垃圾焚燒煙氣排放的連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

垃圾焚燒煙氣排放的連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)摘要：垃圾焚燒排放在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、連續(xù)監(jiān)測(cè)煙氣排放中的氣態(tài)污染物濃度和排放總量。PS7400-F型煙氣連續(xù)排放分析系統(tǒng)采用MBGAS-3000傅里葉紅外氣體分析儀為核心的多組分傅里葉紅外吸收光譜技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況差異合理設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)可靠準(zhǔn)確的分析，在國(guó)內(nèi)垃圾焚燒（生活垃圾、醫(yī)用垃圾、危險(xiǎn)廢棄物垃圾、水泥協(xié)同處理生活垃圾等）行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；高溫取樣隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城市生活垃圾量顯著增長(zhǎng)，但我國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)系統(tǒng)發(fā)展滯后，大量城市生活垃圾未能進(jìn)行有效的集中收集、清運(yùn)和無(wú)害化處理，導(dǎo)致垃圾積累堆存規(guī)模巨大。垃圾焚燒是指將垃圾置于850℃以上高溫環(huán)境中，使垃圾中的活性成分經(jīng)過(guò)氧化轉(zhuǎn)化成性質(zhì)穩(wěn)定的殘?jiān)尫艧崃坎⒂糜诠峒鞍l(fā)電，具有能量利用效率高、對(duì)環(huán)境造成影響小、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年初，全國(guó)垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)容量超過(guò)680萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量超過(guò)350億千瓦時(shí)，年垃圾處理量超過(guò)1.05億噸，占全國(guó)城鎮(zhèn)垃圾清運(yùn)量的比重為35%以上。根據(jù)《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)容量要達(dá)到750萬(wàn)千瓦；《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃實(shí)施的指導(dǎo)意見(jiàn)》也明確了垃圾焚燒發(fā)電“十三五”規(guī)劃布局，明確在30個(gè)?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)布局529個(gè)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，裝機(jī)容量1022萬(wàn)千瓦。2018年實(shí)施了一系列新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如《生活垃圾焚燒固定源煙氣（顆粒物、SO2、NOX、HCl、CO）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJC-ZY80-2017）、國(guó)家環(huán)保總局頒布的HJ75-2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》和HJ76-2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》等，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)提供了監(jiān)督和指導(dǎo)作用。本文以PS7400-F排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例闡述CEMS的工程設(shè)計(jì)思路，總結(jié)CEMS設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行維護(hù)的注意事項(xiàng)，希望對(duì)城市生活垃圾焚燒發(fā)電工程CEMS全生命周期的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行維護(hù)工作有所幫助[1]。1.系統(tǒng)介紹1.1系統(tǒng)用途和說(shuō)明PS7400-F煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是專(zhuān)門(mén)用于氣體組份分析的成套設(shè)備，基于傅里葉紅外變換原理的多組分在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于垃圾處理，包括鍋爐、工業(yè)爐窯、焚燒爐等氣體連續(xù)排放監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)組分有SO2、HF、HCL、NOx、CO、CO2、NH3、H2O等。樣品氣經(jīng)過(guò)取樣探頭過(guò)濾和一體化電伴熱管輸送到系統(tǒng)預(yù)處理，預(yù)處理后的樣氣再進(jìn)入分析儀，得到測(cè)量值。從取樣探頭至儀表氣室全程加熱保溫在180℃，高溫下連續(xù)工作的煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[2]。無(wú)冷凝技術(shù)能夠更好的適應(yīng)水份含量重且樣氣中有強(qiáng)腐蝕氣體的垃圾焚燒爐工藝尾氣，確保了工藝煙道中各監(jiān)測(cè)組份氣體測(cè)量值不失真。高溫取樣同時(shí)避免了樣氣溶于水后對(duì)系統(tǒng)及儀表造成的腐蝕，大大提高了整套氣體分析儀連續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行時(shí)間。1.2系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由探頭單元、吹掃單元、采樣傳輸單元、樣氣處理單元、儀表單元、電源分配模塊、通訊模塊、溫度控制模塊、PLC控制器、數(shù)采儀、上位機(jī)等組成。其中，分析儀采用紅外光譜技術(shù)，溫度流一體測(cè)量?jī)x集成有溫度、壓力、流速測(cè)量模塊，能同時(shí)測(cè)量煙道內(nèi)的壓力、溫度、流速，流速測(cè)量為皮托管原理。1.3通訊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)充分考慮了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和傳輸可靠性[3]，SR20-PLC提供MODBUSRS485協(xié)議，用于連接數(shù)采儀；SR40-PLC提供S7-TCP協(xié)議(轉(zhuǎn)接到交換機(jī))，用于上位機(jī)DAS（工控機(jī)）連接；DAS預(yù)留MODBUSRS232協(xié)議，用于大屏或DCS連接。按照HJ75、HJ76國(guó)標(biāo)要求，設(shè)計(jì)符合要求的DAS軟件，完成分鐘、五分鐘、日、月、年報(bào)表的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)標(biāo)志位記錄，提供歷史數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息、操作記錄等查詢(xún)功能。2.系統(tǒng)安裝設(shè)備安裝環(huán)境條件必須符合設(shè)備工作條件，需要考慮設(shè)備外部尺寸及與墻體的距離，安裝位置盡可能減小振動(dòng)，靠近采樣點(diǎn)，樣氣能以最短的氣路進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣能以最短的氣路排出。為防止煙道中的粉塵堆積在法蘭口，在法蘭焊接于煙道時(shí)，探頭法蘭應(yīng)有5-15°的傾斜。系統(tǒng)配備的采樣管是電加熱一體化伴熱管，內(nèi)部集成有三根?6聚四氟乙烯管以及一根電伴熱帶。為了避免信號(hào)干擾，電磁閥吹掃控制線(xiàn)、加熱電源線(xiàn)、測(cè)溫電阻線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)儀表模擬量信號(hào)線(xiàn)應(yīng)該分開(kāi)單獨(dú)布線(xiàn)。3.系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)供給的壓縮空氣（氮?dú)猓毫υ?.5-0.8MPa,壓縮空氣（氮?dú)猓┲斜仨毐ＷC無(wú)水、無(wú)油、無(wú)塵，否則會(huì)損壞儀表。調(diào)節(jié)儀表吹掃流量200-250L/H左右，調(diào)節(jié)樣氣流量達(dá)到200L/H左右，設(shè)定加熱溫度為180℃，打開(kāi)加熱部件的電源，保證溫度穩(wěn)定在180℃左右。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行采樣和探頭清潔操作；系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，通過(guò)本地/遠(yuǎn)程進(jìn)零氣/標(biāo)氣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)校正、校驗(yàn)等維護(hù)工作。系統(tǒng)具備零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)功能，可以設(shè)定周期性自動(dòng)通過(guò)傅里葉紅外吹掃單元產(chǎn)出的零氣進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，這樣即減少了系統(tǒng)對(duì)N2的需求，降低成本，也提高了系統(tǒng)的分析精度，減少了漂移的影響。系統(tǒng)帶有故障報(bào)警功能，全程溫度低于170℃或者高于200℃、氣室壓力高于或者低于設(shè)定值、儀表吹掃流量異常等都會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)的報(bào)警，自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制和自恢復(fù)后自啟動(dòng)的功能。4.系統(tǒng)維護(hù)每日巡檢對(duì)空氣除水凈化器進(jìn)行排水、氣源壓力（0.4-0.6MPa）檢查、質(zhì)量確認(rèn)（無(wú)水、無(wú)油、無(wú)塵），如果過(guò)濾芯顏色異常需要立即關(guān)閉光學(xué)吹掃流量計(jì)，否則會(huì)導(dǎo)致儀表?yè)p壞；觀察樣品流量當(dāng)前值是否為200±1L/H，定期檢查探頭濾芯有無(wú)堵塞；觀察各加熱部件溫度、氣室壓力、儀器吹掃流量、自動(dòng)校零是否正常。5.垃圾焚燒排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展傅立葉變換紅外分析(簡(jiǎn)稱(chēng)FT-IR)系統(tǒng)[4]具有濕法分析、多組份監(jiān)測(cè)、低檢測(cè)限和極寬的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍性能，F(xiàn)TIR是一種用來(lái)獲得固體、液體、氣體的紅外線(xiàn)吸收光譜