燃煤电厂超低改造后烟气测点评估

于伟静

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司 华中分公司，河南郑州450000)

燃煤电厂超低改造后烟气测点评估

于伟静

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司 华中分公司，河南郑州450000)

为准确监测燃煤电厂超低改造后污染物的排放浓度、优化测点布置，对已完成超低改造的某660 MW机组烟气测点进行了评估。选取脱硫塔后CEMS所在烟道截面，在烟道内均匀选取48个测点，测量了不同位置的烟气流速、SO2浓度、NOx浓度及O2含量。试验结果显示测试烟道截面烟气流速、SO2浓度、NOx浓度及O2含量分布不均匀且测试平均值与CEMS监测数值存在一定的偏差，表明该电厂当前污染物测点位置布置不合理，测量结果不能代表污染物的排放水平，需要对测点进行优化。

燃煤电厂；超低排放；CEMS；测点评估

0 引言

2014年火电行业共排放SO2683.4万t、NOx783.1万t、烟粉尘235.5万t，分别占全国总排放量的34.61%、37.69%和13.53%[1]，说明燃煤电厂仍是我国大气中各种污染物的重要排放源。

随着大气污染形势的日趋严峻，国家对燃煤电厂污染物排放控制日趋严格。随着新版《火电厂大气污染物排放标准》、《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》、《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》等多项政策的颁布[2-4]，国家相关部门明确要求全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放，即粉尘浓度<10 mg/m3,6%基准含氧量下，SO2浓度和NOx浓度分别小于35 mg/m3和50 mg/m3。

目前对燃煤电厂超低排放的研究主要集中在超低排放技术的选择和性能测试2个方面：文献[5-8]分别从不同角度概述了超低排放技术的优缺点及适用性；文献[9-12]对燃煤电厂不同超低改造方案的效果进行了测试，结果表明，文中电厂污染物浓度都达到了国家超低排放的标准。

目前超低排放技术相对较为成熟，难点在于污染物的有效监测。鉴于超低改造后污染物排放浓度较低，测点位置选取不合适将会对超低设备的运行状况或环境效益产生较大影响。《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》(HJ/T75-2007)[13]对CEMS系统(固定污染源烟气排放连续监测系统)的常规安装位置做了一系列说明，但污染物浓度受烟道布置等影响较大，需要通过试验加以评估。

本文选取已完成超低改造的某660 MW机组对CEMS测点所在烟道截面的烟气流速、SO2浓度、NOx浓度及O2含量进行测量，并与测试期间CEMS数据进行对比，找到最佳测点布置位置。

1 研究方法

1.1 实验仪器及方法

烟气污染物测试依据《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》(HJ/T75-2007)、《固体污染源排气颗粒物测定与气态污染物采用方法》(GB/T16157-1996)[14]。SO2浓度、NOx浓度及O2及测试采用德国MRU烟气分析仪，为防止烟气水分冷凝影响SO2的测量精度，分析过程中采用烟气预处理器(MδC-PSS-M)对烟气进行预热，流速的测量采用崂应自动烟尘(气)分析仪(3012H)。

图1 实验测点分布图

如图1所示，实验机组测点烟道尺寸为8.08 m×6.38 m，试验过程中对烟道南北两侧的测孔分别进行了测试，并以50 cm为间距进行测量，总测试点达48个。试验过程中，待所测项目(流速、SO2浓度、NOx浓度、O2含量)示数稳定后开始计数。

1.2 实验数据分析方法

考虑烟气流速对烟气组分浓度的影响，本研究采用加权平均值作为烟气组分的平均浓度，计算方法为：

(1)

数据的离散度和精密度分别是标准差σ和相对标准偏差RSD(%)：

(2)

(3)

2 实验结果及讨论

2.1 烟气流速测点评估

如图2所示为测试截面烟气流速分布图，从图中可以看出，烟道南侧(A侧)烟气流速大于烟道北侧(B侧)烟气流速，且中心位置流速普遍大于两侧流速。进一步计算测试截面烟气流速的标准差、相对标准偏差、加权平均值和测试期间CEMS数据平均值，其结果如表1所示，从表中可以看出烟气流速加权平均值为11.0 m/s，相对标准偏差为15.56%，数据波动相对较小， CEMS显示烟气流速为14.3 m/s，与试验数值存在较大偏差。各测试点中，测点A2-1(11.0 m/s)数值与平均流速相等,修正系数为1.0。

图2 烟气流速分布图

标准差/(m·s-1)相对标准偏差/%加权平均值/(m·s-1)CEMS平均值/(m·s-1)1.6915.5611.014.30

2.2 SO2浓度测点评估

如图3所示为测试截面SO2浓度分布图，从图中可以看出烟道南侧(A侧)SO2浓度明显高于烟道北侧(B)浓度。进一步计算测试截面SO2浓度的标准差、相对标准偏差、加权平均值和测试期间CEMS数据平均值，其结果如表2所示，从表中可以看出烟气流速加权平均值为12.0 mg/m3，相对标准偏差为88.91%，数据波动较大， CEMS显示SO2浓度为20.5 mg/m3，与测试值存在较大差距。各测试点中，测点A3-1(14.3 mg/m3)、A3-2(14.3 mg/m3)数值与加权平均值最为接近，修正系数为1.186 7。

图3 SO2浓度分布图

标准差/(mg·m-3)相对标准偏差%加权平均值/(mg·m-3)CEMS平均值/(mg·m-3)10.6488.9112.0520.50

2.3 NOx浓度测点评估

如图4所示为测试截面NOx浓度分布图。从图中可以看出烟道南侧(A侧)NOx浓度明显高于烟道北侧(B)浓度。进一步计算测试截面NOx浓度的标准差、相对标准偏差、加权平均值和测试期间CEMS数据平均值，其结果如表3所示，从表中可以看出烟气流速加权平均值为22.39 mg/m3，相对标准偏差为18.93%，数据波动较小，CEMS显示NOx的浓度为23.97 mg/m3，与测试值较为接近。各测试点中，测点B1-1、B1-2、B1-3、B1-4、B1-6、B2-1、B2-2、B3-3、B3-4、B3-5数值相等(22.55 mg/m3)且最接近加权平均值，修正系数为1.007 1。

图4 NOx浓度分布图

标准差/(mg·m-3)相对标准偏差%加权平均值/(mg·m-3)CEMS平均值/(mg·m-3)4.1818.9322.3923.97

2.4 O2含量测点评估

如图5所示为测试截面O2含量分布图，从图中可以看出烟道南侧(A侧)O2含量高于烟道北侧(B)浓度。进一步计算测试截面O2含量的标准差、相对标准偏差、加权平均值和测试期间CEMS数据平均值，其结果如表4所示，从表中可以看出烟气流速加权平均值为7.02%，相对标准偏差为3.10%，数据波动较小，CEMS显示O2含量为5.87%，与测试结果偏差较大。各测试点中，测点A2-1、A3-1、B1-1、B1-2、B2-5、B2-6数值与加权平均值相等，修正系数为1.0。

图5 O2含量分布图

标准差/%相对标准偏差/%加权平均值/%CEMS平均值/%0.223.107.025.87

3 结论

(1)试验截面烟气流速、SO2浓度、NOx浓度及02含量分布不均匀，南侧烟道数值普遍大于北侧烟道。

(2)试验截面SO2浓度数值波动最大，相对偏差达88.91%；风速、NOx浓度、O2含量分布相对较为均匀，相对偏差分别为15.56%、18.93%、3.10%。

(3)试验截面烟气流速、SO2浓度、NOx浓度及O2含量与CEMS监测值都存在一定的偏差，其中SO2浓度偏差最大，NOx浓度偏差最小。

(4)测点A2-1处流速值与平均值最为接近，修正系数为1.0；测点A3-1、A3-2处SO2浓度与平均值最为接近，修正系数为1.1867；测点B1-1、B1-2、B1-3、B1-4、B1-6、B2-1、B2-2、B3-3、B3-4、B3-5处NOx浓度与平均值最为接近，修正系数为1.0071；测点A2-1、A3-1、B1-1、B1-2、B2-5、B2-6处O2含量与平均值最为接近，修正系数为1.0。

[1]中华人民共和国环境保护部.2014年环境统计年报[EB/OL]. http://www.zhb.gov.cn/gzfw_13107/hjtj/hjtjnb/201606/P020160604812354990172.pdf.2014.

[2]GB 13223-2011, 火电厂大气污染物排放标准[S].国家环境保护部，2011.

[3]中华人民共和国国家发展和改革委员会.关于印发《煤电节能减排升级与改造计划(2014—2020年)》的通知[EB/OL]. http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201409/t20140919_626242.html,2014.9.

[4]中华人民共和国环境保护部.关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知[EB/OL]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201512/t20151215_319170.htm,2015-12-11.

[5]赵永椿, 马斯鸣, 杨建平,等. 燃煤电厂污染物超净排放的发展及现状[J]. 煤炭学报, 2015, 40(11):2629-2640.

[6]李兴华, 何育东. 燃煤火电机组SO2超低排放改造方案研究[J]. 中国电力, 2015, 48(10):148-151.

[7]朱法华, 王圣. 煤电大气污染物超低排放技术集成与建议[J]. 环境影响评价, 2014(5):25-29.

[8]卢泓樾. 燃煤机组烟气污染物超低排放研究[J]. 电力科技与环保, 2014, 30(5):8-11.

[9]赵磊, 周洪光. 超低排放燃煤火电机组湿式电除尘器细颗粒物脱除分析[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36(2):468-473.

[10]张军, 郑成航, 张涌新,等. 某1 000 MW燃煤机组超低排放电厂烟气污染物排放测试及其特性分析[J]. 中国电机工程学报, 2016,36(5):1310-1314.

[11]孟炜, 李清毅, 胡达清,等. 百万千瓦燃煤机组烟气超低排放设计及应用[J]. 热能动力工程, 2016(1):111-116.

[12]帅伟, 李立, 崔志敏,等. 基于实测的超低排放燃煤电厂主要大气污染物排放特征与减排效益分析[J]. 中国电力, 2015, 48(11):131-137.

[13]HJ/T 75-2007, 固定污染源烟气排放连续监测技术规范(试行)[S].国家环境保护部.

[14]GB/T 16157-1996, 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].国家环境保护部.

Flue Gas Measuring Points Evaluation after Ultro-low Reform in Coal-fired Power Plant

YU Weijing

(China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Central-China Brance,Zhengzhou 450000,China)

In order to monitor the pollutant emission concentration accurately and optimize the arrangement of measuring points in coal-fired power plant after the ultra-low emission reform, the flue gas measuring points of a 660MW unit that has completed the ultra-low reform are evaluated in this paper. About 48 sampling points in a gas duct section where CEMS was installed after passing the desulfurring tower are chosen to measure the velocity of flue gas, SO2concentration, NOxconcentration and O2content. The test results indicate that the distributions of velocity of flue gas, SO2concentration, NOxconcentration and O2content are inhomogeneous and there is a certain disparity between test values and CEMS monitoring values. The research indicates that the arrangement of the measuring points needs to be optimized that measuring results cannot represent the real pollutant emission levels.

coal-fired power plant;ultro-low emission; CEMS; evaluating of measuring points

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.04.012

2016-09-13。

X513

A

1672-0792(2017)04-0065-04

于伟静(1990-)，男，助理工程师，主要从事电力环保，如脱硫、脱硝、除尘等方面的研究工作。