摘要：垃圾焚燒排放在線連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時、在線、連續(xù)監(jiān)測煙氣排放中的氣態(tài)污染物濃度和排放總量。PS7400-F型煙氣連續(xù)排放分析系統(tǒng)采用MBGAS-3000傅里葉紅外氣體分析儀為核心的多組分傅里葉紅外吸收光譜技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場工況差異合理設計，保證了系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)可靠準確的分析，在國內(nèi)垃圾焚燒（生活垃圾、醫(yī)用垃圾、危險廢棄物垃圾、水泥協(xié)同處理生活垃圾等）行業(yè)得到廣泛應用。

關鍵詞：垃圾焚燒；煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)；高溫取樣

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進，城市生活垃圾量顯著增長，但我國城市生活垃圾清運系統(tǒng)發(fā)展滯后，大量城市生活垃圾未能進行有效的集中收集、清運和無害化處理，導致垃圾積累堆存規(guī)模巨大。垃圾焚燒是指將垃圾置于850℃以上高溫環(huán)境中，使垃圾中的活性成分經(jīng)過氧化轉(zhuǎn)化成性質(zhì)穩(wěn)定的殘渣，釋放熱量并用于供熱及發(fā)電，具有能量利用效率高、對環(huán)境造成影響小、占地面積小等優(yōu)點。

據(jù)不完全統(tǒng)計，2018年初，全國垃圾焚燒發(fā)電裝機容量超過680萬千瓦，年發(fā)電量超過350億千瓦時，年垃圾處理量超過1.05億噸，占全國城鎮(zhèn)垃圾清運量的比重為35%以上。 根據(jù)《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年我國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電裝機容量要達到750萬千瓦；《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃實施的指導意見》也明確了垃圾焚燒發(fā)電“十三五”規(guī)劃布局，明確在30個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）及新疆生產(chǎn)建設兵團布局529個垃圾焚燒發(fā)電項目，裝機容量1022萬千瓦。

2018年實施了一系列新的標準規(guī)范，例如《生活垃圾焚燒固定源煙氣（顆粒物、SO2、NOX、HCl、CO）排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJC-ZY80-2017）、國家環(huán)?？偩诸C布的HJ75-2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》和HJ76-2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》等，對系統(tǒng)設計、安裝驗收、運行維護等環(huán)節(jié)提供了監(jiān)督和指導作用。本文以PS7400-F排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)為例闡述CEMS的工程設計思路，總結(jié)CEMS設計、施工及運行維護的注意事項，希望對城市生活垃圾焚燒發(fā)電工程CEMS全生命周期的設計、施工及運行維護工作有所幫助[1]。

1.系統(tǒng)介紹

1.1系統(tǒng)用途和說明

PS7400-F煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，是專門用于氣體組份分析的成套設備，基于傅里葉紅外變換原理的多組分在線連續(xù)監(jiān)測的系統(tǒng)，廣泛應用于垃圾處理，包括鍋爐、工業(yè)爐窯、焚燒爐等氣體連續(xù)排放監(jiān)測，監(jiān)測組分有SO2、HF、HCL、NOx、CO、CO2、NH3、H2O等。

樣品氣經(jīng)過取樣探頭過濾和一體化電伴熱管輸送到系統(tǒng)預處理，預處理后的樣氣再進入分析儀，得到測量值。從取樣探頭至儀表氣室全程加熱保溫在180℃，高溫下連續(xù)工作的煙氣監(jiān)測系統(tǒng)[2]。無冷凝技術(shù)能夠更好的適應水份含量重且樣氣中有強腐蝕氣體的垃圾焚燒爐工藝尾氣，確保了工藝煙道中各監(jiān)測組份氣體測量值不失真。高溫取樣同時避免了樣氣溶于水后對系統(tǒng)及儀表造成的腐蝕，大大提高了整套氣體分析儀連續(xù)、穩(wěn)定的運行時間。

1.2系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由探頭單元、吹掃單元、采樣傳輸單元、樣氣處理單元、儀表單元、電源分配模塊、通訊模塊、溫度控制模塊、PLC控制器、數(shù)采儀、上位機等組成。其中，分析儀采用紅外光譜技術(shù)，溫度流一體測量儀集成有溫度、壓力、流速測量模塊，能同時測量煙道內(nèi)的壓力、溫度、流速，流速測量為皮托管原理。

1.3通訊和數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)充分考慮了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實性和傳輸可靠性[3]，SR20-PLC提供MODBUSRS485協(xié)議，用于連接數(shù)采儀；SR40-PLC提供S7-TCP協(xié)議(轉(zhuǎn)接到交換機)，用于上位機DAS（工控機）連接；DAS預留MODBUS RS232協(xié)議，用于大屏或DCS連接。按照HJ75、HJ76國標要求，設計符合要求的DAS軟件，完成分鐘、五分鐘、日、月、年報表的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)標志位記錄，提供歷史數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息、操作記錄等查詢功能。

2.系統(tǒng)安裝

設備安裝環(huán)境條件必須符合設備工作條件，需要考慮設備外部尺寸及與墻體的距離，安裝位置盡可能減小振動，靠近采樣點，樣氣能以最短的氣路進入系統(tǒng)，廢氣能以最短的氣路排出。為防止煙道中的粉塵堆積在法蘭口，在法蘭焊接于煙道時，探頭法蘭應有5-15°的傾斜。系統(tǒng)配備的采樣管是電加熱一體化伴熱管，內(nèi)部集成有三根?6聚四氟乙烯管以及一根電伴熱帶。為了避免信號干擾，電磁閥吹掃控制線、加熱電源線、測溫電阻線和現(xiàn)場儀表模擬量信號線應該分開單獨布線。

3.系統(tǒng)運行

系統(tǒng)供給的壓縮空氣（氮氣）壓力在0.5-0.8MPa,壓縮空氣（氮氣）中必須保證無水、無油、無塵，否則會損壞儀表。調(diào)節(jié)儀表吹掃流量200-250L/H左右，調(diào)節(jié)樣氣流量達到200L/H左右，設定加熱溫度為180℃，打開加熱部件的電源，保證溫度穩(wěn)定在180℃左右。

系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)執(zhí)行采樣和探頭清潔操作；系統(tǒng)維護時，通過本地/遠程進零氣/標氣對系統(tǒng)進行相關校正、校驗等維護工作。系統(tǒng)具備零點自動校準功能，可以設定周期性自動通過傅里葉紅外吹掃單元產(chǎn)出的零氣進行零點校準，這樣即減少了系統(tǒng)對N2的需求，降低成本，也提高了系統(tǒng)的分析精度，減少了漂移的影響。系統(tǒng)帶有故障報警功能，全程溫度低于170℃或者高于200℃、氣室壓力高于或者低于設定值、儀表吹掃流量異常等都會觸發(fā)系統(tǒng)的報警，自動觸發(fā)系統(tǒng)保護機制和自恢復后自啟動的功能。

4.系統(tǒng)維護

每日巡檢對空氣除水凈化器進行排水、氣源壓力（0.4-0.6MPa）檢查、質(zhì)量確認（無水、無油、無塵），如果過濾芯顏色異常需要立即關閉光學吹掃流量計，否則會導致儀表損壞；觀察樣品流量當前值是否為200±1L/H，定期檢查探頭濾芯有無堵塞；觀察各加熱部件溫度、氣室壓力、儀器吹掃流量、自動校零是否正常。

5.垃圾焚燒排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展

傅立葉變換紅外分析(簡稱FT-IR)系統(tǒng)[4]具有濕法分析、多組份監(jiān)測、低檢測限和極寬的動態(tài)測量范圍性能，F(xiàn)TIR是一種用來獲得固體、液體、氣體的紅外線吸收光譜和放射光譜的技術(shù)，同時收集一個大范圍范圍內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)，這給予了在小范圍波長內(nèi)測量強度的色散光譜儀一個顯著的優(yōu)勢。隨著傅里葉轉(zhuǎn)換紅外技術(shù)的發(fā)展，采樣系統(tǒng)的不斷完善，分析數(shù)據(jù)可靠性和準確性的不斷提高，將會為垃圾焚燒排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展提供更可靠的支持和保障。

參考文獻

[1]陳小健,李明偉.生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的設計與分析[J].華東科技：學術(shù)版,2018,000(001):P.346-346.

[2]王復興.用于垃圾焚燒發(fā)電廠的多組分煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)[J].分析儀器,2004,(4):19-23.

[3]秦宇飛,白焰,張菊軍,李曉忠,鐘艷輝.垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].熱力發(fā)電,2010,39(10):89-91.

[4]王輝龍,蔣大春.FT-IR系統(tǒng)在垃圾焚燒煙氣排放連續(xù)監(jiān)測中的應用[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2007,(7).