降(jiang)低至0；用水沖洗1級(ji)(ji)、2級(ji)(ji)冷(leng)凝(ning)器，恢復取樣煙氣測量(liang)。2小時之后重復拔(ba)掉(diao)1級(ji)(ji)冷(leng)凝(ning)器前管(guan)線與拔(ba)掉(diao)2級(ji)(ji)冷(leng)凝(ning)器后管(guan)線，分析儀(yi)表(biao)的SO2測量(liang)值(zhi)基本均可降(jiang)低至0。
分(fen)析：因冷凝(ning)器出力不好，樣(yang)(yang)(yang)氣(qi)中(zhong)的(de)水(shui)(shui)汽凝(ning)結后不能通(tong)過(guo)蠕動泵排走(zou)，水(shui)(shui)汽就會凝(ning)結在冷凝(ning)器中(zhong)。隨著樣(yang)(yang)(yang)氣(qi)的(de)持續(xu)通(tong)入，SO2逐漸溶于水(shui)(shui)，形成亞硫酸(suan)。由于亞硫酸(suan)不穩定，當(dang)取(qu)樣(yang)(yang)(yang)氣(qi)中(zhong)的(de)SO2含量(liang)較低時，亞硫酸(suan)分(fen)解出的(de)SO2就會使分(fen)析儀測量(liang)值(zhi)明顯高(gao)于樣(yang)(yang)(yang)氣(qi)中(zhong)的(de)SO2含量(liang)。
冷(leng)凝器(qi)是樣氣進(jin)入分(fen)析儀前(qian)的必經環節(jie)，長期運行，冷(leng)凝器(qi)污染物(wu)結(jie)晶和(he)殘留含高濃(nong)度SO2的水份(fen)是不(bu)可避免的正常現象。并且該部(bu)位對測量的影響效(xiao)果(guo)應是持續疊加(jia)的。向冷(leng)凝器(qi)通入潔凈空氣的零(ling)點校準和(he)人工清理(li)冷(leng)凝器(qi)，都使(shi)進(jin)入分(fen)析儀的管路更加(jia)干凈。CEMS零(ling)點校準和(he)反(fan)吹(chui)后數據變化曲線見圖4：(藍(lan)色(se)：SO2濃(nong)度；粉(fen)紅：吹(chui)掃信號(hao)；綠色(se)：標定信號(hao))
圖4-出(chu)口CEMS零點校(xiao)準和反吹后數(shu)據變化(hua)曲線
根據曲線可發現每(mei)次的(de)零點校準標定后(hou)，CEMS測(ce)量的(de)SO2數(shu)值是(shi)變小的(de)；而(er)每(mei)次反吹掃后(hou)的(de)，CEMS測(ce)量的(de)數(shu)值是(shi)突(tu)變增大的(de)。
因此，可排除冷凝器(qi)出力效果不(bu)好的因素影響。
3.4現場安裝影響因素分(fen)析
FGD出口(kou)煙氣(qi)溫(wen)度50℃左(zuo)右，煙氣(qi)含水(shui)率(lv)基(ji)本飽和。為防止(zhi)取(qu)(qu)樣(yang)(yang)套管(guan)內(nei)冷凝水(shui)存積(ji)，取(qu)(qu)樣(yang)(yang)套管(guan)需向下(xia)(xia)傾(qing)斜5°安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)。現(xian)(xian)場檢查發現(xian)(xian)：取(qu)(qu)樣(yang)(yang)探(tan)頭法蘭水(shui)平安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)，未(wei)按設計要求向下(xia)(xia)傾(qing)斜5°安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)。取(qu)(qu)樣(yang)(yang)探(tan)頭法蘭水(shui)平安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)，取(qu)(qu)樣(yang)(yang)探(tan)桿里的水(shui)不易自(zi)動回流到煙道內(nei)，當探(tan)頭反吹時，會引(yin)起反吹前后(hou)測(ce)量值(zhi)的變化(hua)。
3.4.1 無(wu)影(ying)響分析(xi)
現(xian)場取(qu)樣探桿水(shui)(shui)平安(an)裝(zhuang)，無(wu)法(fa)保證全(quan)部(bu)(bu)的冷(leng)凝水(shui)(shui)回流(liu)至煙道，會存在(zai)少(shao)許冷(leng)凝水(shui)(shui)，冷(leng)凝水(shui)(shui)會吸收部(bu)(bu)分SO2。套(tao)管(guan)內煙氣在(zai)上部(bu)(bu)，冷(leng)凝水(shui)(shui)在(zai)下部(bu)(bu)，煙氣和冷(leng)凝水(shui)(shui)不(bu)會充分接觸，因此對測量的影響(xiang)有限。
3.4.2 有影響(xiang)分析
部分冷凝水浸濕了取(qu)(qu)樣(yang)探(tan)頭側(ce)的過濾器，在過濾器間隙(xi)孔(kong)上(shang)形成水膜(mo)，吸收SO2，使測(ce)量(liang)數據變小；當進(jin)行探(tan)頭反吹后(hou)，過濾器間隙(xi)孔(kong)上(shang)形成水膜(mo)被(bei)吹干凈(jing)，實際高(gao)濃度SO2的煙氣進(jin)入取(qu)(qu)樣(yang)管，進(jin)入分析儀，產生吹掃后(hou)出(chu)口(kou)SO2濃度升高(gao)。但(dan)這種情況，通過提(ti)高(gao)供漿(jiang)量(liang)和增加漿(jiang)液循環泵的運行調整(zheng)，應該可以將出(chu)口(kou)SO2濃度降低。
3.4.3 循環泵(beng)敏(min)感(gan)性試驗
11月15日(ri)19時(shi)，對(dui)01機(ji)脫硫出口(kou)CEMS取樣(yang)測量進行循環泵(beng)啟/停敏感性試驗。過程機(ji)組負(fu)荷穩定在315MW，入口(kou)SO2濃(nong)度(du)維持在2720mg/ mg/Nm3±30），數(shu)據曲線見圖5：(紅色：SO2濃(nong)度(du))
圖5：脫硫出(chu)口CEMS取(qu)樣測量循環泵啟/停敏(min)感性試驗數據曲(qu)線(xian)
表(biao)4：脫(tuo)硫出口CEMS取樣測量循環泵啟/停(ting)敏感性(xing)試驗數據曲線說(shuo)明
試(shi)驗(yan)得(de)出(chu)：起/停一(yi)臺循(xun)環泵對出(chu)口(kou)SO2濃度的影響(xiang)會(hui)在4分(fen)(fen)鐘(zhong)左右會(hui)體現。但吹(chui)掃后(hou)，出(chu)口(kou)SO2數(shu)值(zhi)跳變，通(tong)過提高供漿量和(he)增加(jia)漿液循(xun)環泵的運行調整，持續10～20分(fen)(fen)鐘(zhong)出(chu)口(kou)SO2數(shu)值(zhi)都不受干預。
因此(ci)，通過上(shang)述有影(ying)響、無影(ying)響及循(xun)環(huan)泵敏感性試驗數據(ju)可(ke)排(pai)除取樣探頭法蘭未向下傾斜5°安(an)裝因素。
3.5取消(xiao)吹掃運(yun)行(xing)數據分析
12月06日CEMS廠(chang)家將取樣探(tan)頭處壓縮(suo)空(kong)氣(qi)吹(chui)掃電(dian)磁閥電(dian)源斷開（只發吹(chui)掃指(zhi)令，但無(wu)壓縮(suo)空(kong)氣(qi)吹(chui)掃）。負荷在175MW至315MW之間運(yun)行(xing)一(yi)段時間，期間,出口CEMS測量SO2濃度一(yi)直可以穩定(ding)維持在10 mg/Nm3以內(nei)。無(wu)數據跳(tiao)變現象，見圖(tu)6：(藍色(se)：SO2濃度；粉(fen)紅：吹(chui)掃信號(hao)；綠(lv)色(se)：標定(ding)信號(hao))
圖6：取(qu)樣吹掃(sao)電(dian)磁閥電(dian)源(yuan)后吹掃(sao)/校準(zhun)變化曲線
4確定SO2數據跳變原因
現場對取(qu)樣探(tan)頭過濾器后管線是否存(cun)在水汽凝結檢查時發(fa)現：
(1)CEMS取(qu)樣探頭后裸漏在外未(wei)絆熱取(qu)樣管線較長。(2)與(yu)取(qu)樣探頭連接近段取(qu)樣管線內有明(ming)顯(xian)的(de)成股(gu)水。見圖(tu)7：
圖7：CEMS取樣探頭外側(ce)取樣管線
通過(guo)現場(chang)試驗、上(shang)述(shu)分(fen)析及對探(tan)頭(tou)處的排查(cha)，反吹后(hou)(hou)出口SO2濃(nong)度(du)升高(gao)同CEMS取樣探(tan)頭(tou)過(guo)濾(lv)器后(hou)(hou)側存在冷(leng)凝水(shui)應(ying)該有直(zhi)接關系。分(fen)析如(ru)下(xia)：運(yun)行一段(duan)時間后(hou)(hou)，在取樣探(tan)頭(tou)過(guo)濾(lv)器后(hou)(hou)(內)側存在冷(leng)凝水(shui)，因吸(xi)收SO2變成(cheng)高(gao)濃(nong)度(du)SO2冷(leng)凝水(shui)。當進(jin)行探(tan)頭(tou)反吹時，將此處的冷(leng)凝水(shui)吹回到過(guo)濾(lv)器上(shang)，但未能(neng)全(quan)部吹入(ru)煙道(dao)。當低SO2濃(nong)度(du)的取樣煙氣通過(guo)時，吸(xi)附在過(guo)濾(lv)器上(shang)的高(gao)濃(nong)度(du)SO2冷(leng)凝水(shui)逐(zhu)漸揮(hui)發，釋放出SO2，從而造成(cheng)測量(liang)數值偏高(gao)，不(bu)受運(yun)行干預控制。
5優化措施及效果
5.1優化措施
5.1.1減(jian)少(shao)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)水(shui)積存(1)縮短裸(luo)漏在外未絆(ban)(ban)熱取樣(yang)(yang)管線(xian)(xian)長度，保(bao)證(zheng)所(suo)有取樣(yang)(yang)管線(xian)(xian)均(jun)被(bei)絆(ban)(ban)熱電纜包裹，減(jian)少(shao)取樣(yang)(yang)探(tan)頭(tou)過濾器(qi)后的(de)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)水(shui)存量。(2)根據設計要求，調整取樣(yang)(yang)探(tan)頭(tou)向下傾斜(xie)5°安(an)裝(zhuang)，減(jian)少(shao)過濾器(qi)上吸附的(de)水(shui)份(fen)。5.1.2優化吹(chui)掃(sao)(sao)程序，提高濾芯吹(chui)掃(sao)(sao)效果通過優化調整吹(chui)掃(sao)(sao)周期(qi)和時間，最大化保(bao)證(zheng)將取樣(yang)(yang)探(tan)頭(tou)過濾器(qi)上的(de)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)水(shui)吹(chui)掃(sao)(sao)干凈。參(can)數調整見(jian)表5：
表(biao)5：CEMS吹掃優(you)化前后時間參數表(biao)
5.2效果(guo)
通過減(jian)少過濾器后側冷凝水積存和(he)(he)提(ti)高過濾器吹(chui)(chui)掃(sao)(sao)效(xiao)果后，每次吹(chui)(chui)掃(sao)(sao)后出(chu)口SO2濃(nong)度(du)(du)波動數值在(zai)5 mg/Nm3范圍內，運(yun)行穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)(he)準(zhun)確(que)性(xing)得到很好提(ti)升,基本消(xiao)除反吹(chui)(chui)后SO2濃(nong)度(du)(du)跳(tiao)變的問題。見圖圖8-1、圖8-2:(紅(hong)色：SO2濃(nong)度(du)(du)；藍色：吹(chui)(chui)掃(sao)(sao)信號(hao)；綠色：標定(ding)信號(hao))
圖8-1：CEMS吹掃參數優(you)化(hua)后，吹掃后出口SO2濃度變化(hua)曲線
圖8-2：CEMS吹掃參(can)數優(you)化后，吹掃后出(chu)口SO2濃(nong)度變化曲線
6總結分析
脫硫(liu)(liu)超低排放,出(chu)口SO2濃(nong)(nong)度控制比較低，出(chu)口CEMS測量(liang)SO2濃(nong)(nong)度穩(wen)定(ding)性和(he)準確性受取樣(yang)系(xi)(xi)統(tong)冷凝(ning)水的影響(xiang)更加明(ming)(ming)顯突出(chu)。通過對整個(ge)取樣(yang)系(xi)(xi)統(tong)分析排查、改進和(he)優化，經長(chang)時間連(lian)續投(tou)運(yun)，實踐證(zheng)明(ming)(ming)優化后(hou)該電(dian)廠脫硫(liu)(liu)出(chu)口CEMS測量(liang)SO2濃(nong)(nong)度數值(zhi)穩(wen)定(ding)、準確，脫硫(liu)(liu)裝置可靠運(yun)行，企業(ye)(ye)順利拿到(dao)超低排放電(dian)價(jia)，提高了企業(ye)(ye)的經濟效(xiao)益。
7建議
(1) CEMS系(xi)統測點位置(zhi)嚴格(ge)按(an)照《固定(ding)污(wu)染源(yuan)排氣(qi)(qi)中顆(ke)粒(li)物(wu)測定(ding)與氣(qi)(qi)態污(wu)染物(wu)采(cai)樣辦法》（GB/T16157-1996）執行；(2) 現場嚴格(ge)按(an)設計(ji)要求(qiu)安裝，廠家規范(fan)取樣管路敷(fu)設，做好接口處(chu)管道伴熱；(3) CEMS廠家需提升(sheng)煙氣(qi)(qi)取樣系(xi)統的預處(chu)理(li)能力,并(bing)根據實際(ji)情況優(you)化調自動吹(chui)掃程序。
