脫硫CEMS煙氣在線監測系統運行及維護

邱紅春

（天津國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，采用石灰石-石膏干法脫硫工藝，無煙氣旁路，煙氣連續檢測系統采用的是北京雪迪龍公司的SCS-900型系統，測量采用直接抽取法。

1 我廠脫硫CEMS煙氣在線監測系統概述

脫硫在線監測系統測量的主要參數：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采用電化學法用分析儀檢測，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場平臺上的儀表進行檢測，這些數據經過信號處理傳至PLC，上位機與 PLC 進行通訊（RS485）采集到環保要求數據。通過DAS站對環保數據進行存儲、打印、統計和傳輸，并分別傳至DCS和環保局。

2 系統原理

2.1 系統原理

CEMS煙氣連續排放監測系統(Continuous emission monitoring systems for flue gas)簡稱CEMS，主要用來連續監測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。系統主要包括：煙氣顆粒物監測子系統（煙塵CEMS）、氣態污染物監測子系統（煙塵CEMS）、氣態污染物監測子系統（煙氣CEMS）、排氣參數子系統等三部分。

2.2 系統結構

CEMS系統采取了模塊化的結構，系統功能單元大致分為室內和室外兩部分。室內部分主要有主機柜（樣氣處理、分析儀、數據采集處理等）、供電電源、凈化壓縮空氣源。室外部分主要有采樣監測點電源箱、紅外測塵儀、流速監測儀、煙氣采樣探頭、空氣過濾器以及伴熱采樣管線和信號控制電纜等組成。

2.3 氣體監測

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采用電化學法。

我廠采用直接抽取法進行煙氣分析，標準狀態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。系統主要由保溫取樣探頭、保溫輸氣管路和制冷除濕預處理系統組成，測量較準確，表計不準時可以隨時用標氣標定。

2.4 粉塵監測

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，鏡頭要經常擦拭、污染嚴重時要用酒精棉對其清洗。特別是當法蘭焊接在煙囪上后，如果為負壓，需要連接保護過濾器；如果測點在正壓，需要加反吹，含塵量應小于200毫克/方米。如果煙氣中含水量太大會影響測量效果，水汽太大，水滴會被當成顆粒物測量。

2.5 流量測量

利用皮托管差壓法，皮托管有兩個測壓孔，一個對準氣體流動方向，測的是總壓，另一個垂直于流動方向，測的是靜壓。流速與動壓的平方根成正比，為了保證測量準確，增加了反吹管路和電磁閥，定時進行吹掃。

2.6 輔助參數

溫度采用一體化溫度變送器測量，壓力采用西門子擴散硅微壓變送器。

2.7 數據采集處理系統

由計算機、打印機、485-232轉換器、相關軟件。

2.8 氣體預處理系統

2.8.1 氣體采樣

煙氣經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及分析柜傳輸過程中不出現樣氣冷凝現象，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、標氣切換閥-分析儀表-排氣管路到室外。

2.8.2 真空泵為法國產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：樣氣進入分析柜后，通過制冷器來對樣氣進行快速冷凝，經過制冷后的樣氣將滿足分析儀要求。蠕動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、過濾器和氣流調節裝置組成，使煙氣中夾帶的液態汽溶膠體、水分等冷凝液體，在經過汽水分離器的氣膜時被捕集，集成液滴沿器壁下落，由出水口排入排水器內，從而達到氣液分離的目的，并使樣氣得到進一步凈化，并調節氣流到一個合適的流量送入分析儀內。

2.8.5 凈化器源：為儀器的氣路提供清掃氣，經過除水干燥，出游凈化處理后的潔凈空氣。主要有：測塵儀的在線強制吹掃氣路，防止光學鏡頭污染；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維護請求、F有故障、“！”是故障已被記錄在日志中而且不錯在。

3.2 煙氣分析儀SO2數值顯示偏小或不變

（1）當現場鍋爐工況偏低或者停爐時，對SO2影響很大，當負荷高時，燃煤量大，SO2含量高；負荷波動大時，SO2變化也會大。

（2）當采樣氣體流量偏低時對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，流量偏低會使進入分析儀的氣量過小而使得測量數值偏低。一般為采樣探頭、管路、控制電磁閥、冷凝器堵塞或冰凍現象，應使流量在正常范圍。排氣管、排水管凍管，導致管路堵，分析儀不能正常工作，SO2和O2濃度不準，要盡量提高環境溫度，避免類似現象發生。

（3）當管路存在泄漏現象時，首先會是氧量偏大，SO2偏低，可能原因是采樣管路、連接接頭、過濾器、冷凝器、蠕動泵管等密封不嚴；從玻璃瓶進氣口取下進氣管，堵住進氣口，如果浮子流量計小球到最低，且儀表出現報警說明柜內各裝置密封良好。精密過濾器堵導致分析儀沒進氣，導致SO2和氧量濃度不變；蠕動泵壞導致系統漏入空氣使分析儀數據測量不準確。

3.3 采樣氣體流量偏高或偏低

管路漏氣時，流量顯示偏高，SO2偏高，此時應檢查密封。

管路有堵塞時，流量計顯示偏低且調整螺釘無效、SO2偏高，此時應檢查真空泵處理及管路堵塞情況。

4 系統維護

4.1 在線監測SO2數據異常的處理方法

在CEMS小間檢查在線分析儀的流量是否保持在1.0mg/min左右，如果不能調節，拔下初級過濾器前取樣管，觀察分析儀流量是否能升高到2.0mg/min以上，若不能則重點檢查初級過濾器、真空泵、氣管、各接頭、冷凝器、氣體排出管是否順暢等。若能，則重點檢查煙氣取樣裝置是否堵塞，重點檢查采樣濾芯、探頭、電磁閥、伴熱管線等；檢查排水蠕動泵運轉及排水、泵的嚴密性、查看有無漏氣，最后用標準氣對分析儀進行標定

4.2 SO2標定步驟

零點標定時按CAL鍵，拔下真空泵入口軟管，自動校準零點，要求分析儀流量計保持在1.0ml/min左右，校準完后自動進入測量狀態。量程標定時要求通入符合條件的標準氣體。標氣濃度單位換算系數：

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 日常維護與保養

維護內容包括系統檢查與部件更換，一般包括日常檢查和定期檢查。日常檢查包括對ULTRAMAT23、保護過濾器、制冷器后管路、制冷器、蠕動泵、儲液罐、采樣管線、采樣探頭、粉塵儀風機、DAS系統進行檢查；定期檢查包括測塵儀零點及跨度校準15-30天，流量計校準零點、更換機柜風扇濾網、U23量程校準周期是3-6個月，更換取樣探頭過濾器濾芯、蠕動泵管及粉塵儀風機濾芯周期為6個月，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個月對分析儀進行零漂、跨漂校準并填寫校準記錄。

過剩空氣系數α=21%/(21%-XO2)；XO2為實際含氧量

用折算濃度算超標 C=C?*(α/αS)；C 為折算濃度，C'標干污染物濃度，αS鍋爐標準的

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

環保部門的監督考核從驗收合格后開始，每季度企業自行開展比對監測，比對監測時，生產設備應正常穩定運行。比對監測項目有煙氣溫度、煙氣流速、氧量和污染物實測濃度（顆粒物、SO2、NOX）。

數據統計方法及判定：

每季度有效數據捕集率=（該季度小時數-缺失數據小時數-無效數據小時數）/（該季度小時數-無效數據小時數）×100%

缺失數據時間段包括：煙氣CEMS故障時間、維修時間、失控時段、參比方法替代時段以及有計劃地維護保養、校準、校驗等煙氣CEMS缺失時間段。

無效數據時間段包括：固定污染源起停運（大修、中修、小修等）期間以及悶爐等時間段。

根據環保標準規定煙氣CEMS每季度有效數據捕集率應達到75%以上。

[1]國家環境保護總局.固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（試行）.2007，7，12.

[2]固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及試驗方法[S].HJ/176-2001.