烟气排放连续监测系统的供电可靠性分析

　　摘要：随着国家对环境保护越来越重视，政府有关部门对火力发电企业的固定污染源烟气排放的监管日趋严格，排放标准也在逐步提高。因此，寻求一种更为可靠的CEMS供电方式迫在眉睫。现以提高某发电厂CEMS的供电可靠性为出发点，通过分析、对比几种CEMS供电方案的优缺点，最终确定并成功应用了一种可靠的CEMS供电方案。

　　关键词：CEMS;供电可靠性;厂用电;交流保安电源;UPS

　　0 引言

　　为积极贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，加强对固定污染源烟气排放的监测监管力度，提高固定污染源烟气排放连续监测管理水平[1]，中华人民共和国环境保护部于2017年底发布了《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》(HJ 75—2017)及《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)连续排放监测系统技术要求及检测方法》(HJ 76—2017)等技术标准，对烟气排放连续监测系统(以下简称CEMS)的技术性能、运行要求等加以规范。同时，各地环保部门明确要求：必须在火力发电企业烟囱上安装CEMS，以实现对出口烟气中SO2、NOx、颗粒物排放进行连续的监测监管。因此，为了实现对火力发电企业固定污染源烟气排放进行连续的监测监管，对CEMS连续运行的稳定性和数据传输的准确性提出了更高的要求。想要保障CEMS连续运行的稳定性和数据传输的准确性，火力发电企业及其设计单位必须认真研究、分析CMES的供电需求，设计一种安全、可靠的供电方案，从而避免因CEMS供电故障造成设备停运、监测数据丢失、环保数据传送中断等，导致火力发电企业的电价补贴受到影响，甚至受到政府有关部门的行政处罚。

　　本文主要针对某发电厂已有发电机组进行超低排放改造的同时，对比分析在烟囱上新增CEMS的各种供电方案，最终确定并成功实施其中一种安全、可靠的CEMS供电方案。

　　1 工程概况

　　某发电厂#3和#4发电机组(2×660 MW)已有配套建设的脱硫系统采用单元制配置，一炉一塔的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的设计排放性能指标为：粉尘排放浓度≤25 mg/Nm3，SO2排放浓度≤50 mg/Nm3。该发电厂在2017年进行了脱硫、除尘超低排放一体化改造，改造要求设计排放性能指标为：烟囱出口的粉尘排放浓度≤5 mg/Nm3，SO2排放浓度≤35 mg/Nm3。

　　在超低排放改造前，每套脱硫系统原烟气和净烟气各安装了一套CEMS，分别安装在脱硫系统原烟道和净烟道上。超低排放改造后，脱硫系统原烟道和净烟道安装的CEMS利旧，作为内部考核用;在烟囱上新增一套CEMS，以满足超低排放监测要求，将监测数据上传至当地环保部门实时监管，并作為发电厂废气排污费、脱硫电价、脱硝电价、除尘电价及超低排放电价补贴的核算依据。因此，烟囱上新增的CEMS供电可靠性要求更高。

　　2 CEMS系统组成及结构

　　CEMS是指连续监测固定污染源颗粒物和(或)气态污染物排放浓度和排放量所需要的全部设备[1]。

　　2.1 CEMS系统组成

　　CEMS由颗粒物监测单元和(或)气态污染物SO2和(或)NOx监测单元、烟气参数监测单元、数据采集与处理单元组成，如图1所示。系统测量烟气中颗粒物浓度、气态污染物SO2和(或)NOx浓度、烟气参数(包括温度、压力、流速或流量、湿度、含氧量等)，同时计算烟气中污染物的排放速率和排放量，显示(可支持打印)和记录各种数据和参数，形成相关图表，并通过数据、图文等方式传输至管理部门[2]。

　　2.2 CEMS系统结构

　　CEMS系统结构主要包括样品采集和传输装置、预处理设备、气体分析仪器、数据采集和传输设备以及其他辅助设备等。根据CEMS测量方式和原理的不同，CEMS由上述全部或部分结构组成[2]。

　　3 有CEMS供电解决方案

　　该发电厂固定污染源烟气排放连续监测系统采用抽取式CEMS，CEMS用电负载主要有：分析仪表1套、就地工控机1套、数采仪1套、环保数据平台1套、烟气抽取管路伴热带1套、烟尘仪表1套、湿度仪表1套。已有的CEMS供电方式采用脱硫系统热工配电柜提供的电源供电，热工配电柜虽然采用一路厂用电电源和一路交流保安电源两路电源供电，两路电源采用双电源自动切换装置(ATS)实现了自动切换，但两路电源切换时间较长(约1～2 s)，无法实现对CEMS的不间断供电。已有的CEMS供电方案如图2所示。一旦正常电源进线出现故障，在切换到备用电源时，将造成CEMS重要设备、分析仪表重启;CEMS重启后需要执行初始化程序，其间将中断数据的采集、分析和传输。

　　根据《火力发电厂厂用电设计技术规程》(DL/T 5153—2014)，按照CEMS内部负荷的性质和重要性进行分类，将CEMS内部负荷分为交流不停电负荷(0I类负荷[3])和交流保安负荷(0III类负荷[3]);0I类负荷包括：分析仪表(1 kW)、就地工控机(0.5 kW)、数采仪(0.5 kW)、环保数据平台(0.5 kW)，合计2.5 kW;0III类负荷包括：烟气抽取管路伴热带(3.5 kW)、烟尘仪表(3 kW)、湿度仪表(0.5 kW)，合计7 kW。

　　为了提高已有的CEMS供电可靠性，提出了以下两个方案：

　　方案一：按CEMS负荷的性质和重要性分组供电，0I类负荷为一组，0III类负荷为另一组。0III类负荷供电方式保持不变，仍由原热工配电柜提供电源供电;0I类负荷由新增在线式UPS装置[4]供电，在CEMS配电箱进线断路器上增加一只微型断路器(iC65H-C25A/2P)，为在线式UPS装置提供AC220 V电源输入，在线式UPS装置输出为0I类负荷供电，容量选择为5 kVA。CEMS供电改造方案一如图3所示。

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文章名称： 烟气排放连续监测系统的供电可靠性分析

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