一、產(chǎn)品概述
煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用抽取冷凝采樣、后散射煙塵濃度測(cè)量、皮托管煙氣流速測(cè)量及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。同時(shí)又針對(duì)國(guó)內(nèi)煤種較雜、煤質(zhì)變化大、污染物排放濃度高、煙氣濕度大的狀況從技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)。并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，提供專(zhuān)業(yè)的中文操作平臺(tái)及中文報(bào)表功能、多組模擬量及開(kāi)關(guān)量輸入輸出接口，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的連接以及多種通訊方法的選用，使系統(tǒng)運(yùn)行方便靈活。
煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）是功能齊全，整體水平固定污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：
1、固態(tài)顆粒物連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，采用激光后散射單點(diǎn)監(jiān)測(cè)。CEMS煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS廠家
2、氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)多組分氣體分析儀（SO2、NOX、CO、CO2、HCL、HF、NH3）
3、煙氣含氧量、煙氣流量、壓力、溫度，濕度等煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
4、數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)
二、技術(shù)說(shuō)明
◢ 抽取冷凝法CEMS能夠測(cè)量SO2、NOx、O2、溫度、壓力、流速、粉塵、濕度；
◢ SO2、NOx采用紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)或紅外線NDIR分析技術(shù)；
◢ O2采用電化學(xué)氧電池；CEMS煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS廠家
◢ 濕度采用高溫電容法；CEMS火力發(fā)電煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)設(shè)備終身售后
◢ 溫度、壓力、流速分別采用熱敏電阻（PT100）、壓力傳感器和皮托管微壓差法；
◢ 粉塵采用激光后散射法；
◢ 紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)除了能夠測(cè)量SO2和NOx外，還能夠分析NH3、Cl2、H2S、O3等氣體；
◢ 與抽取熱濕法CEMS相比，本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、響應(yīng)速度快、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；
◢ 與原位法相比，分析儀具有支持在線校準(zhǔn)、測(cè)量值波動(dòng)小、可靠性高、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；
◢ 本分析儀整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，方便運(yùn)輸和安裝。
◢ 系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集率≥90%，系統(tǒng)提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)資料可用率≥90%，并具有查閱歷史數(shù)據(jù)功能。
◢ 輸出單位：對(duì)所檢測(cè)煙氣的各種參數(shù)，系統(tǒng)除在就地分析儀器面板上顯示外還均以4～20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)輸出。氣態(tài)污染物濃度單位使用mg/Nm3，流量計(jì)測(cè)出流速信號(hào)應(yīng)折算成體積流量Nm3/s輸出，溫度單位為℃。
◢ 系統(tǒng)能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守運(yùn)行，系統(tǒng)具有自診斷功能及主要部件故障報(bào)警功能，包括：測(cè)量元件/檢測(cè)探頭的失效、超出量程、采樣流量不足、反吹壓力低、采樣頭溫度低、采樣管線溫度低、預(yù)處理系統(tǒng)故障、分析儀器故障等。
為保證NOx排放值滿足超低排放要求，許多燃煤機(jī)組選擇性催化還原SCR脫硝系統(tǒng)存在還原劑加入過(guò)量的現(xiàn)象，這不僅會(huì)造成氨逃逸量超標(biāo)增加運(yùn)行成本，還影響到空氣預(yù)熱器、除塵器等后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行。
為此，本文從氨空混合的角度出發(fā)，借助計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件數(shù)值模擬，探究加裝氨空混合器、優(yōu)化母管聯(lián)箱尺寸及采用流場(chǎng)分區(qū)混合對(duì)機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)氨耗量影響。在某300MW機(jī)組采用上述技術(shù)進(jìn)行改造后，機(jī)組氨耗量降低約37.8%，每年節(jié)省液氨采購(gòu)成本68.79萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)*。
選擇性催化還原SCR技術(shù)被廣泛應(yīng)用于燃煤機(jī)組煙氣脫硝處理，其原理是在催化劑的作用下，NOx與還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退_(dá)到脫除NOx的作用。
過(guò)量噴入還原劑會(huì)增加NOx氨逃逸量，這一方面會(huì)增大設(shè)備安全隱患，造成空氣預(yù)熱器（空預(yù)器）堵塞，除塵器糊袋掛灰等問(wèn)題；另一方面會(huì)增加運(yùn)行成本，如引風(fēng)機(jī)電流增大、液氨采購(gòu)費(fèi)用增加等。實(shí)際生產(chǎn)中部分電廠的入爐煤質(zhì)較差，含硫量過(guò)高，空預(yù)器堵塞已成為普遍現(xiàn)象和亟待解決的難題。所以優(yōu)化還原劑噴入過(guò)程，在保證排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下盡可能減少還原劑噴入量，具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義和應(yīng)用前景。以往對(duì)于優(yōu)化噴氨量的研究大多從自動(dòng)控制方面入手。本文結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，從噴氨混合系統(tǒng)和流場(chǎng)優(yōu)化兩方面對(duì)噴氨量進(jìn)行優(yōu)化。
1理論氨耗量計(jì)算
理論氨耗量是根據(jù)脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)邊界條件所計(jì)算出來(lái)的氨耗量，也是本文氨耗量?jī)?yōu)化的終理想目標(biāo)。本文以液氨為還原劑，液氨蒸發(fā)成氣態(tài)后經(jīng)供氨管道注入稀釋風(fēng)管，同稀釋風(fēng)混合后送至母管聯(lián)箱，再經(jīng)噴氨支管由噴嘴進(jìn)入煙道。
根據(jù)反應(yīng)式(1)，NOx和NH3的理論當(dāng)量比（氨氮摩爾比）為1，因此可以根據(jù)理論煙氣量和進(jìn)、出口的NOx質(zhì)量濃度計(jì)算出理論液氨耗量：
2加裝氨空混合器對(duì)氨耗量的影響
考慮到安全性，要求純氨氣進(jìn)入稀釋風(fēng)管道后稀釋到5%體積分?jǐn)?shù)以下。此外為了保證各支管的噴氨調(diào)節(jié)性能*，希望各支管氨量盡可能*。部分機(jī)組的設(shè)計(jì)是將氨管道直接插入到稀釋風(fēng)管道內(nèi)，且稀釋風(fēng)管道內(nèi)無(wú)氨空混合器。
實(shí)際上僅憑管內(nèi)氣流自身混合及組分?jǐn)U散無(wú)法實(shí)現(xiàn)氨與空氣的均勻混合，需借助混合設(shè)備。對(duì)此，本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法，比較安裝西安熱工研究院有限公司生產(chǎn)的氨空混合器前后稀釋風(fēng)管道內(nèi)氨組分的分布特性。該CFD模型計(jì)算范圍為自注入口上游1m到氨空混合器下游9m間的管道。
為分析氨的分布情況，管道每間隔0.5m設(shè)置1處監(jiān)測(cè)面，共計(jì)18處。CFD模型計(jì)算采用壓力基求解器、Standard k-ε雙方程、壓力-速度耦合、SIMPLE算法、質(zhì)量入口邊界條件，選用組分運(yùn)輸模型來(lái)模擬NH3等組分的混合。該模型網(wǎng)格數(shù)為3.2萬(wàn)，大扭曲度小于0.85。計(jì)算結(jié)果與網(wǎng)格數(shù)分別為6.5萬(wàn)和9.2萬(wàn)的模型計(jì)算結(jié)果*。
模擬計(jì)算得到加裝氨空混合器及其混合距離對(duì)氨質(zhì)量濃度分布的影響如圖1所示。由圖1可知：加裝氨空混合器時(shí)，隨著混合距離的增加，管道內(nèi)氨分布均勻性會(huì)逐漸提高；未加裝氨空混合器的管道在距注入口9m處氨質(zhì)量濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差高達(dá)58.5%，而加裝了氨空混合器的管道在距注入口5m處氨質(zhì)量濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差已降至4.0%。
