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燃煤火电厂烟气在线监测系统数据一致性探讨

2005年11月1日国家环保部门颁布了《污染源自动监控管理办法》(以下简称《办法》),《办法》规定火力发电厂必须安装烟气排放连续监测系统(CEMS),CEMS装置已成为燃煤火电厂环保设施的重要组成部分。CEMS监测数据作为环保部门排污许可证发放、污染源监督执法、排污费征收和减排总量核查的主要依据。

2014年9月,发改委、环保部和能源局发布了发改能源(2014)2093号文,制定了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,即对现有及新增燃煤电厂改造后要求大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机排放限值,二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放限值分别为35mg/m3、35mg/m3和5mg/m3。严格的环保标准对CEMS装置数据的准确性提出了更高的要求。

1 烟气在线监测系统简介

烟气排放连续监测系统(Continuous emission monitoring systems for flue gas)简称CEMS,CEMS装置作为燃煤火电厂环保设施的一部分,用来测定锅炉燃烧后的外排烟气中的污染源颗粒物和气态污染物浓度,并对污染物排放总量进行连续自动监测。CEMS装置将污染物监测数据和信息传送到环保主管部门;CEMS监测数据同时也对燃煤火电厂脱硝、电除尘和脱硫等环保设施的运行进行优化控制、监控和管理;以提高环保设施的效率。CEMS监测数据已经成为检验环保实施运行效果的重要参考依据。

燃煤火电厂烟气在线监测系统仪表监测项目:

1)机组锅炉SCR脱硝系统反应器入口监测NOX、O2的浓度;SCR脱硝系统反应器反应器出口监测NOX、O2、NH3的浓度;

2)机组脱硫系统入口监测SO2、O2浓度,并应根据现场机组工艺流程监控和地方环保部门要求增加其他参数监测;

3)机组烟气污染物排放监测项目至少包括:SO2、NOX、O2、烟尘、烟气温度、流量压力、湿度(图1)。

烟气排放连续监测系统由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、数据采集和处理子系统四个部分组成。它能够监测并计算出瞬时、当天及月、一年的积累值,提供环境保护部门要求的数据报表,还可以辅助控制除尘、脱硫设备,具有优化燃烧的作用。

2 在线监测数据分析

火电厂污染物排放主要监控锅炉燃煤后的烟气经脱硝、除尘、脱硫处理后的废气污染物中的颗粒物污染物和气态污染物。我国目前主要监控废气污染物中的二氧化硫、氮氧化物、烟尘三个参数。

CEMS装置现场安装一般由烟道上的取样测量装置、烟气预处理装置、仪表电控装置装置、数据采集及处理装置等构成。二氧化硫和氮氧化物分析仪测量气态污染物中的二氧化硫和氮氧化物浓度,烟尘测量仪测量污染中的颗粒物浓度。二氧化硫分析仪、氮氧化物分析仪、烟尘仪测量的数据分两路传输;一路以4-20mA送到机组DCS控制系统,DCS系统将数据传输PI系统,用于企业自身对烟气污染物的监控,同时此路数据传送给当地省(市)电网公司,用于省(市)电力对企业废气污染物的监控;另一路经上位机与数采仪通讯;以0-10V信号每隔5分钟一个数字通过GPRS装置将数据传输到环保主管部门,用于环保主管部门对发电企业废气污染物的监管。示意图见图3。

从以上分析可以看出:烟气分析仪测量数据主要分两路传输;一路用于环保部门和地方政府对企业烟气污染物排放的监管;另一路用于企业自身对烟气污染物排放的监管。两路数据传输主要存在三个差异:1)传输路径存在差异;2)传输方式存在差异;3)数据处理方式存在差异。也就是说,企业自身监控看到的数据和环保部门监控的得到的数据非常接近,但不会完全一致。

烟气污染物测量数值一路信号是4-20mA的模拟量信号;另一路是间断的数字量信号。而且4-20mA的模拟量信号还经过PI系统的“压缩比”和“扁平化”的处理后用于用户对烟气污染物测量数值的监控。清楚CEMS装置数据生成机理,在出现企业监测的数据与环保主管部门监测的数据出现差异时,才能够更加合理有效的进行分析、和解释工作。避免出现误会和不必要的损失。

3 结论

(1)随着国家对环保事业尤其是燃煤发电企业污染物排放日益重视,企业自身对烟气在线监测装置的运行和维护管理工作亦非常重视。

(2)燃煤发电企业自身与环保主管部门对电厂废气污染物监测同步进行。

(3)燃煤发电企业日常应对废气污染物监测数据做好收集、统计、整理、比对和分析工作,并将相关资料归档保存。

(4)燃煤发电企业与环保主管部门在监测数据不一致时,应与环保主管部门应积极有效进行沟通,避免不必要的误会和损失。


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