首先,我要说的是,CEMS装置,不是一个通用设备,也就是讲,什么样的锅炉设备、什么样的脱硫设备,应安装什么样的脱硫烟气在线监测(CEMS)装置,不能做“拾到篮里就是菜”的事。CEMS主要检测什么东西呢?二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、烟尘等三样东西。根据环保要求,二氧化硫(SO2)、烟尘是必测项目,由于绝大部分发电厂没有脱硝装置,所以氮氧化物(NOx)不作要求,但有的地区,为了计算氮氧化物的排污费,也有装氮氧化物装置的。
烟气的采样方法:有非抽取法和抽取法2种。非抽取+红外或紫外吸收法国外此类技术的早期产品出现在20世纪70年代末至80年代初,其技术简单,响应时间快,勿需抽气管线可直接实时测量湿基,缺点是探头易被烟尘堵塞,分析仪易污染;探头为开孔式,无法进行在线校标,精度差,后来英国Procal公司为首,改进了装置,但还是不太成熟,市场占有量低,国内极少数电厂使用,所以我不再谈了。我重点讲抽取法,抽取法分为直接抽取法和稀释抽取法。
直接抽取法是指脱硫后的烟气,通过某一装置,直接从烟道或烟囱里抽取浓烟,将浓烟来进行分析,得出SO2浓度的结果。其优点:欧洲技术,解决了烟气扰动问题,红外吸收法所用探头等设备价格相对便宜。此技术欧洲、日本发展较好。缺点:所抽取的烟气是浓烟,必须经过除尘、除湿(采样管加热)等预处理,维护工作复杂。当然,我认为最主要的问题是,测量的为烟气干基,采样管线必须负压运行,但在锅炉实际运行过程中,是很难保证100%的负压运行的,一旦出现正压,或采样管泄露,烟尘就会使采样管抽气口易堵塞,影响测定结果。所以,在这类选择使用直接抽取法的CEMS的时候,要充分考虑到自身的锅炉种类、脱硫设施的种类,锅炉运行负荷的情况等,要综合考虑,不能盲目地选择CEMS。我们常见的煤粉锅炉(循环流化床CFB锅炉)+布袋除尘(静电除尘)+石灰石-石膏法脱硫,使用直接抽取法CEMS,是完全可以的,因为布袋除尘、静电除尘比较可靠,排出烟尘微粒能有效地控制,并且采用此工艺的,一般都是大型锅炉,经过一次性设计,烟气负压设计也比较宽余,不象有的电厂通过改造后,增加的脱硫设施,可能会导致烟气负压偏小,这样,在运行过程中,烟气出现正压的概率就高了,容易引起采样管抽气口易堵塞,影响测量的正确性。但现在有好多小电厂,使用的链条锅炉(抛煤锅炉)+碱法脱硫(用NAOH作脱硫药剂)+水膜除尘器,此类系统,小火电、小热电厂、或有废碱来源的大型热电厂,使用的较多。凡是使用这样工艺的电厂,我认为用直接抽取法的CEMS是不合适的。因为这类工艺的电厂,在运行中,水膜除尘器不能完全保证烟尘的颗粒度的排放,虽然国家还没有关于颗粒度具体排放的标准,但由于锅炉燃烧的煤炭种类,对于烟尘中的颗粒量有很重要的关系。一般而言,锅炉燃烧山西、陕西、内蒙等地区的煤炭,烟尘中的颗粒量较多,特别是燃用内水份(超5%)极高的内蒙煤炭,烟汽中占有大量的烟尘颗粒,我虽然没有进行科学地定量测定,但根据锅炉固体出渣量来对比,使用上述内蒙煤炭的烟尘中排出的粉尘是山东、徐州等东部煤炭的好几倍。如此多的烟尘,进入采样抽气管的概率就很高了。对于使用水膜除尘器的电厂来说,若采用直接抽取法的CEMS,是很不明智的。因为烟气经过水膜除尘器,由于水膜除尘器水量的变化,很多电厂水膜除尘器水接在的工业水母管上,当工业水母管水压的变化,会引起水膜除尘器进水量的变化,水量变化后,除尘效果也会发生变化。另外,还有好大部分热电厂,采用的是背压机运行方式,锅炉负荷变化极大,特别是在短时间内急加负荷的时候,经常能看到烟囱出黑烟,此时的烟气中灰尘颗粒量就巨大了,所以,有的采用直接抽取法的CEMS电厂,几乎一星期就要爬一次烟囱,去清理探头。并且还时常出现CEMS的显示数据不准,特别是烟尘的参数,(大多是用皮托管测量烟气流速)一旦堵了,会使烟尘的参数达几千,超标几十倍。所以直接抽取法的CEMS,对于小热电厂来说,是不适宜的。那说了半天,用什么类型的CEMS,才能合适这些小热电厂。这就是--稀释抽取+紫外荧光法。
稀释抽取法是美国技术,其优点是:将采的烟气样,加入洁净的空气稀释,这样一来,就降低了烟汽样品露点温度,解决了烟气冷凝水问题,一般情况下勿需跟踪加热采样管线,并解决了采样探头的腐蚀与堵塞问题,连续工作时间长。采样管线能在正压下工作,从而防止由于泄漏所引入的误差;经稀释的烟道气样品,可使气体浓度降低,使用灵敏度高的环境监测仪器完成分析;由于湿度未从样品中消除,测定的为湿基。缺点是:在检测过程中,响应时间稍长(<3min);干燥压缩空气纯度要求高,紫外荧光分析仪须进口,价格较贵。该技术在全球市场占有率约为85%,在美国高达90%。所以,我认为,稀释抽取法的CEMS,是成熟的,特别适合恶劣的烟气环境,尤其是小热电厂,因为与小容量锅炉相匹配的简单碱法脱硫、水膜除尘等,最合适不过了。因为稀释抽取法能正压运行,采样不堵灰,维护量小,我经过大量的走访,采用稀释抽取法的CEMS的故障率远低于采用直接抽取法的CEMS。
对于烟尘的测量,一般用激光反射法和激光对穿法。这二种方法均成熟,稳定,可靠性强,使用寿命长。激光反射法与烟尘颗粒颜色有关,要求煤种尽可能稳定。一般都采用此法,所以锅炉在更换煤种时,要注意烟尘参数的变化,但我们在实际运行过程中,看不出煤种的变化能引起烟尘参数的变化,也可能变化不大,不容易看出来吧。激光对穿法与重量法相关性好,稳定、灵敏、精度高,设备体积小,镜面维护量小。此法国产设备也不少,不管怎么说,这两种方法,难分伯仲,一句话,都不错!
烟气流速的连续测量技术,一般主要有皮托管法,该法是烟气流速连续测量常用方法,,缺点是易堵,需要不断吹扫。另一法是超声波法,该法不受温度、压力、烟气成分变化影响,但产品价格较贵。国内大部份烟气流速的连续测量用的是皮托管法。
在选择CEMS的时候,有钱的电厂,一律用进口设备,认为进口设备质量有保证,典型的“只选贵的,不选对的”。能用上进口设备,当然是好事,但要选择与自己相匹配的CEMS,否则会好事多磨的。同样,节省的电厂,通过招标,千方百计压价,买了一台最便宜的,用了一年,探头等检测部件坏了,更换一次,花费不小的。所以,我们在采购CEMS的时候,一要对症下药,选对的;二要看该CEMS的生产厂家,是否具有知识产权,社会上有好多小公司,依托环保局的关系,把CEMS组装起来,一旦发现质量问题,由于他们没有自主知识产权,设备坏了,无法自己修理,只能更换部件,再加上服务跟不上,有不少的电厂吃过这方面的亏。将来CEMS接到市、省等环保有关部门,烟气排污费的收取,要根据CEMS上传的数据来收取,所以,CEMS的运行稳定,对于交纳够关费用起到至关重要的作用,马虎不得。
CEMS的选择,要根据自己的实际情况,不能“拾到篮子里的就是菜”、“拉着黄牛就是马”,否则要吃亏的。