烟气超低排放CEMS技术方案书

火电厂

烟气脱硫工程脱硫出口

超低排放

烟气连续监测系统技术方案书

中机国际(湖南)环保科技有限公司2014年12月20日

目录

一、目前超低排放CEMS监测设备的基本要求和存在的问题 (3)

二、配置的技术方案 (4)

三、系统的基本配置 (5)

附件

一、 前超低排放

CEMS

监测设备的基本要求和存在的问题

根据国家最近的超低排放要求：燃煤电厂烟气排放二氧化硫不超过 35 毫克/ 立方米、氮氧化合物不超过 50 毫克/立方米，颗粒物含量在 5 毫克/立方米以下， 烟气排放可以达到天然气机组排放标准。

根据中华人民共和国环境保护行业标准-《固定污染源烟气排放连续监测技 术规范》（编号：HJ/T 75—2007）中关于环保验收的标准： 当电厂达到超低排放标准时，其 SO 2 浓度是低于 20μmol/mol （20ppm ，即浓

度小于 58mg/m ），其测

量误差不能超过±6μmol/mol （6ppm ，即±17 mg/m ）；

其 NO 浓度是＞20μmol/mol ～≤250μmol/mol

（即浓度在 25mg/m -312 mg/m ），

相对误差不超过±20%，即偏差不超过 10 mg/m

而颗粒物含量在5毫克/立方米以下，对于目前的后散射、前散射和浊度法、 电荷法烟尘仪来说，都面临非常大的挑战。

目前超低排放对于 CEMS 来说主要的困难在于以下三点：

（一）、很多的现有气体分析仪都是针对脱硫系统使用

，其测量量程明显偏

大；

（二）、由于涉及建设周期、建设成本和运行成本，目

前中国几乎所有的脱

硫系统都没有 GGH 进行脱水，这就使得脱硫出口的烟气中含有很高的水分、而 且烟气温

度偏低（基本都是低于 80℃）。对于在这种工况下分析 SO 2 来说显得非

常的困难，水分容易对 SO 2 的分析仪产生干扰，在对样气进行冷凝除水时很难做 到把水分完全脱离干净，这样就会残余一部分的水分，容易对测量产生极大的测 量

误差；加

上超低排

放使用湿式

除尘器，

烟气中水分

含量更大

，高的甚至

达到

20%，如果在气体除水测量之前没有处理好，SO 2 成分很可能在除水过程中就随

着水分丢失了，这会造成测量误差最大的原因。而且对于光学方法测量烟尘浓度， 由于烟气中已经含有水分颗粒，而且水分的含量是变化的，故烟尘测量极易把水 分颗粒当做烟尘颗粒来测量，这样对于浓度非常低的烟尘颗粒物来说传统的测量 方法根本无法满足测量需求；

（三）多数的脱硫出口气态污染物监测系统的配置不合理。由于位置空间的 限制，多数的监测系统中现场取样探头到分析仪之间的距离过长，一旦管线长度 超过 20 米，那么伴热取样管线就容易存在不保温或温度不够高的情况，造成在 管路中有液态水形成，导致极大的测量稳定性和测量误差。

综上所述，超低排放对于 CEMS 来说需要针对工况条件进行特殊的设计， 否则会导致极大的测量误差，根本无法为环保监测部门提供准确的测量数据。

3 3

3 3

3

二、置的技术方案

1、气态污染物监测系统

针对目前超低排放的工况，我们特设计如下技术方案：

取样探头探杆加热型

电伴热

取样管线

渗透管

除水器

抽气泵气体

分析仪

分析系统主机柜中

图1 系统分析流程图

一般来说气体分析系统的测量误差会比气体分析仪的测量误差大，其最大的原因就是在烟气采样和预处理过程中，由于处理不善，导致烟气成分的损失，从而导致测量误差。特别是对于实施超低排放的脱硫工程来说，其烟气温度低、水分含量高，而且SO2成分浓度低，如果还是使用原有的冷凝除水的办法就容易导致SO2随着冷凝器出来的水分损失掉，导致分析仪器测量的浓度明显偏低。因此我的技术方案中：

1、取样探头的探杆带加热功能。保证样气在采样和传输过程中温度保持在120-150℃，以保证SO2在采样过程中不损失。

2、在取样探头后伴热管线后使用渗透管除水器，这样就可以保证在除水过程中SO2 不损失，而且水分会除得非常彻底，渗透管后的烟气露点保持在-15℃以下。

3、在原有系统增加湿度报警和系统连锁功能，这样就能保证在有水分干扰的情况下对系统进行维护检查。

特点是：

1、采用渗透管除水，可以防止SO2或NH3结晶；

2、系统自带水分报警功能，可以有效的进行预警；

3、系统基本不需要带冷凝器，避免气体在冷凝除水过程中SO2被冷凝水

带走。

对于气体分析仪选用德国ABB公司的气体分析仪AO2000，最低的配置量程为

SO 2：0 - 75mg/m

NO ：0 - 190mg/m

采用这样的量程配置，所测气体的浓度大致处于

测量量程 30%-50%之间，

这样就可以保证非常高的测量精度，使用这样的配置已经在浙能嘉兴电厂、浙能 温州、浙能兰溪、浙能长兴等应用，使用效果非常好。

2、 烟尘监测仪

由于烟尘浓度非常低，而且水分高，烟气温度低，因此我们选用英国 PCME 公司的高温抽取法的前散射烟尘监测仪，仪器的资料附后。通过把烟气抽取过来， 然后高温气化，使得测量的烟气为高于 100℃的烟气，然后使用高精度的前散射 烟尘监测仪测量烟尘浓度，这样可以避免水分对烟尘浓度的干扰，保证测量的准 确性。该仪器目前已经在北仑电厂、国华惠州应用，使用效果非常好。

三、 统的基本配置

中机国际(湖南)环保科技有限公司

2014 年 12 月 20 日

3 3

E

TüV Süddeutschland Bau und Betrieb GmbH C

T

AO2000 Series

Infrared Analyzer Module

Uras14

E

R

Manufacturer:

ABB Automation Products GmbH, Frankfurt, Germany

A

TüV Süddeutschland Bau und Betrieb GmbH hereby certifies that AO2000-Uras14 has achieved the following results for emission monitoring at a waste incinerator and meets the requirements for facilities requiring authorization and to German 27th BImSchV

C

Smallest measurement ranges tested: CO 0-75 mg/m3 NO 0-200 mg/m3

I

Availability

> 98

%

over

a

3 month

period

for

two

independent

systems

including sample conditioning With internal automatic calibration of zero point with ambient air

(interval

24 h) and

span

point

with

calibration

cells

(interval

weekly):

End point drift: < 4 % of set point per year

The automatic calibration unit for zero and span point must be

checked yearly.

Cross sensitivity: typical flue gas concentrations < 4 % of measurement range.

Detection limit:

CO ≤ 0.2 % f.s.

NO ≤ 0.3 % f.s.

2

2 2

Report number 170 608

T I

F

I C

A

T

E

(waste incineration plants, large furnaces and others):

SO

0-75 mg/m3 O 0-10 / 25 V ol.-% Drift:

F

Zero point drift: < 2 % of span per year I Sum of all cross sensitivities for above mentioned

components

T against SO , NO, O , CO , NH , NO , CH , N

O, CO and H O in

R

为了改善设备性能及降低价格，博纯完全重新设计了GASS?模

块。全新的Indi-GASS?可去除气体样品中的水蒸气、微粒及可凝聚

液体，同时保留水溶性酸性气体，例如SO2、NOx和HCl从而使测量

更加准确。Indi-GASSTM是一种即插即用系统，其1-5 lpm的处理流

量和10-20%的适中的水分范围专用于日常的CEMS应用。

Indi-GASS?内置于Nema 4X外壳中，可直接安装于烟道外部紧挨着

采样探头的位置。这样就无需昂贵的、长时间加热的取样管线，从而

降低了CEMS的总成本。

●仅去除水蒸气和微粒（过滤精度≤0.1μ）

●内置的无热干燥器用于净化空气

● Nema 4X外壳可直接安装在烟道上

●样品流的流量大小为1 lpm至5 lmp

●可产出最低露点为-15℃的样气

● 100%保留NOx、SO2、CO、CO2、O2、HCl、HF和酸性气体

客户问题Problem：

山东某电厂用户CEMS系统采样点位于脱硫系统入口,样气湿度很高（>80%），SO2浓度很大(>2000)，系统工作不正常，分析仪经常出现湿度报警甚至进水腐蚀。

解决方案Solution：

博纯公司为其提供了基于Nafion干燥技术的解决方案：INDI-GASS。该系统专门为亚洲市场设计，适合当地工况,效果很好，被称为”Cooler killer”(冷凝器终结者)。

该方案优点Advantages:

↘Nafion管除湿技术

↘采用的是加热PD管(多根Nafion管)，处理流量大且干燥效果好.

↘内置加热过滤器，可以有效去除颗粒物和酸雾，过滤精度0.1μ。

↘单独吹扫气源，除湿效率高。

↘内置反吹气干燥器(双路自动切换,可自动再生)，可使吹扫气露

点最低降至-20℃

↘不需使用原有压缩机（电子）冷凝器

↘可直接采用现场仪表气,不需进行干燥处理.

↘一步到位，气路简单,维护工作量极少。

结果Result: 该系统使用半年多来，工作一直正常，没有进行任何维护维修，系统也没有了进水腐蚀和堵塞等现象，提高了系统可靠性，也极大的降低了运维成本。”