电力技术：燃煤火电机组在线CO2测量装置构成浅析

　　电力技术：燃煤火电机组在线CO2测量装置构成浅析

　　前言

　　华电宁夏灵武发电有限公司位于宁夏回族自治区银川市灵武市北六公里。灵武地区深居大陆腹地，东边为毛乌素沙漠，西边隔黄河川道是腾格里沙漠，为典型的大陆性季风气候，表现为降水少，蒸发大，日照充足，温差大，春季多风而干旱，冬季寒冷而漫长，夏季多偏南风，冬季多偏北风，年平均气温为 8.8℃，极端最高气温为 41.4℃，极端最低气温为-28.0℃，全年降水量为 203.4mm，降水量集中在 7、8、9三个月，这三个月降水量为全年降水量的 64%。根据灵武气象站最近 5 年夏季 6、7、8 月逐日平均湿球温度从大到小进行累积频率统计，求得累积频率为 10%的湿球温度为 20.9℃,相应日平均干球温度为 25.4℃，相对湿度为 65%，平均气压为 882.0hPa，平均风速为 2.9m/s。

　　1 机组概况

　　灵武公司总装机容量 3,320MW，分二期进行建设，其中一期工程建 设两台 600MW亚临界空冷发电机组，2005 年 8 月份开工建设 1#、2#机组分别于 2007 年 6 月份、9月份投产发电。二期工程 建设两台 1,060MW 超超临界空冷发电机组，2009 年 3 月开工建 设，3#、4#机组分别于 2011 年 1 月、2011 年 5 月竣工投产，配 套建设脱硫、脱硝、高效静电除尘器、废水处理设施等环保设施。

　　机组主要设备信息如下表所示：

　　2.3、 2016 年和 2017 年核查排放量

　　2烟气二氧化碳监测装置

　　2.1 总述

　　在 600MW级和 1000MW级各自相应位置分别安装 1套烟气二氧化碳自动监控装置，达

　　到实时监控机组排放的烟气二氧化碳浓度以及烟气常参量氧量、温度、压力、流速（流

　　量）、湿度等 6个监控指标的要求。

　　两套二氧化碳自动监控装置分析机柜充分利用现有机组 CEMS 监测站房。1000MW 级

　　机组二氧化碳自动监控装置配备两台分析仪（红外法分析仪、激光法分析仪），600MW

　　级机组二氧化碳自动监控装置配备一台分析仪（红外法分析仪）。

　　烟气二氧化碳监测装置整体参照现有 CEMS 建设标准和要求。

　　2.2 采样设备安装位置

　　根据 HJ/T76-2007《固定污染源排放烟气连续监测系统技术条件及检测方法》以及

　　企业现场实际情况，烟气自动监控系统设备安装位置应安装在能准确可靠地连续监测固

　　定污染源烟气排放状况的有代表性的位置上。

　　采样设备安装在脱硫出口及烟囱入口烟道间，在不影响环保部门及第三方机构烟气

　　污染物对比监测的情况下充分利用现有采样孔

　　2.3. 二氧化碳监测装置构成

　　①烟气流量分析系统，包括烟气压力和温度检测系统

　　②烟气湿度分析系统。

　　③CO2含量分析系统。

　　④采集、处理和控制系统（DAS）

　　⑤全程校准系统

　　2.4. 烟气分析柜布置

　　烟气分析柜布置在现有 CEMS 监测站房内，一台烟气分析柜布置在2号机组CEMS 监测站房内，一台烟气分析柜（红外法）和一台烟气分析柜（激光法）同时布置

　　在3号机组 CEMS 监测站房内（净烟气侧）

　　2.5数据的采集及通讯

　　烟气二氧化碳监测装置数据采集系统要求具有向厂内 DCS 传输数据的功能。满足在

　　锅炉系统运行或停运时均能对机组烟气二氧化碳排放进行实时在线监测。

　　2.6红外法测量装置简析

　　2.6.1基本原理

　　艾默生罗斯蒙特的量子级联激光器（QCL）技术采用快速的高分辨率光谱技术，检测并识别中红外波长范围中的各种分子。通过结合可调谐半导体激光器（TDL）光谱技术，现在通过一台仪表即可扩大监测范围，监控近红外和中红外范围的光谱，识别并检测多种气体。

　　2.6.2激光器原理

　　罗斯蒙特QCL是一个半导体激光器，随着电子在多个量子阱中的隧穿，实现单电子注入多光子输出。依靠在生产中精心的设计和对细节的专注，QCL 激光波长可被调谐以激发特定的分子或者在1-3波数范围内的多个分子。

　　接通电源时，QCL开始被加热，随着温度上升，激光发射波长开始增加。激光器扫过波长频率检测每一个相关的组分。随后QCL被冷却到初始温度。这一获得专利的激光器调频过程仅需不到一毫秒，每秒可记录上千张光谱。

　　2.6.3分析原理

　　样品从工艺管道内抽取出，经由简单预处理系统，使其达到分析器的分析要求；样品进入光学吸收池，采用激光吸收光谱技术，每一束激光可分析一种或多种气体，分析仪中可配置多个激光器，实现多组分参数的同时测量。

　　由激光器发射特征波长，待测气体在该波长内有独特的吸收，激光经由多次反射后增加光路长度，提高灵敏度与稳定性。经由吸收池出射端，被检测器吸收检测。根据朗伯比尔定律，对待测气体进行定量分析。仪器内配置多个激光器用于检测不同种类的气体或不同浓度的同一种气体。

　　2.6.4分析系统构造

　　CT5400气体分析仪采用多激光配置用以测量样气中多种气体的浓度。分析仪本身主要部件包括激光器、多次反射吸收池、检测器、光学基板、温度压力传感器、电源、信号板、控制板等。

　　一般情况下需要配置保温的样气预处理系统，需要对样气进行过滤除尘，仪器测量池本身可耐受小于2微米粒径的粉尘。如样气中含有水分以及腐蚀性气体，一般情况下同时配置高温预处理箱，对样气进行保温拌热，避免冷凝腐蚀。同时，因测量样气的组分不同，部分应用场景需要保证仪器测量池内的负压状态，提高测量稳定性与光谱识别度，避免谱峰干扰。

　　预处理系统一般包括取样探头，拌热管线，加热箱，温控开关，球阀，气路切换阀，流量计，抽气泵等。

　　样气分析结果可由MODBUS协议经由TCP/IP传输方式接入电脑中，实现数据的实时显示与统计。