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(shè)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(yīng)用。

關(guān)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(dǎo)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(dǎo)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(shè)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(shè)計、安裝驗收、運行維護等環(huán)節(jié)提供了監(jiān)督和指導(dǎo)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(shè)計思路，總結(jié)CEMS設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yù)處理，預(yù)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(yīng)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(yù)留MODBUS RS232協(xié)議，用于大屏或DCS連接。按照HJ75、HJ76國標要求，設(shè)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(shè)備安裝環(huán)境條件必須符合設(shè)備工作條件，需要考慮設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(fù)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(guān)閉光學(xué)吹掃流量計，否則會導(dǎo)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(shè)計與分析[J].華東科技：學(xué)術(shù)版,2018,000(001):P.346-346.

[2]王復(fù)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(shè)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(yīng)用[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2007,(7).