CEMS系統在垃圾焚燒發電廠中的應用

王桂芬

摘 要：本文介紹了CEMS的系統組成、技術要求、及其在垃圾電廠中的應用。主要分析了垃圾發電廠常用的幾類CEMS系統的優缺點，以及CEMS系統在安裝要求和其它應注意的事項。

關鍵詞：CEMS；煙氣在線分析儀；垃圾發電廠

1.引言

近年來，由于焚燒法處理量大、速度快、占地面積小的優點，使其成為生活垃圾處理的新的處理方式。垃圾焚燒帶來的新污染問題同時也受到社會各界的廣泛關注，特別是尾氣排放污染問題突出，其中危害最嚴重的是二惡英，二惡英被稱為是“地球上毒性最強的物質”，它是一種含氯的強毒性有機化合物，其它還有粉塵、SO2、HCL等有害物質，因此煙氣處理系統的合理選擇是焚燒輔助設備的重點。垃圾焚燒電廠由于燃燒產生大量對空氣造成污染的氣體，我國在2002年頒布了《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》，此法規定所有垃圾發電電廠都必須安裝相應的廢氣排放監測系統。因此確立一種實時有效的針對垃圾焚燒電廠廢氣排放的檢測方法十分有必要。

2.概述

CEMS是煙氣排放連續監測系統（Continuous Emission Monitoring System）的簡稱，是實現煙氣排放連續監測的現代化儀器設備。通過該系統，可以方便地檢測煙氣中污染物的排放量、排放率，顯示、打印各種參數和圖表，并通過傳輸系統將數據結果傳輸至管理部門。

在各個不同的領域煙氣中污染物的成分不一樣，CEMS的應用也不完全相同。對于垃圾電廠CEMS，它應該測量的組分包括含塵量（顆粒物）、CO、SO2、NOx、CO2、HCL、H20、O2，還包括流量、溫度、壓力等參數。

3.CEMS的組成

上圖為CEMS系統的一個典型的組成結構。

CEMS一般由氣體污染物含量分析、煙塵濃度監測、流量檢測系統、數據采集、處理及分析系統。其中最重要的組成部分就是氣體污染物含量分析。

氣體污染物含量分析系統包括采樣探頭、采樣管線、預處理系統、分析儀及部分組成。按照分析方法可分為稀釋法、抽取法和直測法。目前在垃圾電廠中應用較多的分析的方法為抽取法。抽取法是將煙氣通過取樣管線抽取出來，通過預處理例如除塵等，然后進入分析儀進行分析。

4技術要求

4.1對計量器具的要求

國產儀器應有CMC（質量技術監督局頒發的“中華人民共和國制造計量器具許可證”）標志，進口儀器應取得國家質量技術監督部門的計量器具型式批準證書。

4.2對儀器正常工作環境的要求

環境溫度為-20℃～45℃；相對濕度≤90%；大氣壓為86kPa一106kPa；煙氣溫度<260℃；儀器問盡可能安裝空調，保持環境清潔，相對濕度≤85%。

4.3顆粒物主要指標

測量范圍：當儀器只設置一個測量檔時，滿量程值應為排放源最大排放濃度的2—3倍。當儀器設置多個測量檔時，最低檔測定范圍的上限應不超過500mg/m3。

零點漂移：是指在未進行計劃外的維修、保養、調節的前提下，CEMS按規定時間運行后，儀器的讀數與零輸入之間的偏差，CEMS要求24h不超過滿量程的±2%。

量程漂移：是指在未進行計劃外的維修、保養、調節的前提下，CEMS按規定時間運行后，儀器的讀數與已知參考值之間的偏差，CEMS要求24h不超過滿量程的±5%。

4.4氣態污染物主要指標

線性誤差：用低、中、高濃度的標準氣體檢查時，CEMS測定值與參考值的相對誤差不超過±5%。標準氣體（標氣）指有效期在一年以上，不確定度不超過±2%的國家標準氣體。低濃度標準氣體指20%一30%滿量程值；中濃度標準氣體指50%～60%滿量程值；高濃度標準氣體指80%～100%滿量程值。

4.5其他要求

校準：儀器應能用手動或自動方法進行零點漂移、量程漂移校準。

凈化：儀器應具有防止光學鏡頭、插人煙道的探頭被煙氣污染，清潔污染的凈化系統。

數據處理：儀器應具有記錄、存儲、顯示、輸出、報警、安全、缺失處理等數據處理功能，還可以進行數據、圖文傳輸。儀器應設置RS232，RS422，RS485中任意一種通訊接口。

5.CEMS在垃圾電廠中的應用

5.1煙氣組分測量

CEMS系統比較

根據垃圾焚燒發電廠環保驗收和設計要求，必須設置煙氣在線分析系統（CEMS）。下表對于目前用于垃圾焚燒CEMS系統作了一個比較。

根據上表的比較，對于垃圾焚燒發電采用高溫紅外的方法是比較好的。

5.2煙氣溫度，壓力，流量及粉塵的檢測和數據處理

溫度測量：測量范圍0-300度。該傳感器采用硬接線方式將采集的數據傳給數據處理計算機。

壓力測量：煙道內的壓力用壓力變送器進行測量，一般情況下煙道內壓力為負壓。

流量測量：用皮托管將煙道內動靜壓差引出至差壓變送器，變送器通過計算得出煙氣流速，再經計算機將流速按標干煙氣流量公式換算成流量。

粉塵測量：測量采用激光背反射法，激光源將一束激光射入煙道，當激光碰到粉塵時會發生反射現象，粉塵儀內的光學儀器將捕獲這些反射光，反射光越強，表示煙道內的粉塵濃度越大，粉塵濃度與反射光強度成正比。

6. CEMS系統的安裝要求

6.1顆粒物系統

應安裝在能反映顆粒物排放狀況的有代表性的位置上，要位于所有顆粒物控制設備的下游；光學原理的顆粒物CEMS所在測定位置沒有水滴和水霧；便于日常維護，安裝位置易于接近，有足夠的空間便于清潔鏡頭、檢查和調整光路、檢測儀器性能和更換部件等；應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，設置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑，和距離以上部件上游方向不小于2倍直徑處。當安裝位置不能滿足要求時，應盡可能選擇氣流穩定的斷面，但安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后管段的長度。測量點應盡量接近管道斷面的幾何中心點。

6.2氣態污染物系統

應安裝在氣態污染物混合均勻、有代表性的位置；便于日常維護，安裝位置易于接近，有足夠的空間便于清潔鏡頭、檢查和調整光路，檢測儀器性能和更換部件等；應安裝在距最近的控制裝置、產生污染物和污染物排放可能發生變化的部位的下游不小于2倍煙道直徑處或上述部位的上游不小于5倍煙道直徑處；測量點應盡量接近管道斷面的幾何中心點。

6.3 CEMS的安裝

原則上要求一個固定污染源安裝一套CEMS。若一個固定污染源排放先通過多個煙道或管道后進人該固定污染源的總排氣管時，應盡可能將CEMS安裝在總排氣管上，但要便于用參比方法校準CEMS；不得只在其中的一個煙道或管道上安裝CEMS，并將測定值作為該污染源的排放結果；但允許在每個煙道或管道上安裝相同的測定探頭，每個探頭在每小時內的監測時間相同，總監測時間應符合要求，即“每個固定污染源的測定時間不得小于其總運行時間的75%，且每小時的測定時間不得低于45min”。當只在多個固定污染源排氣匯總管上安裝CEMS時，須經當地環保行政主管部門同意。

6.4 其它

分析儀機柜與取樣點之間的距離不能太遠，通常不應超過40m。取樣管線太長會導致測量延遲過大。并且因為取樣管為全程伴熱，若管線太長，則伴熱功率也很大。導致CEMS的設備和運行成本增加。

深圳寶安老虎坑垃圾焚燒發電廠二期工程，煙囪高80m，煙囪直徑2200mm，煙氣入口高6m。取樣探頭設置在鋼煙囪上約31m處。分析機柜布置在30m高處，取樣管線長約35m。

7. 信號傳輸

CEMS系統的測量結果由煙氣分析系統的上位機記錄、保留，通過硬接線的方式送到垃圾電廠的DCS控制系統中監視。同時，通過GPRS等無線傳輸方式上傳到當地環保局。上位機中的數據可定期打印報表和繪制歷史曲線。

8.結論

CEMS系統作為重要的環境監測儀表，是垃圾發電廠的必備儀表設備。由于其系統復雜，安裝維護要求高，設計院在設計時應該重視，按照規范的要求，根據工程的實際情況做好選型和設計。

參考文獻

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[7] 國家環境保護局 HJ/T47-1999煙氣采樣器技術條件.

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