脫硫CEMS煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)

邱紅春

（天津國(guó)電津能熱電有限公司，天津 300300）

我廠一期2×330MW脫硫于2008年底投產(chǎn)，采用石灰石-石膏干法脫硫工藝，無(wú)煙氣旁路，煙氣連續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)采用的是北京雪迪龍公司的SCS-900型系統(tǒng)，測(cè)量采用直接抽取法。

1 我廠脫硫CEMS煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

脫硫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的主要參數(shù)：SO2、NOX、O2、流量、煙塵、溫度、壓力等，其中SO2、NOX采用NRIR不分光紅外法、O2采用電化學(xué)法用分析儀檢測(cè)，粉塵濃度（激光后散射法）、流量（皮托管差壓法）、溫度、壓力等通過安裝在現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)上的儀表進(jìn)行檢測(cè)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過信號(hào)處理傳至PLC，上位機(jī)與 PLC 進(jìn)行通訊（RS485）采集到環(huán)保要求數(shù)據(jù)。通過DAS站對(duì)環(huán)保數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、打印、統(tǒng)計(jì)和傳輸，并分別傳至DCS和環(huán)保局。

2 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)原理

CEMS煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Continuous emission monitoring systems for flue gas)簡(jiǎn)稱CEMS，主要用來(lái)連續(xù)監(jiān)測(cè)煙氣中煙塵及二氧化硫及氮氧化物的排放濃度及排放總量。系統(tǒng)主要包括：煙氣顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（煙塵CEMS）、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（煙塵CEMS）、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（煙氣CEMS）、排氣參數(shù)子系統(tǒng)等三部分。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CEMS系統(tǒng)采取了模塊化的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能單元大致分為室內(nèi)和室外兩部分。室內(nèi)部分主要有主機(jī)柜（樣氣處理、分析儀、數(shù)據(jù)采集處理等）、供電電源、凈化壓縮空氣源。室外部分主要有采樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)電源箱、紅外測(cè)塵儀、流速監(jiān)測(cè)儀、煙氣采樣探頭、空氣過濾器以及伴熱采樣管線和信號(hào)控制電纜等組成。

2.3 氣體監(jiān)測(cè)

煙氣的分析（SO2、NOX、O2）采樣方法采用直接抽取加熱法，分析儀表選用德國(guó)西門子多組分紅外分析儀ULTTRAMAT23。SO2、NOX 紅外分析原理，O2采用電化學(xué)法。

我廠采用直接抽取法進(jìn)行煙氣分析，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣是指在溫度273K，壓力為101325Pa條件下不含水汽的煙氣。系統(tǒng)主要由保溫取樣探頭、保溫輸氣管路和制冷除濕預(yù)處理系統(tǒng)組成，測(cè)量較準(zhǔn)確，表計(jì)不準(zhǔn)時(shí)可以隨時(shí)用標(biāo)氣標(biāo)定。

2.4 粉塵監(jiān)測(cè)

我廠采用RBV粉塵儀，基于激光散射原理，基于煙塵粒子的背向散射，鏡頭要經(jīng)常擦拭、污染嚴(yán)重時(shí)要用酒精棉對(duì)其清洗。特別是當(dāng)法蘭焊接在煙囪上后，如果為負(fù)壓，需要連接保護(hù)過濾器；如果測(cè)點(diǎn)在正壓，需要加反吹，含塵量應(yīng)小于200毫克/方米。如果煙氣中含水量太大會(huì)影響測(cè)量效果，水汽太大，水滴會(huì)被當(dāng)成顆粒物測(cè)量。

2.5 流量測(cè)量

利用皮托管差壓法，皮托管有兩個(gè)測(cè)壓孔，一個(gè)對(duì)準(zhǔn)氣體流動(dòng)方向，測(cè)的是總壓，另一個(gè)垂直于流動(dòng)方向，測(cè)的是靜壓。流速與動(dòng)壓的平方根成正比，為了保證測(cè)量準(zhǔn)確，增加了反吹管路和電磁閥，定時(shí)進(jìn)行吹掃。

2.6 輔助參數(shù)

溫度采用一體化溫度變送器測(cè)量，壓力采用西門子擴(kuò)散硅微壓變送器。

2.7 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、485-232轉(zhuǎn)換器、相關(guān)軟件。

2.8 氣體預(yù)處理系統(tǒng)

2.8.1 氣體采樣

煙氣經(jīng)采樣探頭和煙氣加熱管線由取樣泵抽到分析柜，氣體伴熱管路為避免從取樣點(diǎn)及分析柜傳輸過程中不出現(xiàn)樣氣冷凝現(xiàn)象，避免SO2損失及樣氣暢通，取樣管線及取樣探頭均采用加熱方式，其溫度要求控制在120-140度。采樣流程為：樣氣-采樣探頭-采樣管-分水器-制冷器冷槍A-過濾器FP1-兩位一通電磁閥Y1-制冷器冷槍B-抽氣泵-樣氣、標(biāo)氣切換閥-分析儀表-排氣管路到室外。

2.8.2 真空泵為法國(guó)產(chǎn)KNF耐腐隔膜真空泵。

2.8.3 樣氣過濾器主要通過探頭過濾器和過濾器組成。

2.8.4 樣氣除水：樣氣進(jìn)入分析柜后，通過制冷器來(lái)對(duì)樣氣進(jìn)行快速冷凝，經(jīng)過制冷后的樣氣將滿足分析儀要求。蠕動(dòng)泵用于冷凝水的排放，制冷器的溫度一般控制在+5±2℃，其中包括氣體冷凝、過濾器和氣流調(diào)節(jié)裝置組成，使煙氣中夾帶的液態(tài)汽溶膠體、水分等冷凝液體，在經(jīng)過汽水分離器的氣膜時(shí)被捕集，集成液滴沿器壁下落，由出水口排入排水器內(nèi)，從而達(dá)到氣液分離的目的，并使樣氣得到進(jìn)一步凈化，并調(diào)節(jié)氣流到一個(gè)合適的流量送入分析儀內(nèi)。

2.8.5 凈化器源：為儀器的氣路提供清掃氣，經(jīng)過除水干燥，出游凈化處理后的潔凈空氣。主要有：測(cè)塵儀的在線強(qiáng)制吹掃氣路，防止光學(xué)鏡頭污染；用潔凈的壓縮空氣吹掃采樣氣路和采樣探頭。雙管伴熱和吹掃氣路，保證采樣探頭和管路的暢通。

3 分析儀故障分析

3.1 分析儀常見故障代碼有M維護(hù)請(qǐng)求、F有故障、“！”是故障已被記錄在日志中而且不錯(cuò)在。

3.2 煙氣分析儀SO2數(shù)值顯示偏小或不變

（1）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)鍋爐工況偏低或者停爐時(shí)，對(duì)SO2影響很大，當(dāng)負(fù)荷高時(shí)，燃煤量大，SO2含量高；負(fù)荷波動(dòng)大時(shí)，SO2變化也會(huì)大。

（2）當(dāng)采樣氣體流量偏低時(shí)對(duì)SO2有很大影響，一般要求采樣氣體流量保持在0.8-1.2mg/min之間，流量偏低會(huì)使進(jìn)入分析儀的氣量過小而使得測(cè)量數(shù)值偏低。一般為采樣探頭、管路、控制電磁閥、冷凝器堵塞或冰凍現(xiàn)象，應(yīng)使流量在正常范圍。排氣管、排水管凍管，導(dǎo)致管路堵，分析儀不能正常工作，SO2和O2濃度不準(zhǔn)，要盡量提高環(huán)境溫度，避免類似現(xiàn)象發(fā)生。

（3）當(dāng)管路存在泄漏現(xiàn)象時(shí)，首先會(huì)是氧量偏大，SO2偏低，可能原因是采樣管路、連接接頭、過濾器、冷凝器、蠕動(dòng)泵管等密封不嚴(yán)；從玻璃瓶進(jìn)氣口取下進(jìn)氣管，堵住進(jìn)氣口，如果浮子流量計(jì)小球到最低，且儀表出現(xiàn)報(bào)警說(shuō)明柜內(nèi)各裝置密封良好。精密過濾器堵導(dǎo)致分析儀沒進(jìn)氣，導(dǎo)致SO2和氧量濃度不變；蠕動(dòng)泵壞導(dǎo)致系統(tǒng)漏入空氣使分析儀數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確。

3.3 采樣氣體流量偏高或偏低

管路漏氣時(shí)，流量顯示偏高，SO2偏高，此時(shí)應(yīng)檢查密封。

管路有堵塞時(shí)，流量計(jì)顯示偏低且調(diào)整螺釘無(wú)效、SO2偏高，此時(shí)應(yīng)檢查真空泵處理及管路堵塞情況。

4 系統(tǒng)維護(hù)

4.1 在線監(jiān)測(cè)SO2數(shù)據(jù)異常的處理方法

在CEMS小間檢查在線分析儀的流量是否保持在1.0mg/min左右，如果不能調(diào)節(jié)，拔下初級(jí)過濾器前取樣管，觀察分析儀流量是否能升高到2.0mg/min以上，若不能則重點(diǎn)檢查初級(jí)過濾器、真空泵、氣管、各接頭、冷凝器、氣體排出管是否順暢等。若能，則重點(diǎn)檢查煙氣取樣裝置是否堵塞，重點(diǎn)檢查采樣濾芯、探頭、電磁閥、伴熱管線等；檢查排水蠕動(dòng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)及排水、泵的嚴(yán)密性、查看有無(wú)漏氣，最后用標(biāo)準(zhǔn)氣對(duì)分析儀進(jìn)行標(biāo)定

4.2 SO2標(biāo)定步驟

零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)按CAL鍵，拔下真空泵入口軟管，自動(dòng)校準(zhǔn)零點(diǎn)，要求分析儀流量計(jì)保持在1.0ml/min左右，校準(zhǔn)完后自動(dòng)進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。量程標(biāo)定時(shí)要求通入符合條件的標(biāo)準(zhǔn)氣體。標(biāo)氣濃度單位換算系數(shù)：

SO2濃度單位：1μmol/mol=64/22.4mg/m3=2.86 mg/m3

NO 濃度單位：1μmol/mol=30/22.4mg/m3=1.34 mg/m3

NO2濃度單位：1μmol/mol=46/22.4mg/m3=2.05 mg/m3

4.3 日常維護(hù)與保養(yǎng)

維護(hù)內(nèi)容包括系統(tǒng)檢查與部件更換，一般包括日常檢查和定期檢查。日常檢查包括對(duì)ULTRAMAT23、保護(hù)過濾器、制冷器后管路、制冷器、蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)液罐、采樣管線、采樣探頭、粉塵儀風(fēng)機(jī)、DAS系統(tǒng)進(jìn)行檢查；定期檢查包括測(cè)塵儀零點(diǎn)及跨度校準(zhǔn)15-30天，流量計(jì)校準(zhǔn)零點(diǎn)、更換機(jī)柜風(fēng)扇濾網(wǎng)、U23量程校準(zhǔn)周期是3-6個(gè)月，更換取樣探頭過濾器濾芯、蠕動(dòng)泵管及粉塵儀風(fēng)機(jī)濾芯周期為6個(gè)月，更換取樣泵膜片要1-2年，更換電磁閥周期為3年。還要每3個(gè)月對(duì)分析儀進(jìn)行零漂、跨漂校準(zhǔn)并填寫校準(zhǔn)記錄。

過剩空氣系數(shù)α=21%/(21%-XO2)；XO2為實(shí)際含氧量

用折算濃度算超標(biāo) C=C?*(α/αS)；C 為折算濃度，C'標(biāo)干污染物濃度，αS鍋爐標(biāo)準(zhǔn)的

顆粒物和氣態(tài)污染物排放率G=C'*Qsn*10-69(Kg/h);Qsn為標(biāo)干煙氣流量，單位m3/h

環(huán)保部門的監(jiān)督考核從驗(yàn)收合格后開始，每季度企業(yè)自行開展比對(duì)監(jiān)測(cè)，比對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。比對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有煙氣溫度、煙氣流速、氧量和污染物實(shí)測(cè)濃度（顆粒物、SO2、NOX）。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法及判定：

每季度有效數(shù)據(jù)捕集率=（該季度小時(shí)數(shù)-缺失數(shù)據(jù)小時(shí)數(shù)-無(wú)效數(shù)據(jù)小時(shí)數(shù)）/（該季度小時(shí)數(shù)-無(wú)效數(shù)據(jù)小時(shí)數(shù)）×100%

缺失數(shù)據(jù)時(shí)間段包括：煙氣CEMS故障時(shí)間、維修時(shí)間、失控時(shí)段、參比方法替代時(shí)段以及有計(jì)劃地維護(hù)保養(yǎng)、校準(zhǔn)、校驗(yàn)等煙氣CEMS缺失時(shí)間段。

無(wú)效數(shù)據(jù)時(shí)間段包括：固定污染源起停運(yùn)（大修、中修、小修等）期間以及悶爐等時(shí)間段。

根據(jù)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定煙氣CEMS每季度有效數(shù)據(jù)捕集率應(yīng)達(dá)到75%以上。

[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）.2007，7，12.

[2]固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法[S].HJ/176-2001.