1、22 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald2012 NO.03Science and Technology Innovation Herald 技 术 创 新科技创新导报1 引言工业化的快速发展 , 人们环保意识的日益增强 , 使各国污染控制机构致力于降低 SO 2 、 NOX 和粉煤灰等空气污染物的排放量。 CEMS 是英文 Continuous EmissionMonitoring System 的缩写 , 意即污染源排放连续监测系统。可对固定污染源排放烟气中的颗粒、气态污染物的浓度和排放率进行连续地、实时地跟踪测定。检测结果可作为
2、环保执法的依据。2 项目概况天津石化热电部现有 9 台锅炉 , 担负着为现有化工装置提供稳定、可靠的电力和蒸汽供应的任务。为满足天津市锅炉大气污染物排放标准 (DB12/151-2003) 规定 ,增设了锅炉烟气脱硫装置。已建成的锅炉脱硫装置采用石灰石 -石膏湿法脱硫工艺 , 一炉一塔 , 该脱硫工艺是以石灰石 (CaCO 3 ) 浆液作为吸收剂 , 通过吸收剂在脱硫塔内对烟气进行洗涤 , 发生反应 , 以除去烟气中的 SO 2 。在已建成的两套脱硫装置中 , 每台脱硫塔进出、口烟道上分别安装 CEMS, 其中 , 二期两台 410t/h 锅炉烟气脱硫装置中 , 进口烟道上的 CEMS 为一拖
3、二 , 即两套 CEMS 采用一个主机 , 出口烟道上的 CEMS 为一对一 , 即每台脱硫塔出口安装一套 CEMS; 三期三台 420t/h 锅炉烟气脱硫装置中 , 进口烟道上的 CEMS 为一拖三 ,即三套 CEMS 采用一个主机 , 出口烟道上的CEMS 为一对一 , 即每台脱硫塔出口安装一套 CEMS 。进、出口烟道上的 CEMS 中 SO 2 分析仪表与石灰石浆液调节阀联锁 , 根据烟气中 SO 2 的含量控制石灰石的供浆量 , 并用于考核脱硫装置的脱硫率 ; 出口烟道上的CEMS 烟气成分信号上传天津市环保局。改造前的热电部二、三期脱硫装置 , 进口烟道上的 CEMS 未采用一对一
4、的形式 , 烟气中的 SO 2 含量无法连续测量 , 影响脱硫装置的自动控制 , 同时五套脱硫装置中的出口 CEMS 由于选型错误均无法实现实时数据传输 , 介于此种情况对两套脱硫装置的全部 CEMS 进行了改造。3 改造内容3.1 仪表选型通过对军粮城、杨柳青、陈塘庄等几家电厂的走访调研 , 发现几家电厂均采用西门子公司生产的 ULTRAMAT23 型气体分析仪来监测气态污染物的浓度 , 该系统日常只需做好过滤器更换、排液等维护工作即可。该套 CEMS 使用效果明显优于其它同类产品。故此 , 本次改造选用该套 CEMS 。3.2 CEMS 构成及工作原理 , 图 1CEMS 构成(1) 烟气
5、成份分析系统 : 分析对象为SO 2 、 NOX 、 O 2 。系统由采样单元、样品预处理单元和分析仪表构成。(2) 烟尘浓度监测系统。(3) 质量流量检测系统 : 流量 :QS; 压力 :P; 温度 :T; 湿度 :H 2 O 。(4) 数据采集、处理及控制系统。烟气成份分析系统 :(1) 分析仪表 :SO 2 和 NOx 检测原理为非分散红外光谱吸收法 : 当红外光谱的波长与待测气体的吸收波长相等时 , 待测气体将吸收红外光谱中相对应的辐射能。热电部锅炉脱硫塔 CEMS 改造 张涛 1 周依玲 2(1. 上海恩德斯豪斯自动化设备有限公司 天津 300070; 2. 天津津滨石化设备有限公司
6、 天津 300271)摘 要 : 介绍了 ULTRAMAT23 型气体分析仪的结构、工作原理及其在热电部锅炉脱硫塔 CEMS 中的应用。经改造 , 实现了数据零误差同步传输给环保局。并为热电部脱硫系统的高效运行提供了技术保证 , 大大提高了脱硫装置效率。关键词 : 气体分析仪 PLC 脱硫 改造 环保中图分类号 : 文献标识码 :A 文章编号 :1674-098X(2012)1(c)-0022-02图 1 CEMS 构成及工作原理图 2 采样管内部结构示意图图 3作者简介 : 张涛 (1978-), 助理工程师 , 主要从事于仪表销售方面的工作。23 科技创新导报 Science and Te
7、chnology Innovation Herald技 术 创 新2012 NO.03Science and Technology Innovation Herald 科技创新导报(2) 采样单元 : 采样管 : 采用电伴热形式 , 中间样气管采用聚四氟乙烯耐腐蚀软管。采样管内温度控制在 140 160 , 使得烟气中水含量以蒸气状态存在 , 防止水结露与 SO 2 生成酸 , 并有报警装置。本环节 , 重点要解决以下两个问题 :(1) 把大量的粉尘堵在探头过滤器之外 , 并且定期吹回到烟道之中。(2) 保证水蒸气不结露 , 不能与 SO 2 反应生成稀硫酸 ( 图 2) 。尽管设计如此缜密
8、, 但是在改造前的脱硫入口使用中 , 仍存在一些不足之处。为此 ,在与西门子厂家进行改造前期的技术谈判时 , 我们 CEMS 改造小组提出了多条设计提案 , 用以完善和优化 CEMS, 此举得到了西门子厂家的高度赞评并逐一应用到了本次CEMS 改造中 , 实践效果很好。提案如下 :(1) 原系统中采样管线内温度能否达到温控器所设定的 140 160 , 从外观根本无法判断。提议在 PLC 中加一采样管线低温报警 , 当温度低于设定温度时 , 机柜控制面板上报警灯闪亮 , 以便巡视人员及时发现。原系统中的温控器不带温度显示。提议本次改造更换为数显温控器 , 这样可以从机柜面板上一目了然的看到样气
9、温度值 , 判断工作状态是否正常。原系统中采样探头加热单元是否正常 , 只能到就地凭手感温度判断。这样不便于及时发现故障。提议在 PLC 中加一采样探头低温报警 , 当探头加热失效时 , 机柜控制面板上报警灯亮 , 以便于人员及时发现、解决问题。原系统中只设计了市电供电回路 ,无备用电源。一旦市电故障 , 该系统全部掉电 , 数据监测中断 , 无法上传给市环保局。这样违反了固定污染源烟气连续监测系统要求及检测方法 HJ/T 76-2007 中的相关规定和要求。提议本次改造加装 UPS供电回路 , 以确保系统不掉电 , 实现数据时时上传环保局。(2) 样品预处理系统 : 专用电加热式自动控温取样
10、探头 , 带低温报警。专用电伴热自动控温式取样管。预处理单元包括 : 压缩机制冷器、采样泵、蠕动泵 , 精细过滤器 , 反吹单元等。在烟气的通道中不断地从通过加热探头提取样品 , 探头加热不低于 165 , 加热管线加热在 130 160 之间 , 这样气体不会产生冷凝。来自现场采样探头的样品气 , 通过一关断球阀后 , 首先进入样品预处理系统的预冷器除去样品气中的湿气 , 冷凝液集结在预冷器的下方 , 通过排液蠕动泵排除 ; 然后气体通过一个三通电磁阀 , 自动标定时间里外部气体也通过此阀 , 接着气体经取样泵采出 , 接下去是一个手动三通阀 , 通过它注入气体来检查仪器的灵敏度 , 接着气
11、体进入主冷却器进一步除湿 , 除湿后的气体通过精细过滤器对样气进一步过滤 , 并检测冷凝器的故障 , 产生辅助控制信号 , 避免湿气进入分析仪 , 冷却器的故障信号或精过滤器报警信号产生 , 抽气泵切断 , 故障排除抽气泵自动启动。测量后气体流入大气 , 气体的冷凝物通过冷凝器下的排液泵排出。系统连续工作 , 正常无须维护。如有出错或维护要求相应的信号送往控制室 ,维护人员及时发现。(3) 数据采集和处理系统 :CEMS 系统的所有数据由 PLC 进行采集 , 采集后的数据在控制室通 DAS 计算机上 , 数据存储、报表生成及与环保部门通讯等功能由上位计算机完成 , 该系统安装在控中控制室内。
12、烟尘浓度监测系统 : 散射法检测仪激光光源及功率控制保证光源的稳定性 , 激光发出的 650nm 束以一个微小的角度射入排放源 , 激光束与烟尘粒子作用产生散射光。背向散射光通过接收系统进入传感器转换成电信号进行处理。测量区的大小由通过光栏 , 接受镜头参数及传感器大小和光源的探角决定 , 图 3 。质量、流量检测系统 :原理 : 根据差压法测定烟气排放量。利用压力传感器测定皮托管承受的动压和静压。动压和静压与被测烟气的流速成一定的比例关系 , 从而可定量烟气流量。数据采集、处理和控制系统 :PAS-DAS 用来获取和处理来自各分析仪传输来的数据 , 并进行实时而有效的控制和处理。 PLC 是
13、 CEM 系统的数据采集、控制单元。提供 24 小时的记录接口系统 , 可以将加工过的数据传输给 DAS, 其控制指令通过 DAS 激活。它能自动控制烟气抽取 ,将样气提供给分析仪 ; 执行分析仪的零点和量程校准 ; 自动反吹和冷凝液排放 ; 报警 , 计算以及信号传输与 DAS 通讯。4 运行效果6# 、 7# 脱硫塔出、入口 CEMS 安装调试完毕已有一个月的时间了 , 从目前的运行状况来看 , 现场分析仪运行稳定 , 监测到的数据有效性在 95% 以上 , 且做到与环保局进行数据零误差同步传输。本次项目改造的顺利完成 , 给热电部脱硫系统的高效运行提供了重要参考依据 , 进、出口烟道上的
14、CEMS 中 SO 2 分析仪表与石灰石浆液调节阀联锁 , 根据烟气中 SO 2 的含量控制石灰石的供浆量 , 并用于考核脱硫装置的脱硫率 , 目前脱硫效率高达 98% 。使热电部脱硫车间彻底摆脱了摸石头过河的困境。参考文献1 ULTRAMAT23 型气体分析仪操作说明书 .4.3 “地沟油”生产乙醇、沼气新技术一桶桶泔水经过分拣、分离 , 一部分变身生物柴油的原料 , 另一部分继续发酵成为燃料乙醇和沼气 , 剩余的废渣则全部转化为肥料。这就是合肥科学岛目睹的餐厨废弃物资源化处置过程。通过技术集成创新 , 昔日令人头疼的餐厨泔水和“地沟油” ,如今却变废为宝 , 成为新能源。由中科院等离子体物
15、理研究所科研人员经过多年技术攻关 , 成功掌握了餐厨废弃物生产乙醇和沼气的能源化处置技术 , 并形成两项发明专利。据介绍 , 该技术将餐厨废弃物变身为四件“宝贝” , 即生物柴油、乙醇、沼气和生物肥料。餐厨废弃物中的油脂先经过分离精制变成生物柴油 , 然后碳水化合物和蛋白质等成分经过酶解、厌氧发酵等过程转化为燃料乙醇 , 将乙醇发酵残留物和其他有机成分通过发酵产生沼气 , 将沼气工程的沼渣沼液通过处理变成生物肥料。据了解 , 该技术最大的特点是其能源化思路有别于国内以饲料化为主的技术路线 , 避免餐厨废弃物再次进入人类食物链 , 产生同源性积累引发疾病风险。4.4 “地沟油”变身航空油从 20
16、11 年 9 月开始 , 荷兰皇家航空公司将实现新的突破 , 他们要对炒菜用过的油进行加工 , 为飞机提供燃料。“地沟油”变飞机燃油 , 成本猛增 , 但更高效、更绿色。植物油如何转变成飞行燃油？ SkyNRG 公司采用了“加氢可再生飞行燃料”技术。先将植物油进行脱氧处理 , 然后就是一系列的有机化学过程 , 关键一步是进行加氢裂化 , 在持续的氢气压力作用下 , 分子间碳键被破坏 ,生成较小的碳氢化合物 , 其产物就是不饱和烃 , 此时 , 就已经很接近燃料了 , 然后再进行“异构化” , 即将化学物质的自身组成结构进行改变 , 真正成为所需要的“可再生飞行燃料”。据荷航总裁卡米尔厄尔林斯说
17、 , 早在 2009 年 , 荷航的一架波音 747 飞机已经在引擎中采用了 50% 的生物燃料 , 证明利用生物煤油飞行在技术上是可行的。但直到今年 ,“加氢可再生飞行燃料”技术才通过国际标准组织的认证 , 允许其在商业飞行中使用。过了“法律门槛” , 直接促成了荷航的决定。 6 月 22 日 , 荷航宣布 , 将从 9 月开始 , 在 200 架阿姆斯特丹 - 巴黎航线上使用“地沟油”燃料 , 形成一条“绿色飞行通道”。根据荷航的声明 , 航空公司无需对飞机引擎做任何改动 , 就可以使用“地沟油”燃料。地沟油问题由来已久 , 在各种政策和审查下仍然因为利益而屡禁不止 , 从而对我们的健康造成极大的危害。我国政府和各级机关应加大整治力度 , 完善管理机制和舆论监督制度 , 并加大新技术的使用 , 大力扶持环保公司增强地沟油变废为宝工程 , 实现生产生物柴油 , 制造矿药剂 , 生产乙醇、沼气。从而从根本上减少危害 , 真正实现变废为宝。( 上接 21 页 )
