一、產(chǎn)品概述

   煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)運用抽取冷凝采樣、后散射煙塵濃度測量、皮托管煙氣流速測量及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實現(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。同時又針對國內(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)。并按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計定型，提供專業(yè)的中文操作平臺及中文報表功能、多組模擬量及開關(guān)量輸入輸出接口，可實現(xiàn)現(xiàn)場總線的連接以及多種通訊方法的選用，使系統(tǒng)運行方便靈活。

    煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）是功能齊全，整體水平固定污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)。主要由以下幾個子系統(tǒng)組成：

    1、固態(tài)顆粒物連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng)，采用激光后散射單點監(jiān)測。CEMS煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS廠家

    2、氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測子系統(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)說明

◢ 抽取冷凝法CEMS能夠測量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)簡單、可靠性高、響應(yīng)速度快、維護(hù)方便等優(yōu)點；

◢ 與原位法相比，分析儀具有支持在線校準(zhǔn)、測量值波動小、可靠性高、設(shè)備維護(hù)簡單等優(yōu)點；

◢ 本分析儀整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，方便運輸和安裝。

◢ 系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)采集率≥90%，系統(tǒng)提供的檢測數(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：對所檢測煙氣的各種參數(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)模擬量信號輸出。氣態(tài)污染物濃度單位使用mg/Nm3，流量計測出流速信號應(yīng)折算成體積流量Nm3/s輸出，溫度單位為℃。

◢ 系統(tǒng)能夠真正實現(xiàn)無人職守運行，系統(tǒng)具有自診斷功能及主要部件故障報警功能，包括：測量元件/檢測探頭的失效、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)存在還原劑加入過量的現(xiàn)象，這不僅會造成氨逃逸量超標(biāo)增加運行成本，還影響到空氣預(yù)熱器、除塵器等后續(xù)設(shè)備的正常運行。

為此，本文從氨空混合的角度出發(fā)，借助計算流體動力學(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)箱尺寸及采用流場分區(qū)混合對機(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)省液氨采購成本68.79萬元，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)，生成氮氣和水，達(dá)到脫除NOx的作用。

過量噴入還原劑會增加NOx氨逃逸量，這一方面會增大設(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題；另一方面會增加運行成本，如引風(fēng)機(jī)電流增大、液氨采購費用增加等。實際生產(chǎn)中部分電廠的入爐煤質(zhì)較差，含硫量過高，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。以往對于優(yōu)化噴氨量的研究大多從自動控制方面入手。本文結(jié)合實際問題，從噴氨混合系統(tǒng)和流場優(yōu)化兩方面對噴氨量進(jìn)行優(yōu)化。

1理論氨耗量計算

理論氨耗量是根據(jù)脫硝系統(tǒng)設(shè)計邊界條件所計算出來的氨耗量，也是本文氨耗量優(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)量濃度計算出理論液氨耗量：

2加裝氨空混合器對氨耗量的影響

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)無氨空混合器。

實際上僅憑管內(nèi)氣流自身混合及組分?jǐn)U散無法實現(xiàn)氨與空氣的均勻混合，需借助混合設(shè)備。對此，本文通過數(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)測面，共計18處。CFD模型計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，選用組分運輸模型來模擬NH3等組分的混合。該模型網(wǎng)格數(shù)為3.2萬，大扭曲度小于0.85。計算結(jié)果與網(wǎng)格數(shù)分別為6.5萬和9.2萬的模型計算結(jié)果*。

模擬計算得到加裝氨空混合器及其混合距離對氨質(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，隨著混合距離的增加，管道內(nèi)氨分布均勻性會逐漸提高；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)量濃度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差已降至4.0%。