影響煙氣CEMS穩定運行的常見因素及處理方法

楊平

摘 要：CEMS做為鍋爐煙氣排放連續監測裝置，是環保排放監測和工藝過程檢測的重要設備。CEMS在長期運行過程中會受到環境腐蝕、儀表元件故障、維護不足等多方面的原因影響上傳到生態環境局專網的監測數據準確性，而日趨嚴格的環保法律法規，卻對儀表的可靠性和穩定性提出了更高的要求。本文對影響CEMS穩定運行的常見因素進行了統計判斷，并在處理方法方面做出了探討。

關鍵詞：CEMS;原理;故障;處理方法

0 引言

隨著工業化的快速發展，人們的環保意識有了顯著的提高，再加上國家對生態環境保護的政策和法規日益完善，各國都在致力于降低SO2、NOx和粉塵（顆粒物）等空氣污染物的排放量，以保證生態環境的可持續發展。

煙氣排放連續監測系統CEMS（Continuous Emission Monitoring System）已被廣泛用于大氣污染源排放的煙塵、氣態污染物排放濃度進行連續監測，并將信息實時傳輸到監控系統。通過對固定污染源排放煙氣中的顆粒、氣態污染物的濃度和排放量進行連續地、實時地跟蹤測定。檢測結果既是企業核算上繳環境保護稅的依據，同時也是生態環境保護部門環保執法的依據。因此，保證煙氣排放連續監測系統CEMS連續穩定的運行尤為重要，一方面提供準確的數據支撐工藝調整，另一方面達標甚至減少排放履行環境保護責任。

1 煙氣連續在線監測系統概述

3×480t/h高溫高壓煤粉鍋爐，配套煙氣脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR），煙氣除塵采用布袋除塵器，煙氣脫硫采用氨--肥濕法煙氣脫硫工藝。3臺鍋爐配有3臺布袋除塵器，在3臺脫硫塔出口各設置了1套CEMS，構成及工作原理如圖1所示。

CEMS由顆粒物監測系統、氣態污染物監測系統、煙氣參數測量系統、數據采集與處理系統等構成。其中包含著二氧化硫、氮氧化物、粉塵、氧含量、溫度、濕度、流量流速、壓力的測量儀表。

2 故障原因統計及分析

通過對長期運行的3套連續在線監測系統在2018年全年出現的故障進行統計，并分析其中突出的故障原因，得出處理方法或防范措施，來提高CEMS長周期運行的穩定性。故障統計情況見表1。

根據2018年故障統計情況，對影響在線監測系統穩定運行的各故障來源具體現象進行了原因分析，并制定了故障處理方法或防范措施。在2019年全年的運行過程中按照統計的故障原因以及相應的防范措施進行了預防和處理，使得2019年度除了氧含量表屬于新增故障，其他儀表故障明顯降低，具體如表2：

下面就影響在線監測系統穩定運行的各故障來源具體現象、原因分析、故障處理方法或防范措施介紹如下：

2.1 粉塵儀（顆粒物）故障

故障現象：①粉塵儀測量結果偏低，連續多個小時的顯示數據范圍0mg/m3～0.07mg/m3，最高測量結果小于1.0mg/m3;②粉塵儀測量結果在0～100mg/m3范圍反復劇烈波動。

原因分析：按照除塵效率和正常狀態下的測量結果以及手工監測數據比對等方面觀察，粉塵（顆粒物）的測量結果一般在5mg/m3～20mg/m3。①測量結果小于1mg/m3的情況比較少見，也不會出現連續多個小時僅0.07mg/m3的情形，造成偏低的原因主要源于該儀表取樣管堵塞，由于本工藝為氨法脫硫，水汽較大、漿液隨水汽帶入到取樣管道結晶導致取樣管堵塞，導致儀表顯示偏低，儀表嚴重負漂移或信號放大故障、粉塵儀透光鏡面被污染、光源故障幾個方面;②測量結果反復劇烈波動主要是粉塵儀安裝的角度不正、固定不牢固受振動影響的原因。

處理方法或防范措施：測量結果偏低，首先要清理取樣管道，保證煙氣暢通，然后對粉塵儀透光鏡面的污染情況進行檢查和維護，然后對量程進行校準，若故障還未排除則需要檢查光源器件和電路板是否完好。測量時結果反復劇烈波動，一般都是對粉塵儀的螺絲固定進行檢查，若有必要則卸下核對角度后重新安裝固定，即可解決問題。

2.2 濕度儀故障

故障現象：①濕度值偏低，且長期顯示固定值;②濕度值異常偏高，最高達到40%;③濕度值從正常逐漸走低，直至0.5%左右小幅波動。

原因分析：濕度嚴重偏低或偏高時二氧化硫、氮氧化物、粉塵（顆粒物）換算或折算值會隨著嚴重偏低或偏高。①濕度值偏低，常由進氣壓力不足、濕度儀光室積水或堵塞導致;②濕度值偏高，多是濕度儀元件故障、阻尼需要調整;③濕度值逐漸走低的情況較多，部分原因是進氣壓力不穩定并且偏低;或是進氣管路堵塞，多發生于冬天氣溫太低造成進氣管路水汽冷凝甚至結晶堵塞。

處理方法或防范措施：首先通過手壓進氣管口測試壓力大小，足夠壓力時或調節浮子流量計保持進氣壓力在0.5～1.0mL/min;定期維護濕度儀，拆卸光室用潔凈儀表氣吹掃;冬天時對進氣管路定期檢查維護，排出冷凝水。

2.3 數采儀故障

故障現象：數采儀出現的故障頻繁發生于數據存儲異常、上傳重復數據、死機不上傳數據。

原因分析：①數據存儲異常是硬件故障，因為設備內SD存儲卡損壞導致數據不能臨時存儲和上傳;②3臺數采儀在相近時間周期內都發生過上傳重復數據的情形，因生態環境局監控中心核查數據時才得以發現，表現為流量數據間隔數小時上傳兩個重復數據。

處理方法或防范措施：對于數據存儲異常的問題直接更換SD存儲卡后即恢復正常;而上傳重復數據的軟件缺陷問題，后經多次與設備廠家聯系經過數次軟件升級才最終解決;死機造成的數據不上傳只要重啟數采儀，數據會自動補傳，不會造成數據缺失的問題。

2.4 二氧化硫、氮氧化物儀表異常

故障現象：二氧化硫、氮氧化物這兩臺分析儀表的異常主要表現在零點漂移、測量結果偏差。

原因分析：二氧化硫、氮氧化物分析儀表漂移、偏差的主要原因還是在于日常的運行維護不到位。

處理方法或防范措施：按地方政府生態環境局的要求，企業委托了第三方進行運行維護，定期要求運維單位對二氧化硫、氮氧化物分析儀表進行校準可以完全控制住零點漂移和測定結果偏差的問題。經過測試和觀察，確定了每周需要進行一次零點校準，每兩周進行一次量程校準較佳。

2.5 流速流量儀表故障

故障現象：流速和流量顯示偏低或偏高。

原因分析：流速儀表無法自行校準，故流速流量測量的偏差主要是受煙氣帶液和煙氣在煙道內是否存在旋流或偏流的情形;若流速長期偏低還應檢查采樣管是否有結晶物堵塞。

處理方法或防范措施：檢查溫壓流一體化監測儀的安裝位置和采樣深度是否合適，同時日常維護時定期對采樣管拆卸清洗、吹掃保持通暢。

2.6 煙氣采樣故障

故障現象：煙氣采樣的探頭堵塞，導致值顯示為個位數，幾乎不發生數據波動。

原因分析：主要是陶瓷加熱故障或溫度傳感器故障則會影響輔助加熱和控溫，樣氣中水分冷凝伴隨著吸入的粉塵（顆粒物）堵塞了過濾器，最后樣品進氣不足煙氣樣品不具備代表性進入分析儀表就會表現為二氧化硫、氮氧化物測定偏低。即便是水汽冷凝后未造成堵塞，冷凝的水也會溶解一部分煙氣中的二氧化硫導致測定偏低。

處理方法或防范措施：通過觀察室內設備上的煙氣采樣探頭控制面板可以判斷溫度感應和控制是否正常，若不正常則需要拆卸采樣探頭具體檢查和判斷。煙氣采樣的流量對二氧化硫、氮氧化物的測定影響很大，以穩定保持在0.8～1.2mL/min為宜，避免流量太低造成進入分析儀表的氣量過小，使得測量結果降低。

2.7 氧含量儀表故障

故障現象：氧含量異常偏低或偏高。

原因分析：主要原因還是因為煙氣帶液較重時造成氧表的氧化鋯失效。

處理方法或防范措施：加強工藝控制，杜絕煙氣帶液的情形發生;氧化鋯失效時及時更換后重新校準即可恢復正常。

3 結束語

以上系統對近兩年的常見故障進行統計和分析，并改進提前預判、日常維護措施之后煙氣監測系統CEMS運行穩定性顯著提高。隨著國家生態環境管理提升，煙氣監測系統CEMS得到快速發展和更廣泛應用。各地方政府環保管理部門也對監測數據實施動態在線觀測與監督，提升煙氣監測系統CEMS運行效率，既是在保障企業生產正常運行，也是在為企業降本增效做貢獻。

參考文獻：

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