煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)常見問題分析

·問題探討·

監(jiān)測方面的工作，(E-mail)fanjiansheng2005@163.com

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)常見問題分析

李波, 楊恩偉, 王晉杰, 李鵬

(山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西長治046021)

摘要CEMS作為環(huán)保監(jiān)測部門對生產(chǎn)企業(yè)污染物排放監(jiān)測和獎懲的依據(jù)，其重要性日益凸顯。本文介紹了CEMS概念、組成,分析了在日常維護中容易遇到的問題,并針對這些問題提出了相應(yīng)的解決辦法，通過加強維護可以減少CEMS的故障率，對相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)CEMS的日常維護具有一定的借鑒指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞CEMS；煙氣；連續(xù)監(jiān)測；伴熱管線；冷凝器；通訊

收稿日期：2015-02-02

作者簡介：李波(1981—)，男，山西臨猗人，2014年畢業(yè)于華北電力大學(xué)，工程碩士研究生，工程師，主要從事火電廠熱工控制及環(huán)保在線

中圖分類號：TD612

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)03-0054-03

AbstractContinuous Emission Monitoring System is the foundation of environmental monitoring departments to monitor, reward and punish the pollutants emission of production enterprises, and the importance of CEMS is more and more obvious. Introduces the concept and composition of CEMS, analyzes the common problems in daily maintenance, and puts forward the corresponding solutions on these issues. The failure rate of CEMS is reduced by strengthening maintenance, and it has a certain guiding significance for the CEMS daily maintenance of the related production enterprise.

近年來，隨著我國經(jīng)濟總量的快速增長，能源需求也急劇增加，同時造成SO2、NOx以及煙塵的排放量也隨之增加。據(jù)統(tǒng)計，火電廠SO2排放量占到了全國SO2排放總量的50%左右，已成為我國的主要大氣排放量。為了有效降低污染物的排放總量, 國家環(huán)保總局2007年頒布了《固定污染源排放煙氣連續(xù)檢測系統(tǒng)技術(shù)條件及檢測方法》行業(yè)標準。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS作為火電廠污染物排放的監(jiān)測設(shè)備，也得到了廣泛的應(yīng)用。

1煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的組成

CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的簡稱，即煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，主要對煙氣中SO2、NOx、煙塵濃度進行實時監(jiān)測，除了以上3個重要的環(huán)保參數(shù)外，CEMS還需監(jiān)測并向環(huán)保部門傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有煙氣的溫度、壓力、流速、流量、濕度、氧含量等。

CEMS主要由4個子系統(tǒng)組成:

1) 氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)—主要監(jiān)測SO2、NOx含量。

2) 顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)—主要監(jiān)測煙塵濃度。

3) 煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)—主要監(jiān)測溫度、壓力、流速、流量、濕度、氧含量等。

4) 數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成—實時采集各項參數(shù)，生成報表并傳送給環(huán)保監(jiān)測部門。

CEMS結(jié)構(gòu)圖見圖1.

2 CEMS常見問題及原因分析

2.1取樣位置不合理造成測量不準確

由于煙氣流速在煙道中分布不均勻，因此,要求CEMS測點安裝位置盡可能選擇在煙氣流速相對穩(wěn)定的斷面處，具體要求為：CEMS安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后直管段的長度，且前直管段不小于4倍煙道直徑，后直管段不小于2倍煙道直徑，即通常說的前4后2.若受到場地的限制無法滿足前4后2的要求，也應(yīng)該避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，且沒有水滴和水霧的管道，優(yōu)先選擇煙道負壓區(qū)域，且煙氣流速>5 m/s. 對于煙囪獨立的機組，脫硫出口CEMS測點安裝位置應(yīng)盡量選擇在煙囪上，這種取出的樣氣具有代表性，能正確反映實際排放值。

2.2SO2/NOx測量值偏低

1) 取樣探頭堵塞。采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)的火電廠，由于除霧器無法全部除去煙氣中的石膏，導(dǎo)致煙氣中攜帶少量的石膏，經(jīng)過一段時間的運行，煙氣中的石膏就會吸附在取樣探頭濾芯上堵

圖1　CEMS結(jié)構(gòu)圖

塞濾芯，導(dǎo)致抽取煙氣量降低，造成分析儀測量值偏低。

解決辦法：定期清理更換探頭濾芯。由于各現(xiàn)場工況不同，需根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備運行情況制定合理的維護周期，定期對探頭濾芯進行清洗，如若必要，對其進行更換。

2) 伴熱管線問題。a) 采樣伴熱管從探頭到除濕裝置或分析儀的整條管路長度不宜超過76 m，其走向應(yīng)向下傾斜，角度不得<5°，并在每隔4~5 m處裝線卡箍固定。若走向為向上傾斜和出現(xiàn)U字形或V字形的布線，均容易形成水封，由于SO2易溶于水，使監(jiān)測結(jié)果偏低。b) 采樣伴熱管的溫度設(shè)置不得低于120℃. 采樣伴熱管的溫度低于120℃，煙氣容易在采樣內(nèi)結(jié)露，形成水珠，吸附SO2，同樣使監(jiān)測結(jié)果偏低。

解決辦法：采樣伴熱管線敷設(shè)時嚴禁出現(xiàn)向上傾斜以及U字形或V字形;采樣伴熱管的溫度設(shè)置一般介于120～140℃；定期對伴熱管線的伴熱情況進行檢查，若管線出現(xiàn)局部不加熱情況，應(yīng)及時將該伴熱管線更換。

3) 接頭漏氣。由于取樣系統(tǒng)及預(yù)處理系統(tǒng)中接頭繁多，容易出現(xiàn)接頭松動的情況，導(dǎo)致空氣進入樣氣中造成SO2測量值偏低，而氧量偏大。

解決辦法：逐一檢查接頭有無松動情況，發(fā)現(xiàn)松動及時緊固。若無法排除，可以從取樣箱處將取樣管線通入壓縮空氣，在CEMS小間分析儀柜內(nèi)各接頭處噴少量的肥皂水檢查漏氣情況。

4) 冷凝器問題。主要是檢查冷凝器的設(shè)置和實際控制溫度是否在5℃以下，如果冷凝器工作不正常，煙氣只通過自然降溫，煙氣內(nèi)的水分在控制機柜內(nèi)取樣管壁吸附凝結(jié)，因無法排除而越積越多；冷凝器內(nèi)玻璃熱交換管堵塞或冷凝泵(蠕動泵)故障以及排水管路堵塞造成抽水不暢，煙氣通過冷凝裝置降溫過程中冷凝的水汽不能及時排出，都會造成煙氣中SO2大量溶解于水，致使SO2測量濃度降低。

解決方案：定期對冷凝器制冷情況進行檢查，確保制冷溫度控制在2～5℃，出現(xiàn)制冷異常及時維修或更換冷凝器；根據(jù)蠕動泵工作壽命周期，定期更換蠕動泵軟管及蠕動泵，確保冷凝水汽及時排除。

2.3煙塵顆粒物監(jiān)測異常

目前，大部分測塵儀采用的都是光散射法原理進行測量的，光學(xué)鏡片作為接收鏡頭主要用來接收散射光。因為受測塵儀安裝的環(huán)境所限，光學(xué)鏡片易受到石膏及水汽的污染，光學(xué)鏡片污染后，接收到的散射光強度就會減弱，從而使測量值偏大，易被環(huán)保部門考核。為了防止接收鏡片被污染，一般都在鏡片前接入反吹空氣進行連續(xù)吹掃，但由于火電廠壓縮空氣品質(zhì)不是很高，壓縮空氣里往往還有油氣和水汽，使得反吹氣反而成為了另一個污染源，造成測量結(jié)果嚴重偏離實際，這就需要在壓縮空氣進入粉塵儀前加裝干燥器及疏水過濾器，保證壓縮空氣品質(zhì)。另外，在日常維護中光學(xué)鏡片需要定期用軟布擦拭，保持鏡片的干凈。

2.4分析儀表選型及校準問題

為保證測量數(shù)據(jù)的準確性, 煙氣分析儀的量程應(yīng)選擇最大測量濃度的1～2 倍。校準用的中濃度標準氣體和計算線性誤差用的低濃度和高濃度標準氣體有如下要求:低濃度標準氣體為20%～30% 滿量程值; 中濃度標準氣體為50%～60% 滿量程值;高濃度標準氣為80% ～100% 滿量程值。目前,各個火電廠考慮到 全廠CEMS分析儀的通用性，普遍都選擇量程偏大的儀表，如脫硫出口(凈煙氣)煙氣SO2濃度一般都<200 mg/m3,NOx濃度<100 mg/m3,但儀表選型時一般SO2量程為1 000～1 500 mg/m3, NOx量程為1 000 mg/m3,實際測量值與儀表的量程相差較大，影響了測量的準確性。

2.5通訊故障造成上傳數(shù)據(jù)異常

目前，火電廠CEMS測量數(shù)據(jù)大多都是通過無線信號傳輸?shù)江h(huán)保部門監(jiān)控平臺，造成環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸中斷、數(shù)據(jù)包丟失的情況時常發(fā)生。若CEMS因故障不能及時采集數(shù)據(jù)或其他原因?qū)е聜鬏敂?shù)據(jù)中斷、丟失，輕則扣除相關(guān)時段環(huán)保電價，重則根據(jù)相關(guān)時段的機組負荷進行二次考核。2014年3季度，某廠4臺機組傳輸數(shù)據(jù)中斷時間段累計701 h，造成600多萬元環(huán)保電價的損失。造成通訊中斷的原因是多方面的，總結(jié)起來有以下幾個方面的原因：

1) 移動信號的強度不夠，若CEMS小間周圍無線信號較弱，造成通訊不正常，傳輸給環(huán)保監(jiān)測部門的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)時斷時續(xù)。若出現(xiàn)這種情況，需要及時聯(lián)系移動公司進行現(xiàn)場信號測試，采取加裝信號增強器或安裝移動鐵塔等手段加強無線信號強度，避免環(huán)保數(shù)據(jù)長時間掉線的情況。

2) 環(huán)保數(shù)采儀本身的原因，這一點也最容易被忽視。由于企業(yè)沒有有效的實時監(jiān)控手段，無法實時監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸是否正常，經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)采儀工作正常，環(huán)保監(jiān)控平臺接收不到數(shù)據(jù)。這就要求企業(yè)要及時更新升級數(shù)采儀，并建立企業(yè)污染源監(jiān)控平臺，實時監(jiān)測數(shù)采儀無線傳輸數(shù)據(jù)的情況，出現(xiàn)傳輸中斷及時處理。

3) 信號處理系統(tǒng)DAS電腦故障造成通訊中斷。由于環(huán)保部門規(guī)定即使機組停運，CEMS也需向環(huán)保監(jiān)測部門傳輸數(shù)據(jù)，導(dǎo)致DAS電腦長時間不間斷運行，造成電腦電子元器件老化易出現(xiàn)死機狀況。這就要求CEMS維護人員加強日常維護工作，定期對電腦硬件和軟件進行清理，確保DAS電腦正常運行。

3結(jié)束語

CEMS數(shù)據(jù)反映的是環(huán)保設(shè)施運行狀況，各數(shù)據(jù)之間不是孤立的，相互之間都是有聯(lián)系的。企業(yè)的環(huán)保維護人員要定期結(jié)合環(huán)保設(shè)施的運行工況，對相關(guān)數(shù)據(jù)的合理性進行分析，特別是煤種變化、負荷大幅變化、啟停爐期間的數(shù)據(jù)要重點關(guān)注。

CEMS是一個多參數(shù)、多用途的在線儀表監(jiān)測系統(tǒng), 主要用于火力發(fā)電機組配套煙氣凈化設(shè)備的運行監(jiān)控,本文就CEMS在日常維護中容易出現(xiàn)的問題進行了論述,并提出了一些解決辦法,可為CEMS的日常維護提供借鑒。

參考文獻

[1]中國環(huán)境監(jiān)測總站，上海市環(huán)境監(jiān)測中心，國家環(huán)保總局信息中心.HJ/T76-2007 固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求監(jiān)測辦法[S]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007：8-9.

[2]張布偉.火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)與參比方法監(jiān)測數(shù)據(jù)差異分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2009，34(09):112-116.

Analysis on Common Problem in

Continuous Emission Monitoring System

LI Bo, YANG Enwei, WANG Jinjie, LI Peng

Key wordsCEMS; Exhaust gas; Continuous monitoring; Heat traced pipeline; Condenser; Communication