燃煤电厂超低排放监测技术—国电科学技术研究院

准确的氨逃逸 在线监测
国电科学技术研究院
2、解决方案 测量代表性解决方案
NH3 (ppm)
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0 2
4 6
hole 8 10
12 14
3 .0
2 .0 2 .d5epth(m)
1 .5
氨逃逸场分布优化调整
多点混合或分时取样
南国京电国电科环学保技科术技研有究限公院司
2、解决方案 测量准确性解决方案
便携式
8
国电科学技术研究院
3、工程应用 630MW超低排放机组比对监测
江苏省环境监测中心比对测试
江苏省环境监测中心 2015年10月
项目
比对结果
国标
零点 漂移
跨度 漂移
线性 误差
准确 度
SO2： 0.15%F.S. NO： -0.4%F.S.
SO2： 0.2%F.S. NO： -0.7%F.S.
SO2：0.84% NO： 0.73%
国电科学技术研究院
1、现状分析 NOX超低排放带来的问题
NH3＋ H2O +SO3→NH4HSO4
空预器堵塞照片
国电科学技术研究院
1、现状分析 NOX超低排放带来的问题
+ NH4HSO4结晶
酸凝结
NH3＋ H2O +SO3→NH4HSO4
国电科学技术研究院
1、现状分析 NH3逃逸监测存在的问题
+ 取样预处理 系统
分析单元 (SO2、NOX、
颗粒物)
国电科学技术研究院
1、现状分析 取样预处理方法
➢ 直接抽取 ✓ 冷干法 ✓ 热湿法
➢ 稀释抽取 ➢ 直接测量
烟气CEMS市场占有情况
直接抽取法90%
其他 10%
国电科学技术研究院
1、现状分析 分析方法
烟气CEMS市场占有情况
其他30%
非分散红外70%
国外某仪器 南环ASP-01
国电科学技术研究院
3、工程应用 630MW超低排放机组比对监测
A侧NO监测比对
仪器型号
NO测量值(mg/m3)
国外某仪器(红外)
41
南环ASP-01(紫外)
26
便携式
27
B侧NO监测比对
仪器型号
NO测量值(mg/m3)
国外某仪器(红外)
15.8
南环ASP-01(紫外)
7.4
直接抽取冷干+加 酸制冷器+干燥管
+紫外差分
SO2：0-29mg/m3 NO：0-13.4mg/m3
不受水汽及其他烟气 组分影响
干基测量 可以对仪表或系统校
准
定期更换采样探头滤 芯
低烟尘、高湿度、低 浓度
稀释抽取+紫外荧 光+化学发光
SO2：0-0.1mg/m3 NO：0-0.1mg/m3 受稀释比例、稀释气 的温度和压力等因素
部分用户列表
南环ASP-01
序号
用户单位名称
1 浙江北仑发电有限公司
2 江苏泰州发电有限公司
3 江苏常州发电有限公司
4 山西大同发电有限责任公司
5 江苏国信靖江发电有限公司
超低排放机组
6 陕西清水川能源股份有限公司 7 ……
国电科学技术研究院
二、氨逃逸监测与空预器防堵
1
现状分析
2
解决方案
3
工程应用
1、现状分析 火电厂大气污染物排放标准的演变(2)
排放限值（mg/m3）
烟尘 SO2 NOx
美国 最严标准
12.3
136.1
95.3
单位：mg/m3
中国 超低排放
5
35
50
国电科学技术研究院
1、现状分析 燃煤电厂超低排放特点
湿度高
烟气 特点
浓度低
温度低
国电科学技术研究院
1、现状分析 超低排放监测系统组成
存在的 问题
测量 代表性差
测量 不准确
正常
21%
堵塞
600MW机组
45% 严重堵塞
231%4%
1.1kpa以 下
45% 1.1~2kp
a
1.1kPa以下 1.1~2kPa 2kPa以上 600MW机组
国电科学技术研究院
2、解决方案
调整氨逃逸 场分布
+
控制 氨逃逸率
定期进行AIG优化调整 （氨逃逸场分布快速测量）
1 .5
520/600MW B侧
南国京电国电科环学保技科术技研有究限公院司
3、工程应用 氨逃逸在线监测
8 7 6 5 4 3 2 1 0
NH (ppm) 3
time
喷氨量 锅炉负荷 出口NOx
mg/m3
kg/h MW
60 620
260 50 610
40 600 240
30 590
在线式 NH3逃逸
受水汽及其他烟气组分 干扰严重
受水汽及其他烟气组分 干扰严重
湿基/干基
干基测量
湿基测量
定期校准 可以对仪表或系统校准 可以对仪表或系统校准
日常维护
定期更换采样探头滤芯
定期更换采样探头滤芯 及其他元件
适用场合
低烟尘、干烟气、中高 低烟尘、干烟气、中高
浓度
浓度
注：我国的烟气CEMS标准是干基测量，目前湿度测量是公认的难题
NH3 (ppm) NH3 (ppm)
2.20
1.76
1.32
0.88
0.44
0.000
2 4
hole 6 8
10 12
3 .0
2 .0 2 .d5epth(m)
1 .5
520/600MW A侧
17.0
13.6
10.2
6.8
3.4
0.00
2
4
hole 6 8
10 12
3 .0
2 .0 2 .d5epth(m)
SO2： 4.4mg/m3 NO： -0.4mg/m3
SO2：≤±2.5%F.S. NO： ≤±2.5%F.S.
SO2：≤±2.5%F.S. NO： ≤±2.5%F.S.
SO2：≤±5% NO： ≤±5%
SO2：≤±17.16mg/m3 NO： ≤±12.3mg/m3
国电科学技术研究院
3、工程应用 超低排放监测系统工程应用
国电国环电境科保学技护术研研究究院院
2、解决方案 技术与经济可行性
技术
• 抗干扰性 • 灵敏度 • 准确度 • 分辨率 • 检测下限
经济性
• 价格 • 维护成本
国电国环电境科保学技护术研研究究院院
2、解决方案 技术路线与解决方案
低浓度颗粒物测量 针对超低排放条件下的颗粒物测量，主要解决高湿度对测量带来的影响。目前 的解决方案是先对烟气进行高温(>140℃)取样，然后在高温下用前向小角散射 分析，从而消除水滴对颗粒物测量的影响。
1）直接抽取 2）全程高温伴热 3）三级粉尘过滤
4）恒温恒压 5）多光程TDLAS
取样方式 样气预处理
测量方法
国电科学技术研究院
3、工程应用 氨逃逸场分布测量
便携式（ppm）
A2
1
A4
0.9
A6
2.07
A7
2.02
A9
1.96
A101.54B2源自1.25B31.41
B5
1.79
B6
1.84
B11
1.55
1996
SO2:100 ～ 200
NOX:450～1000 颗粒物: 30
SO2:400～1200
NOx:650～1000 颗粒物: 50
SO2:1200～2100
颗粒物: 200
NOX: 50 SO2: 35 NOX:100 颗粒物: 10 SO2:50 颗粒物: 20
单位：mg/m3
国电科学技术研究院
国电科学技术研究院
1、现状分析 超低排放监测存在的问题
取样预处 理系统
SO2损失 颗粒物损失
分析单元
检测下限高
零点、量程漂移大
水分及CO2等气体 干扰显著 低浓度段 线性误差大
环境温度和振动 影响测量精度
国电科学技术研究院
1、现状分析 超低排放监测面临的挑战
挑战
比对测试 方法
监测技术
标准物质 准确性
mgm31现状分析燃煤电厂超低排放特点浓度低烟气特点温度低湿度高1现状分析超低排放监测系统组成分析单元so2nox颗粒物取样预处理系统?直接抽取?冷干法?热湿法?稀释抽取?直接测量烟气cems市场占有情况直接抽取法90其他101现状分析取样预处理方法非分散红外70其他30烟气cems市场占有情况1现状分析分析方法1现状分析超低排放监测存在的问题分析单元检测下限高环境温度和振动影响测量精度水分及co2等气体干扰显著低浓度段线性误差大so2损失颗粒物损失取样预处理系统零点量程漂移大比对测试方法监测技术挑战标准物质准确性国电环境保护研究院1现状分析超低排放监测面临的挑战2解决方案技术与经济可行性技术?抗干扰性?灵敏度?准确度?分辨率?检测下限?环境适应性经济性?价格?维护成本国电环境保护研究院?低浓度颗粒物测量针对超低排放条件下的颗粒物测量主要解决高湿度对测量带来的影响
影响 湿基测量
无法对仪表直接校准
定期更换采样探头滤 芯、稀释气过滤装置 滤芯，定期清洗稀释
小孔 低烟尘、高湿度、低
中浓度
国电科学技术研究院
2、解决方案 常规CEMS与超低排放监测系统比较
项目
采样方式 探杆温度 探头温度 分析方法
采样方式 探杆温度 探头温度 伴热管线温度 冷凝器 分析方法
常规CEMS 超低排放监测系统
主要指标 光透射法 前向散射 后向散射 电荷法
β射线法
最小量程 0-50mg/m3 0-5mg/m3 0-10mg/m3 0-10mg/m3 0-1mg/m3
线性误差 <±1%F.S. <±2%F.S. <±1%F.S. <±5%F.S. <±5%F.S.
适用场所
高烟尘、低 湿度
低烟尘、高 湿度
中低烟尘、 低湿度
低浓度气态污染物测量 针对超低排放的气态污染物浓度范围，常规的气态污染物CEMS包括预处理系统 和分析仪表已经难以满足相关的技术要求。目前的解决方案是直接抽取+紫外 光谱(SO2、NOX)或稀释抽取+紫外荧光(SO2)+化学发光(NOX)。
国电科学技术研究院
2、解决方案 超低排放颗粒物监测方案比较
布袋除尘泄 露检测
低烟尘、高 湿度、流速
变化小
国电科学技术研究院
2、解决方案 超低排放气态污染物监测方案比较
主要指标
直接抽取冷干+ 非分散红外
高温热湿+非分散 红外(高温)
最小量程
SO2：0-75mg/m3 NO：0-100mg/m3
SO2：0-75mg/m3 NO：0-100mg/m3
抗干扰能力
中国国电
CLICK TO EDIT MASTER TITLE STYLE
国国电国电科电科学科学技学技技术术术研研研究究究院院院
1
现状分析
2
解决方案
3
工程应用
国电科学技术研究院
1、现状分析 火电厂大气污染物排放标准的演变(1)
“2093”号文 “大气十条”2014 超低排放
国家标准
2011
国家标准
2011
特
国家标准 1996
2003
GB13223
GB132232011
别 限
-2003
值
GB13223-
NOX:100 ～ 200
220 20 580
10 570 200
0
560
国电科学技术研究院
3、工程应用
氨逃逸在线监测系统 便携式氨逃逸分析仪
部分用户列表
序号
用户单位名称
1 上海外高桥第三发电有限公司 2 江苏泰州发电有限公司 3 江苏常州发电有限公司 4 华北电力科学研究院 5 大唐集团科学技术研究院 6 浙江浙能技术研究院 7 南京电力设备质量性能检验中心 8 泰安市环境保护监测站 9 ……
国电科学技术研究院
三、总结
超低排放监测 直接抽取冷干法+加酸制冷+紫外高精度烟气分析仪 全程高温抽取+前散射高灵敏烟尘仪
氨逃逸监测与防止空预器堵塞 测量代表性 ✓ 氨逃逸场分布测试和调整 ✓ 选择合适的安装点位和个数 ✓ 多点分时或混合取样 测量准确性 ✓ 采用直接抽取测量方法
国电科学技术研究院
手工法（ppm）
相对误差
0.98
2.04 %
0.93
-3.23%
2.1
-1.43 %
1.97
2.54 %
1.89
3.70 %
1.59
-3.14%
1.27
-1.57 %
1.45
-2.76 %
1.72
4.07 %
1.79
2.79 %
1.6
-3.13 %
南国京电国电科环学保技科术技研有究限公院司
3、工程应用 氨逃逸场分布测量
中国国电
燃煤电厂超低排放 监测技术
汤光华 技术总监
邮 箱: tgh164@
CLIC手K T机O：E1D5I9T05M1A97S3T7E3 R TITLE STYLE
国电科国学电技科术学研技术究研院究院
内容
一
超低排放监测技术
二 氨逃逸监测与空预器防堵
三
总结
国电科学技术研究院
一、超低排放监测
颗粒物
直接测量
全程高温抽取
/
＞140℃
/
＞140℃
后散射等
前散射
SO2、NOX
直接抽取冷干法
直接抽取冷干法
无加热
190℃
120℃
190℃
120℃
180℃
常规压缩机制冷 压缩机制冷+加酸处理
非分散红外吸收法等
紫外光谱吸收法
国电科学技术研究院
3、工程应用 630MW超低排放机组比对监测
江苏省环境监测中心比对测试