產(chǎn) 品 說 明

燃煤電廠煙氣排放量測定以監(jiān)測斷面的平均濃度為依據(jù)，測量的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到污染物排放總量、濃度折算及煙氣脫硝系統(tǒng)效率的評估。目前脫硝出口實(shí)際監(jiān)測多采用單點(diǎn)取樣測量方式，但由于脫硝后凈煙氣通往空預(yù)的煙道較短，且存在90拐角煙道，導(dǎo)致煙道氣流存在渦流、紊流現(xiàn)象，使得同一監(jiān)測斷面流速場分布不均勻，單點(diǎn)流速測量方式難以保證測量煙氣組分值代表斷面真實(shí)濃度。通過參考手工網(wǎng)格多點(diǎn)采樣，在同一煙道斷面上布置多點(diǎn)網(wǎng)格流速在線取樣測量方法并通過手工比對進(jìn)行驗(yàn)證。比對結(jié)果表明采用多點(diǎn)網(wǎng)格取樣系統(tǒng)所得斷面平均濃度能夠符合運(yùn)行監(jiān)控和環(huán)保監(jiān)測精度要求，能夠提高流速測量的準(zhǔn)確性。針對上述情況分析，通過該公司安裝ASS-JD4VC型網(wǎng)格取樣，將原來的離散式三點(diǎn)取樣改為同截面網(wǎng)格取樣后，將脫硝出口與排放口煙囪的NOX*值差由40%降為5%。

一、脫硝工藝系統(tǒng)簡介

廣東珠海某電廠為2×600MW超臨界鍋爐是上海鍋爐廠有限公司引進(jìn)ALSTOM美國公司超臨界鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身技術(shù)生產(chǎn)的超臨界鍋爐，型號：SG-1913/25.4，該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)Π型露天布置、固態(tài)排渣。燃燒方式采用低NOx，同軸燃燒系統(tǒng)（LNCFS），煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式燃燒器。

脫硝裝置基本情況為：從鍋爐省煤器來的煙氣經(jīng)SCR裝置入口補(bǔ)償器、AIG、反應(yīng)器入口補(bǔ)償器，然后進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)（無旁路煙道），還原劑（氨）在催化劑的作用下與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。經(jīng)處理后的煙氣直接進(jìn)入鍋爐空預(yù)器內(nèi)。

單臺鍋爐配置2臺脫硝反應(yīng)器，每臺脫硝反應(yīng)器設(shè)計(jì)成2＋1層催化劑布置方式，其中*下層為預(yù)留層。每層含有8×10個(gè)催化劑模塊。模塊之間和與反應(yīng)器壁之間采用密封板密封。催化劑采用模塊結(jié)構(gòu)，規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性，以減少更換催化劑的時(shí)間。催化劑設(shè)計(jì)考慮燃料中含有的微量元素可能導(dǎo)致的催化劑中毒。在加裝新的催化劑之前，催化劑體積滿足性能保證中關(guān)于脫硝效率和氨的逃逸率等的要求。催化劑模塊為采用鋼結(jié)構(gòu)框架，并便于運(yùn)輸、安裝、起吊。煙氣經(jīng)過與氨氣均勻混合后垂直向下流經(jīng)反應(yīng)器，反應(yīng)器入口設(shè)置氣流均布裝置，反應(yīng)器主要由里面布置的催化劑、催化劑支撐梁、反應(yīng)器殼體、密封板等組成。在反應(yīng)器內(nèi)，還原劑（氨）在催化劑的作用下與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。

二、脫硝出口NOX測量存在問題

2014年3月，省*批復(fù)該廠為省燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣污染物“近*"示范項(xiàng)目。經(jīng)過對機(jī)組的脫硫系統(tǒng)擴(kuò)容升級、新增濕式電除塵、省煤器分級、脫硝系統(tǒng)加裝催化劑提升效率的改造之后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“近*"。

根據(jù)省電科院的性能試驗(yàn)結(jié)果，煙塵的排放濃度為4.12mg/m3，二氧化硫的排放濃度的為9.14mg/m3，氮氧化物的排放濃度為31mg/m3，滿足煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度達(dá)到或低于燃?xì)廨啓C(jī)組的現(xiàn)行排放限值，即：煙塵≤5mg/m3、二氧化硫≤35mg/m3、氮氧化物≤50mg/m3。

在省煤器分級改造之后，該公司在脫硝SCR出口和入口的AB側(cè)分別安裝了直接抽取式CEMS監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測脫硝之前及脫硝之后的NOX及含量。探頭采用三點(diǎn)取樣，脫硝出口的采樣點(diǎn)安裝在SCR出口煙道頂部，間距為1.2m，煙氣探桿為1.5m長。煙囪排放口所采用的CEMS監(jiān)測系統(tǒng)與脫硝出入口采用同型號設(shè)備。

在脫硝出入口CEMS安裝調(diào)試后，一直存在脫硝出口的NOX與煙囪排放口NOX不一致的情況，而且二測量點(diǎn)的NOX值大小無規(guī)律，時(shí)高時(shí)低，甚至AB側(cè)NOX相差明顯偏大的現(xiàn)象。

以下為該廠四號機(jī)組脫硝出口與煙煙囪排放口的數(shù)據(jù)比對：

圖1：廣東某廠2015年5月SCR出口AB側(cè)與煙囪排放放口NOX值（折算成6%氧量）

由上圖及上表可分析可以看出，4A側(cè)與排放口的*相對誤差達(dá)到45%，B側(cè)與排放口NOX*相對誤差達(dá)到48%。

三、CEMS取樣標(biāo)準(zhǔn)的要求

當(dāng)前，我國環(huán)保保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對于污染物采樣平臺的主要標(biāo)準(zhǔn)有二個(gè)，即《固定污染源排氣中顆粒物和氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）和《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 75-2007）的規(guī)定，在二個(gè)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中對采樣的要求主要有幾下三方面：

1、采樣點(diǎn)位：采樣點(diǎn)位應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段，避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。采樣位置應(yīng)設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑和距上述部件上游方向不小于2倍直徑處；手工采樣點(diǎn)位應(yīng)位于自動監(jiān)測設(shè)備采樣點(diǎn)位下游，且在互不影響測量的前提下，盡可能靠近；采樣斷面煙氣流速應(yīng)大于5m/s。

2、采樣孔：采樣孔內(nèi)徑應(yīng)不小于80mm，采樣孔管長應(yīng)不大于50mm。對圓形煙道，采樣孔應(yīng)設(shè)在包括各測點(diǎn)在內(nèi)的互相垂直的直徑線上，對矩形或方形煙道，采樣孔應(yīng)設(shè)在包括各測點(diǎn)在內(nèi)的延長線上。

3、采樣平臺：略

一、SCR出口與排放口NOX誤差的分析

造成SCR出口與排放口的氮氧化物偏差相差較大的主要原因一般認(rèn)為有以下幾個(gè)方面：

1、儀表的測量誤差

因SCR出口及排放口的CEMS分析儀表均采用同一公司的煙氣分析儀表，負(fù)責(zé)CEMS設(shè)備部門每月均會對所有CEMS分析儀表進(jìn)行零點(diǎn)及跨度標(biāo)定及線性分析，從數(shù)據(jù)上分析，二處的儀表均合格，而且采用中間跨度標(biāo)氣進(jìn)行反標(biāo)時(shí)，儀表與標(biāo)氣的誤差*僅為1%（30mg/m3NO標(biāo)氣）。因此，從上述分析可以認(rèn)為，儀表不是造成SCR出口與排放口NOX偏差大的原因。

2、 AIG堵塞

若AIG噴嘴堵塞，會造成部分區(qū)域無法噴到氨氣，出口的煙氣中NOX會明顯增大，一般來說會使SCR出口的NOX值明顯比排放口的NOX偏大，若堵塞過小，則對二個(gè)不同測量點(diǎn)的NOX差值影響偏小，可以考慮。此外，該公司對四號機(jī)脫硝的稀釋系統(tǒng)及噴氨系統(tǒng)進(jìn)行過閥門開關(guān)擾動試驗(yàn)，結(jié)果稀釋壓力和氨氣壓力會有少量的波動，因此可以判斷AIG噴嘴不存在大面積或局部明顯的堵塞現(xiàn)象，此因素可以*排除。

3、噴氨不均

噴氨不均的主要可能原因是噴嘴堵塞及閥門開關(guān)程度。該公司在脫硝投入運(yùn)行后已請專業(yè)的檢測公司對噴氨格柵進(jìn)行調(diào)整過。此外二臺機(jī)組均存在同樣的差值問題，因此，噴氨不均的可能性相對較低。

4、 CEMS取樣不均

取樣探頭安裝在SCR出口的頂部煙道上，煙道尺寸為12.5mx3m，三個(gè)取樣探頭間距為1.2m，三個(gè)取樣管*終匯合成一根取樣小管，由設(shè)在30米遠(yuǎn)處的監(jiān)測小室分析儀表測量。

因出現(xiàn)排放口與脫硝SCR出口偏差問題，技術(shù)人員對該問題進(jìn)行了排查，先使用在線分析儀逐個(gè)探頭進(jìn)行測量，測得數(shù)據(jù)如下。

表2：四號機(jī)脫硝SCR出口AB側(cè)單探頭測量NOX值

由上表可以看出，各個(gè)探頭的測量值不一致，*誤差*值為19mg/m3，很明顯各探頭所抽取的氣體不同，即內(nèi)部流場不均，煙氣混合不充分。

三、解決NOX差距的途徑

超臨界燃煤機(jī)組在加裝脫硝裝置后，若其CEMS取樣點(diǎn)不具有代表性，不能真實(shí)的反應(yīng)脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行情況，會給運(yùn)行人員帶來錯(cuò)誤的信息，導(dǎo)致的后果有兩個(gè)方面，一上若CEMS監(jiān)測NO 濃度低于實(shí)際排放NO 濃度，這時(shí)CEMS顯示脫硝效率會很高，運(yùn)行人員會減少氨的噴入量，這樣會造成實(shí)際的NO 排放濃度進(jìn)一步升高，還有可能超過排放限值的要求，會增加相應(yīng)的排污費(fèi)用；二是若CEMS監(jiān)測NO濃度高于實(shí)際排放NO 濃度，這時(shí)CEMS顯示脫硝效率會很低，運(yùn)行人員會增加氨的噴人量，不僅增加了氨的消耗量，氨逃逸量會增大，長時(shí)間會造成硫酸氫氨對空預(yù)器低溫段的腐蝕和堵灰。為了減少CEMS監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差造成的影響。

因此，SCR出口的NOX越接近排放口的測量值越理想，為了消除前述二者的差距，需要對脫硝CEMS的取樣探頭即取樣方式進(jìn)行改進(jìn)，以取得*有代表性的脫硝出口煙氣樣。改進(jìn)取樣的也*直接的辦法就是對整個(gè)脫硝截面進(jìn)行多點(diǎn)取樣，盡可能多點(diǎn)混合取樣，增大樣本數(shù)量可以提高抽樣的代表性。

四、網(wǎng)格取樣的設(shè)計(jì)原理

網(wǎng)格取樣的設(shè)計(jì)是基于煙氣環(huán)境監(jiān)測使用的多點(diǎn)采樣理念，即通過在煙氣流通截面同時(shí)對各點(diǎn)進(jìn)行測量或抽取，將煙氣混合再進(jìn)行測量，理論上，抽取點(diǎn)數(shù)越多，就越具代表性，但過多的取樣點(diǎn)顯示是不現(xiàn)實(shí)的也無法實(shí)現(xiàn)，根據(jù)截面大小，24點(diǎn)到36點(diǎn)取樣就基本認(rèn)為具有代表性。

圖2：ASS-JD4VC型網(wǎng)格取樣裝置

ASS-JD4VC網(wǎng)格取樣裝置的組成分為：多點(diǎn)取樣系統(tǒng)，匯流管，混和母管及回流管道，吹掃系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等。多點(diǎn)取樣系統(tǒng)主要是將流經(jīng)脫硝出口截面的煙氣進(jìn)行抽取，匯流管的作用是將多點(diǎn)取樣系統(tǒng)抽取的樣氣進(jìn)行收集和匯流；混和母管的作用是將匯流管中的樣氣進(jìn)行混合，減低流速供采樣探頭抽取氣體，此外還有供人工比對的備用孔。吹分系統(tǒng)是利用壓縮空氣對整個(gè)網(wǎng)格取樣系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，防止灰堵；控制系統(tǒng)是集成PLC的控制系統(tǒng)，對吹分步驟進(jìn)行控制及接受來自CEMS的儀器吹掃信號，使之與網(wǎng)格取樣的吹掃進(jìn)行同步。

五、 網(wǎng)格取樣與實(shí)踐

為了*解決廠脫硝出口與排放口NOX值差過大問題，該電廠于2015年11月對其四號機(jī)組脫硝SCR出口的CEMS取樣安裝了ASS-JD4VC網(wǎng)格取樣裝置。主要安裝要點(diǎn)如下：

1、   多點(diǎn)取樣系統(tǒng)的安裝

該小系統(tǒng)的安裝*關(guān)鍵，是網(wǎng)格取樣的重點(diǎn)。在12.5mX3m的SCR出口煙道上部分部開鉆6個(gè)等間距的取樣管孔。在伸入煙道內(nèi)部的六根取樣管道上分別開二個(gè)取樣小孔，在38平方米的截面上分別形成36個(gè)取樣孔，基本達(dá)到每平米一個(gè)抽樣孔。

2、   管道走向

影響網(wǎng)格取樣裝置運(yùn)行效果的主要組成就是管道走向。管道坡度走向設(shè)計(jì)不合理，將會導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)格取樣裝置灰堵，形成CEMS取樣癱瘓。

3、   工藝設(shè)計(jì)

除上述二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之外，整個(gè)網(wǎng)格取樣裝置的工藝也影響裝置的效果，如吹掃間隔，流速的計(jì)算，管徑的選擇，開孔位置及大小，CEMS與網(wǎng)格取樣的同步等。

在安裝網(wǎng)格取樣裝置后，四號機(jī)組脫硝出口與排放口的NOX值十分接近，網(wǎng)格取樣的流速達(dá)到了12m/s。脫硝出口AB側(cè)及排放口的NOX值分別測得如下：

圖2：廣東某電廠2016年1月份脫硝出口AB側(cè)與排放口NOX值（折算成6%氧量）從圖2中可以看出，在脫硝出口加裝網(wǎng)格取樣后，脫硝出口AB側(cè)的NOX值很接近，AB側(cè)的平均值與排放口NOX值曲線*吻合，*誤差在5%左右，解決了脫硝改造后*存在的二點(diǎn)NOX相差過大問題。

五、 結(jié)論

目前，多數(shù)燃煤機(jī)組均對對鍋爐進(jìn)行了脫硝的改造，電廠排放入大氣中的NOX大大減少。但由于脫硝出口折角過多，流氣流場分布不均勻，導(dǎo)流板安裝不適當(dāng)及內(nèi)部支撐管的多種因素，各機(jī)組普遍存在脫硝出口的氮氧化物與煙囪排放口的氮氧化物測量值存在較大偏差現(xiàn)象。

目前解決這二測量值偏大的方法主要是多點(diǎn)取樣，在廣東某電廠的實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)格取樣對于消除排放口與脫硝出口的氮氧化物差值過大，是一種簡單直接有效的方法。該解決辦法可供同類機(jī)組提供一條途徑。