火电厂机脱硫CEMS 系统改造实践与优化路径

随着环保法规的日益完善，火电厂作为大气污染物的主要排放源之一，其脱硫系统稳定运行和精准监测的意义重大。烟气连续排放监测系统（CEMS）作为脱硫系统不可或缺的组成部分，可实时对烟气中的污染物浓度进行监测，为环保监管提供可靠的数据支持。本文以安徽华电六安电厂 3 号机脱硫 CEMS 系统改造项目为例，探索改造实践与优化路径。

一、项目概况

#3 机脱硫 CEMS 系统改造项目通过全面升级烟气连续排放监测系统，以达到国家最新环保标准针对污染物排放监测的要求。按照该项目技术协议，本次改造采用“乙方包工包料”模式，包括系统设计、设备供应、安装施工、调试验收等全流程相关工作。

二、改造工作范围与核心内容

（一）系统设备更换与升级

本次改造的核心内容是对 #3 机脱硫入口和出口的 CEMS 系统进行整体更换。入口系统应实现 SO₂ 、 O₂ 、 CO 组分的同步测量，出口系统需实现 NO、NO₂ 、 SO₂ 、 O₂ 的单独测量，而且所有组分测量都要集成在同一仪表中，避免因转化炉导致的误差。入口分析仪采用 SICK、ABB、AMETEK 等主流品牌，SO₂ 测量量程为 0～5000mg/m³ ，精度 ≤1% ；出口分析仪必须具备双量程自动切换功能（ 0～75～750mg/Nm³ ），用非分散紫外吸收法来消除 CO₂ 、 的交叉干扰，最低可检出数值 ≤0.1mg/Nm³ 。烟尘测量装置的升级同样是重点。入口采用直测法 / 原位法，测量范围为 0～50～100mg/m³ ，24 小时零点漂移≤±2% 满量程；出口采用稀释抽取式，使用 PCME、SICK 等品牌的产品，必须通过 TUV、EPA 认证，设定最小量程为 0～10mg/m³ ，分辨的精度 <0.1mg/ m³ ，符合超低排放监测规格。入口与出口平台的温度、压力、湿度、流量测量器具都要同步替换，采用热电阻进行温度测量（ 0～300^∘C ，误差在 ±3^∘C 以内），压力检测采用压力传感器（ -4～4kPa ，精度 ≤±1% ），流速测量采用皮托管法（ 0～40m/s ，精度 ≤±1% ）。

（二）辅助设施与站房改造

进行入口站房的全面翻新时，配备具有断电自启动特性的 3P 柜式冷暖空调、除湿机、排气扇等设备，让环境温湿度满足仪表正常运行要求；站房中铺设上防静电地板，往墙面安装预制板，配备文件柜、工具柜、气瓶架及密码锁，配电功率应 ≥8KW，三孔插座 ≥5 个。出口站房采用新建的框架砖混结构，使用面积 ≥20 ㎡，高度 ≥2.8m ，地基采用砂砾石换填至 -1m，浇筑 C15 混凝土垫层，屋顶及墙面进行防水相关的处理，外墙采用真石漆类的涂料。新建出口站房的电气系统采用双电源的设计思路，从二期 400V 脱硫 MCCPCA 段及 PCB段铺设两条电源电缆，采用 ASCO、施耐德等品牌的双电源切换装置，切换时间＜ 5ms，保证供电无扰动。站房内布置工控机与PLC 通信，实时显示进出口的测量数据，可生成以分钟、小时、日、月为单位的均值报表，数据保存 ≥5 年，而且还能进行日志记录操作，满足环保部门对数据追溯的要求。

（三）管路与线缆敷设

入口及出口平台到分析仪表机柜需要敷设两条取样管路，每根管路中设置三根供气源的管路，采用桥架或者穿管方式进行敷设，倾斜角度不得小于 5^∘ ，保证样气顺利传送。单独设置探头加热与取样管线伴热，加热温度 ≥120^∘C ，且在站房或软件中实时显示温度数据。电缆桥架采用不锈钢材质，厚度需 ≥2mm ，信号电缆采用ZRC-KVVP 屏蔽电缆（截面 1.0mm² ，编织屏蔽 >80% ），动力电缆的的敷设长度 ≥200m ，控制电缆的敷设长度 ≥5000m ，各类线缆均需单独铺设，严禁共用。在出口站房与取样平台铺设仪用气源，为系统反吹输送稳定的气源；净烟气平台两侧需额外增加照明设备，把电源接入站房照明系统；出口取样平台新增人工采样孔，位置符合75 规范要求，保证人工对比监测的可实施性。

三、技术要求与施工规范

（一）设备技术参数标准

使用热电阻进行温度测量，绝对误差限定为 ±3^∘C ；通过压力传感器监测压力，精密度的误差在 1% 及以内；流速监测运用皮托管法，零点漂移（月）≤±3% 满量程；借助阻容法 / 离子流进行湿度监测，精密度的范围为 ±2% 及以内，所有模拟量的输出值均为 4～20mA_c 。除此之外，要严格控制进出口分析仪表漂移。入口 O₂ 分析仪 24 小时的零点漂移 ≤±1% 满量程，7 天内的漂移数值 ≤±2.5% 满量程；出口 SO₂ 、NO 分析仪24 小时零点与量程的漂移 ≤±1% 满量程，7 天漂移 ≤±2.5% 满量程，而且具备校准参数修改限制的功能，若校验超差10% ，便自动锁定调整功能。烟尘测量装置对于响应时间的要求十分严格，入口的响应时长应≤10 秒，出口的响应时长应≤5 秒，保证数据的实时效果。

（二）施工与安装规范

施工单位要编制详细的施工方案，包括技术流程图、设备的文件、设计的图样、安全的细则等，各个设计图样均需与技术制图、机械制图等标准相符。出口站房建设要出具正式图纸及施工方案，待甲方审核通过后方可实施；设备安装要依照 GB50093、GB50168 等标准实施，接触烟气的探头及零部件使用哈氏合金、耐腐不锈钢（其规格不低于 316L）或PVDF 材质，保证达到耐腐蚀要求。弃用原有的高空悬空桥架，通过焊接固定电缆桥架。交换机视频监控设备需再次敷设光纤，在出口平台南侧的取样探头旁增设监控设备，以符合环保监察要求。

四、改造项目的优化路径

（一）保证设备选型的科学性

技术协议明确要求取样探头、分析仪、冷凝器等核心部件应选用主流品牌，乙方在供货前需与甲方确认品牌的具体型号。同时保证备品备件的配备符合要求，乙方交付出口分析仪表、冷凝器、取样探头等随机储备的备品，其中探头滤芯数量≥10 个，准备抽气泵和蠕动泵各2 个，以满足运维的要求。

（二）优化系统功能的完整性

出口站房的工控机需实时显示所有测量数据，生成多维度报表，操作日志要将用户、时间、内容以及参数的变化完整记录，保存时间应 ≥5 年；数采仪要符合 HJ/T212 协议，具有 9 路数字量输入接口，每 5 秒进行一次数据采集，1min 的数据存储时间要达到 ≥12 个月，1 小时的数据存储 ≥36 个月，且具备自动对时以及软件升级备份的能力。全面升级系统的反吹及校准功能，入口及出口 CEMS 系统要具备自动反吹、手动取样、手动反吹、手动校准功能，出口系统需配备全程校验功能。烟尘测量装置需配备自动、手动反吹校验功能，入口处烟尘装置采用原位法，出口采用稀释抽取模式，保证不同工况下测量的精准度。

五、结束语

项目严格按照技术协议要求，在设备更换、站房改造、调试验收等环节均达到相应标准。改造后的系统不仅符合当下环保监测要求，而且通过模块化设计以及主流品牌的选用，为未来升级预留了空间。基于此，可采用运行数据进行节能优化研究，实现环保效益与经济效益的同步提升。