CEMS系统在垃圾焚烧发电厂中的应用

1、 CEMS系统在垃圾焚烧发电厂中的应用 王桂芬摘 要：本文介绍了CEMS的系统组成、技术要求、及其在垃圾电厂中的应用。主要分析了垃圾发电厂常用的几类CEMS系统的优缺点，以及CEMS系统在安装要求和其它应注意的事项。Key：CEMS；烟气在线分析仪；垃圾发电厂1.引言近年来，由于焚烧法处理量大、速度快、占地面积小的优点，使其成为生活垃圾处理的新的处理方式。垃圾焚烧带来的新污染问题同时也受到社会各界的广泛关注，特别是尾气排放污染问题突出，其中危害最严重的是二恶英，二恶英被称为是“地球上毒性最强的物质”，它是一种含氯的强毒性有机化合物，其它还有粉尘、SO2、HCL等有害物质，因此烟气处理系统的合理

2、选择是焚烧辅助设备的重点。垃圾焚烧电厂由于燃烧产生大量对空气造成污染的气体，我国在2002年颁布了中华人民共和国固体废物污染环境防治法，此法规定所有垃圾发电电厂都必须安装相应的废气排放监测系统。因此确立一种实时有效的针对垃圾焚烧电厂废气排放的检测方法十分有必要。2.概述CEMS是烟气排放连续监测系统（Continuous Emission Monitoring System）的简称，是实现烟气排放连续监测的现代化仪器设备。通过该系统，可以方便地检测烟气中污染物的排放量、排放率，显示、打印各种参数和图表，并通过传输系统将数据结果传输至管理部门。在各个不同的领域烟气中污染物的成分不一样，CEMS的

3、应用也不完全相同。对于垃圾电厂CEMS，它应该测量的组分包括含尘量（颗粒物）、CO、SO2、NOx、CO2、HCL、H20、O2，还包括流量、温度、压力等参数。3.CEMS的组成上图为CEMS系统的一个典型的组成结构。CEMS一般由气体污染物含量分析、烟尘浓度监测、流量检测系统、数据采集、处理及分析系统。其中最重要的组成部分就是气体污染物含量分析。气体污染物含量分析系统包括采样探头、采样管线、预处理系统、分析仪及部分组成。按照分析方法可分为稀释法、抽取法和直测法。目前在垃圾电厂中应用较多的分析的方法为抽取法。抽取法是将烟气通过取样管线抽取出来，通过预处理例如除尘等，然后进入分析仪进行分析。4技

4、术要求4.1对计量器具的要求国产仪器应有CMC（质量技术监督局颁发的“中华人民共和国制造计量器具许可证”）标志，进口仪器应取得国家质量技术监督部门的计量器具型式批准证书。4.2对仪器正常工作环境的要求环境温度为-2045；相对湿度90%；大气压为86kPa一106kPa；烟气温度260；仪器问尽可能安装空调，保持环境清洁，相对湿度85%。4.3颗粒物主要指标测量范围：当仪器只设置一个测量档时，满量程值应为排放源最大排放浓度的23倍。当仪器设置多个测量档时，最低档测定范围的上限应不超过500mg/m3。零点漂移：是指在未进行计划外的维修、保养、调节的前提下，CEMS按规定时间运行后，仪器的读数与

5、零输入之间的偏差，CEMS要求24h不超过满量程的2%。量程漂移：是指在未进行计划外的维修、保养、调节的前提下，CEMS按规定时间运行后，仪器的读数与已知参考值之间的偏差，CEMS要求24h不超过满量程的5%。4.4气态污染物主要指标线性误差：用低、中、高浓度的标准气体检查时，CEMS测定值与参考值的相对误差不超过5%。标准气体（标气）指有效期在一年以上，不确定度不超过2%的国家标准气体。低浓度标准气体指20%一30%满量程值；中浓度标准气体指50%60%满量程值；高浓度标准气体指80%100%满量程值。4.5其他要求校准：仪器应能用手动或自动方法进行零点漂移、量程漂移校准。净化：仪器应具有防

6、止光学镜头、插人烟道的探头被烟气污染，清洁污染的净化系统。数据处理：仪器应具有记录、存储、显示、输出、报警、安全、缺失处理等数据处理功能，还可以进行数据、图文传输。仪器应设置RS232，RS422，RS485中任意一种通讯接口。5.CEMS在垃圾电厂中的应用5.1烟气组分测量CEMS系统比较根据垃圾焚烧发电厂环保验收和设计要求，必须设置烟气在线分析系统（CEMS）。下表对于目前用于垃圾焚烧CEMS系统作了一个比较。根据上表的比较，对于垃圾焚烧发电采用高温红外的方法是比较好的。5.2烟气温度，压力，流量及粉尘的检测和数据处理温度测量：测量范围0-300度。该传感器采用硬接线方式将采集的数据传给数

7、据处理计算机。压力测量：烟道内的压力用压力变送器进行测量，一般情况下烟道内压力为负压。流量测量：用皮托管将烟道内动静压差引出至差压变送器，变送器通过计算得出烟气流速，再经计算机将流速按标干烟气流量公式换算成流量。粉尘测量：测量采用激光背反射法，激光源将一束激光射入烟道，当激光碰到粉尘时会发生反射现象，粉尘仪内的光学仪器将捕获这些反射光，反射光越强，表示烟道内的粉尘浓度越大，粉尘浓度与反射光强度成正比。6. CEMS系统的安装要求6.1颗粒物系统应安装在能反映颗粒物排放状况的有代表性的位置上，要位于所有颗粒物控制设备的下游；光学原理的颗粒物CEMS所在测定位置沒有水滴和水雾；便于日常维护，安装位

8、置易于接近，有足够的空间便于清洁镜头、检查和调整光路、检测仪器性能和更换部件等；应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍直径，和距离以上部件上游方向不小于2倍直径处。当安装位置不能满足要求时，应尽可能选择气流稳定的断面，但安装位置前直管段的长度必须大于安装位置后管段的长度。测量点应尽量接近管道断面的几何中心点。6.2气态污染物系统应安装在气态污染物混合均匀、有代表性的位置；便于日常维护，安装位置易于接近，有足够的空间便于清洁镜头、检查和调整光路，检测仪器性能和更换部件等；应安装在距最近的控制装置、产生污染物和污染物排放可能发生变化的部位的下游不小于2倍烟

9、道直径处或上述部位的上游不小于5倍烟道直径处；测量点应尽量接近管道断面的几何中心点。6.3 CEMS的安装原则上要求一个固定污染源安装一套CEMS。若一个固定污染源排放先通过多个烟道或管道后进人该固定污染源的总排气管时，应尽可能将CEMS安装在总排气管上，但要便于用参比方法校准CEMS；不得只在其中的一个烟道或管道上安装CEMS，并将测定值作为该污染源的排放结果；但允许在每个烟道或管道上安装相同的测定探头，每个探头在每小时内的监测时间相同，总监测时间应符合要求，即“每个固定污染源的测定时间不得小于其总运行时间的75%，且每小时的测定时间不得低于45min”。当只在多个固定污染源排气汇总管上安装

10、CEMS时，须经当地环保行政主管部门同意。6.4 其它分析仪机柜与取样点之间的距离不能太远，通常不应超过40m。取样管线太长会导致测量延迟过大。并且因为取样管为全程伴热，若管线太长，则伴热功率也很大。导致CEMS的设备和运行成本增加。深圳宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂二期工程，烟囱高80m，烟囱直径2200mm，烟气入口高6m。取样探头设置在钢烟囱上约31m处。分析机柜布置在30m高处，取样管线长约35m。7. 信号传输CEMS系统的测量结果由烟气分析系统的上位机记录、保留，通过硬接线的方式送到垃圾电厂的DCS控制系统中监视。同时，通过GPRS等无线传输方式上传到当地环保局。上位机中的数据可定期打印

11、报表和绘制历史曲线。8.结论CEMS系统作为重要的环境监测仪表，是垃圾发电厂的必备仪表设备。由于其系统复杂，安装维护要求高，设计院在设计时应该重视，按照规范的要求，根据工程的实际情况做好选型和设计。Reference1 国家环境保护局 HJ/T 76-2007固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法.2 國家环境保护局 HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范.3 国家环境保护局 GB 162971996大气污染物综合排放标准.4 国家环境保护局 GB 30951996大气环境质量标准.5 国家环境保护局 CJJ 90-2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范.6 国家环境保护局 DB37/ 6642007火电厂大气污染物排放标准.7 国家环境保护局 HJ/T47-1999烟气采样器技术条件.8 国家环境保护局