超低排放濕式除塵煙塵監測技術在火力發電廠中的應用

2014年（nián）9月12日，國家發改委、國家環保部、國家能源局（jú）聯合發文“關於印發《煤電節能減排升級（jí）與改造行動計劃(2014—2020年（nián）)》的通（tōng）知”中要求，穩步（bù）推進東部地區現役30萬kW及以上公用燃煤發電（diàn）機組和有條件的（de）30萬kW以下公用燃煤發（fā）電機組實施大氣汙染物排放濃（nóng）度基（jī）本達到燃氣輪機組排（pái）放限值的環保改造。燃煤發電機組（zǔ）大氣汙染物（wù）排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含（hán）量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物（wù）排放濃度分別不高於10、35、50 mg/m3)。
目前關（guān）於超低排放（fàng）顆粒物排放測量國家（jiā）標準《固定汙染（rǎn）源煙氣排放連續檢測（cè）技術規範(試行)》(HJ/T75)中參比方法驗收技術考核指（zhǐ）標（biāo）要求，當顆粒物（wù）排放濃度不大於50 mg/m3時，誤差不超過±15 mg/m3，而電廠實現“超低排放”後（hòu），顆粒物濃度要降低到10 mg/m3，甚至5 mg/m3，數值已經小於誤差。如何（hé）實時連續（xù）在線監測超低排放燃煤電廠的顆粒排放濃度，正確評價電（diàn）廠顆粒物排放水平，是（shì）一個現（xiàn）實而重要的（de）問題。目前（qián）粉塵的主流測量方法以直接抽取高溫氣化加激光前（qián）向散射測量技（jì）術和稀釋抽取加激（jī）光前向散射測，市場火（huǒ）力發電廠（chǎng）濕除塵煙塵儀，主要以（yǐ）PCME、SICK、Durag、Thermo Fisher為主，*超過90%。
1、直接抽取高溫氣化加激光前向散射測量技術
直接抽取高溫（wēn）氣化（huà）加激光前向散射（shè）測量技術（shù）以PCME和SICK為主（zhǔ）要代表（biǎo）。PCME STACK 181 WS適合於濕法（fǎ）除塵器和其他低於露點(*道條件)或有水滴存在下的顆粒物（wù）排放（fàng）測量。抽取係統從煙道中連續抽取代表性煙氣，加（jiā）熱到結露點溫度以上使水滴蒸發，然後測量幹煙氣條件下的顆（kē）粒物濃（nóng）度。在濕法除塵之（zhī）後使用（yòng）此加熱抽取的方法（fǎ）有效地克服了在濕法除塵後原位顆（kē）粒物監測（cè）的冷（lěng）凝和水滴影響的問題。PCME STACK 181 WS使用先進的（de）ProScatter前（qián）散射粉塵儀傳感器(PCME QAL 181)，通過德國TUV認證，通（tōng）過英國（guó）環保局MCERTS認證(在幹煙氣條件下的PCME STACK 181符合QAL1規範，通過中國環（huán）保產品認證)。認證量程涵蓋0～15 mg/m3及0～100 mg/m3。該抽取係統采用了改良的氣流增強器（qì），這（zhè）意味著該係統沒有移動部件或（huò）風扇（shàn），不會（huì）結（jié）塊堵塞或被汙染。取樣時，煙氣通過同一采樣（yàng）端口返回煙道（dào）。該儀器測量的關鍵部分（fèn）是的ProScatterTM前散射粉塵儀測量傳感器，得益於窄角（jiǎo）度前散射(使得顆粒物類型（xíng）和（hé）折射率變化影響（xiǎng）zui小化)。相較於光（guāng）散（sàn）射傳感器入射角度，181WS降低了靈敏度。181WS得益於（yú）*的圖形用戶界麵，合（hé）理的結構設（shè）計，對光散射傳感器、加熱係統（tǒng）、取（qǔ）樣管線的流量（liàng）進行自動控製和實時監測（cè），實現了對飽和（hé）濕煙氣和有水滴的濕煙道中的顆粒物（wù）濃度測量。
2、高溫抽取稀釋加激（jī）光（guāng）前向散射測量技術
高溫抽取稀釋加激光前向散射測量技術主要是（shì）以Durag和Fordisch為代（dài）表。取樣風機以恒定的速度將零空氣注入到射流取（qǔ）樣器（qì）中，射流取樣器產生負壓（yā）來引流樣氣及稀釋氣體。樣氣通過高溫加熱的Probe，稀釋風機以一定速度注入稀釋零氣到高溫探頭和樣氣（qì）混合，混合後的稀釋樣氣經過高溫球閥後進入測量腔（qiāng）室，用激光前向散射的測量技術進行測量。稀釋氣體管路上裝有流速及溫度傳感器，可以準確測量單位（wèi）時（shí）間內稀釋（shì）零氣的體積；稀釋後的氣體（tǐ）管路上也同樣（yàng）裝有流速及溫度傳感器，稀釋後樣（yàng）氣單位時間內的體積也是（shì）可以準確測量的（de）；稀釋後（hòu）腔室單位時間內氣體（tǐ）的質量除以單位時間內抽取樣氣的質量就是稀釋比。采用稀釋法測量顆粒物濃度，可以降（jiàng）低煙氣的露點；同時可以通過稀釋泵，將零氣注入到采樣腔室，來校驗係統的零點。係統具有自動零點及滿度檢查的功能，能及時發現激光（guāng）前向散（sàn）射測量儀器的汙（wū）染、激光器衰減等（děng）問（wèn）題。
3、光散（sàn）射和震蕩微天平方法
光散射和震蕩天平聯用的方法實現顆（kē）粒（lì）物的濃（nóng）度測（cè）量。這種測量原（yuán）理以Thermo Fisher為主要代表。取樣探頭抽取樣氣，經過（guò）稀釋後(稀釋降低煙氣的露點)分（fèn）成兩路，一路進入光散射測量單元進行測量，多餘的稀釋樣氣通過旁路質量流量計和泵排空；采樣氣體（tǐ）的體積是通過采樣管路上的質量流量控製（zhì）器MFC進行測量和控製。同時在程序設定（dìng）的時間內，稀釋後的樣氣經（jīng）過光（guāng）散射測量單元（yuán）後（hòu），在進入震（zhèn）蕩天平，測試單位時間內顆粒物的質量，同時測量經過的樣氣體（tǐ）積，得到稀釋樣氣的質（zhì）量濃度，從而來（lái）校核光散射的測量（liàng）誤差。以浙江、山東已投產的濕除塵機組的曲（qǔ）線分析：該公司排放出口抽取式煙塵儀能夠滿足煙（yān）塵低於5 mg/Nm3環境下穩（wěn）定測量的要求。但是不能反映機組負（fù）荷變化（huà）過程中煙塵變化趨勢（shì），與電除塵出口煙塵表變化趨勢一致性不敏感。
4、結論
（1）目前PCME采用等速取樣的方式來實現采樣流速和工況流速跟隨；SICK采用過采樣的方（fāng）式實現采樣流速大於煙氣流速的（de）過采樣方式。係統具有自動零點及滿度檢查的功能，能及時發現激光前向（xiàng）散射測量（liàng）儀器（qì）的汙染、激光器衰減等問題（tí）。
（2）Durag采用稀（xī）釋法測量顆粒物濃度，可以降低煙氣的露（lù）點（diǎn）；同時可以通過稀釋泵，將零氣注入到采樣腔室，來校驗（yàn）係統的零點（diǎn）。係統具有自動零點及滿度檢查的功能，能（néng）及時發（fā）現（xiàn）激光前向（xiàng）散射測量儀器的汙染、激光器衰減等問題。
（3）Thermo Fisher其采用稀釋法，降低采樣煙氣露點；用（yòng）光（guāng）散射方法實（shí）現稀（xī）釋煙氣顆粒物濃度的準確測量，同時可以在設定的時間內將樣（yàng）氣（qì）進入震（zhèn）蕩天平進行質量測量，從（cóng）而來校核光散射的測量誤差。以上幾種適合超低排放（fàng）煙塵（chén）測量（liàng）技（jì）術，他們都采（cǎi）用了不同的方法，解決掉煙氣中水分（fèn）對測量的影響，而且設備各有特點，目前SICK和PCME設備均已通過中國（guó）環境監測總站檢測（cè）環保認證。