燃煤火电厂烟气在线监测系统与节能减排研究

燃煤火电厂烟气在线监测系统与节能减排研究

孙明慧

山东省烟台市烟台清泉实业有限公司 山东烟台 264003

摘要：燃煤火电厂生产期间会持续产生SO2、CO2等混合物与大量粉尘，容易引发酸雨等现象。当前，企业要主动承担相应的社会责任与环保义务，降低生产过程对生态环境造成的破坏，实现节能减排目标。而烟气在线监测系统的构建、各项节能减排优化措施的落实既是实现以上目标的必然途径，也是我国发电事业的一项重要研究课题。

关键词：燃煤火电厂；烟气；在线监测；节能减排

1燃煤火电厂烟气在线监测系统

1.1直接测量式系统

将传感器、分析仪等设备设置在烟道内部区域，设备将会与含硫烟气直接接触，获取测定信号，再将信号上传至中央控制室。这类系统的运行流程简单，监测设备反应速度快，运行能耗低，硬件结构简单。但是，仪器设备将持续受到烟气腐蚀，实际使用寿命缩短，且测定信号准确性也会受到烟气湿度的影响。若选择配置紫外光源来消除烟气湿度造成的影响，则会进一步缩短设备使用寿命。

1.2空气质量自动监测系统

20世纪80年代中期，中国首次引进了这种监测设备。到目前为止，中国已有200多个地区使用这种系统设备对环境中的烟气进行在线监测。这种类型的检测系统可分为多个组件，包括采样部分、监测部分、校准部分、数据处理部分和通信设施。另一方面，这种监测系统也经历了长期的发展。初期主要利用化学分析原理监测空气质量。中期阶段主要利用物理光学原理监测空气质量。后期主要采用差分吸收光谱法对空气质量进行监测。这种类型的监测系统在应用过程中需要使用大量的试剂，监测数据的准确性与工作人员和使用的试剂有关。可以看出，这种监测方法在应用过程中很容易受到外界因素的影响，但在使用过程中系统的维护和维修相对方便，这是该方法能够大规模推广应用的一个重要原因。

1.3稀释系统

稀释系统通过探头装置连续采集烟气样品，依次对烟气进行除水、除尘、配气和稀释操作，并使用分析仪分析样品。这种系统可以完成高湿度环境下的烟气监测任务，但系统结构复杂，建设和使用成本高。

1.4烟气排放连续监测系统

这种监测系统可以连续监测污染物的浓度，在炼油厂中得到广泛应用。

在使用过程中，相关仪器设备需要安装在固定污染源。此时，可实现二氧化硫、氮氧化物、水、氧气、颗粒物等污染物的连续监测。同时，监控数据可以实时上传到监控中心。这种监测系统于20世纪80年代引入中国。首先，它已成功应用于火力发电厂，后来又应用于炼油厂。目前，中国在用的此类设备有2万多台。根据取样方法，这类系统可分为三类：稀释法系统、直接萃取法系统和现场直接测量法系统。在应用稀释法系统的过程中，需要对空气进行合理稀释。稀释用探头是保证测量精度的重要设备，在采用直接萃取法系统的过程中，不需要稀释空气，但需要使用过滤器过滤空气。过滤后可进入分析系统对气体进行综合分析。在使用现场直接测量法系统的过程中，应在烟道口安装相关设备，而且直接测量烟气不需要提取烟气。因此，现场直接测量系统在使用过程中比较方便。

2燃煤火电厂节能减排优化措施

2.1整体思路

为实时掌握燃煤火电厂生产情况，在不影响生产效率的基础上实现节能减排目标，人们需要深入挖掘烟气在线监测系统的潜在应用价值，持续对燃煤火电厂所产生烟气浓度、处理情况进行监测，将监测数据提交反馈至中控中心。随后，对监测信息进行综合分析，全面掌握燃煤火电厂运行情况，针对性制定各项优化方案，减小污染性烟气的排放量，控制在线监测系统与燃煤火电厂的运行能耗。

2.2节能减排优化方案

2.2.1扩大烟气在线监测系统的监测范围

烟气在线监测系统的运行将对燃煤火力发电厂的节能减排效果起到决定性的作用。如果系统不能对产生的烟气进行全面监测，实时获取并有效处理监测信息，火电厂将无法准确掌握烟气的实时排放情况，所采用的节能减排优化方案的可行性难以保证。

因此，根据燃煤火力发电厂的实际情况，应扩大烟气在线监测系统的监测范围，以确保系统完全覆盖烟气产生、处理和排放领域。同时，以电网装机容量为主要依据，建立了监测模型和监测参数表。在运行中，系统将继续全面分析各种环保设施、数据采集系统（DCS）等数据信息，结合实时烟气排放，快速制定优化方案，控制烟气排放。

2.2.2数据信息监测应及时、可靠

烟气在线监测系统的主要优点是可以在很短的时间内获得大量的监测数据，然后将监测数据提交中央控制中心进行反馈，从而帮助工作人员掌握烟气的实时排放情况，为后续优化方案的制定提供信息参考。如果烟气在线监测信息的及时性不足或接收到错误信息，将影响和干扰烟气排放，难以制定有效的烟气脱硫方案。

为了解决这个问题，我们可以选择在烟气在线监测系统中建立一个专门的通信通道，负责所有采集到的监测数据的传输，尽量减少外界因素对数据传输质量的干扰，避免数据传输中断、传输滞后等问题。同时，系统增加了诊断辅助、数据校正和其他功能。当接收到的监控信息错误时，系统会对错误信息进行标记和更正，并自动完成历史数据的补发。

2.3排放数据预处理

烟气在线监测系统在运行过程中，需要同时对海量数据进行处理，综合分析各种数据之间的内在相关性，然后根据数据处理结果对烟气排放进行准确评价。如果数据处理时间过长或数据分析错误，将影响燃煤火力发电厂的节能减排效果。

因此，为了取得良好的节能减排效果，燃煤电厂需要在烟气在线监测系统中增加烟气排放数据预处理功能。数据的具体预处理过程如下：一是数据清理，识别各类数据，填写缺失值，删除异常值等，处理各类数据的不一致性，剔除重复数据，纠正异常数据，避免影响后续数据分析结果；二是数据集成处理，将采集到的监测数据分为若干类型，然后对所有类型的数据进行统一管理；三是数据协议处理。由于烟气在线监测系统采集的数据量巨大，很难在短时间内提取出高价值的数据。经过协议处理后，数据将以协议的形式表示，这降低了数据的实际处理能力。

2.4降低电机的功耗

电机作为燃煤火力发电厂的重要设备，运行能耗大。控制和降低电机运行能耗是燃煤火力发电厂实现节能减排目标的主要途径。电机在运行期间将持续消耗有功功率和无功功率。在不断将电能转换为机械能的同时，也会在电力系统中形成旋转磁场，损失大量电能。因此，可以调整电机的工作功率因数，将无功功率消耗和有功功率消耗控制在较低的范围内。例如，配置了一种新型高效电机来取代传统电机。这种电机采用高导磁电工硅钢片制成的定子铁芯和转子铁芯，可有效提高电机功率因数。这种电机的实际功耗仅为早期型号电机的80%。

2.5加强制度建设的环境保护

在实现节能减排目标的过程中，燃煤火力发电厂需要注重环境保护。既要降低运行成本，将电能损耗控制在较低的范围内，取得较高的经济效益，又要做好烟气减排工作，减少生产过程中对周边生态环境的污染，促进我国发电的可持续发展。为实现这一目标，烟气在线监测系统可增加实时监测、精确定位、实时查询等功能，自动定位烟气实时排放量过大、超出预期的区域，并快速报告和反馈问题，以便及时制定有效的治疗方案。

结论

综上所述，烟气在线监测系统的发展对于我国的环境保护工作十分重要，目前常见的烟气在线监测系统类型相对较多，每种类型的技术都有一定的应用优势及劣势，未来，相关技术人员需要从量程溯源以及远程校准两个角度出发，对烟气监测技术进行全面的研究，推动该领域的进一步发展。

参考文献：

[1]申华敏，靳小磊，宋献光，等.烟气自动在线监测系统的技术对比分析[J].环境与可持续发展，2019(05):47-49.

[2]董励.上海市固定源烟气在线监测系统管理及应用分析[J].上海环境科学，2019,29(04):161-163.

[3]蔡惟瑾，郭振铎.烟气自动监控技术及其产品开发研制现状[J].铁道劳动安全卫生与环保，2020,29(01):36.