CEMS煙氣連續在線監測系統維護研究

國電銅陵發電有限公司 張碩豐

火力發電過程中煙氣排放對環境的影響極大，為有效對煙氣排放量進行控制，需通過CEMS系統對煙氣排放過程進行連續的在線監測。只有當煙氣中的有害物質（NOx、SO2等）濃度達到符合要求時才能將煙氣進行排放。為保障CEMS系統能夠穩定運行，需做好系統的維護工作，從而對煙氣進行有效地監測。

CEMS系統型號為FGAS-06系列的煙氣檢測系統，可檢測的有害氣體有SO2、NOx、煙氣顆粒等。該系統可分為四個子系統，系統間相互配合煙氣成分形成良好的監測效果：氣體污染物監測子系統。精準地對煙氣中的SO2、NOx等有害氣體進行監測，一旦煙氣中存在有害氣體系統將會產生報警，提醒工作人員；顆粒物監測子系統。可對煙氣中的組分濃度進行監測，當某種氣體的含量超過設定值時產生報警；煙氣排放參數監測子系統。可對煙氣的溫度、壓力等參數進行監測，主要監測煙氣的環境因素；數據處理子系統。可對采集到的煙氣組分數據進行分析與整理，將數據以表格形式保存發給環保部門。為避免CEMS系統在運行過程中出現故障，做好各個子系統的維護工作非常重要，進而對煙氣形成連續在線監測[1]。

1 CEMS煙氣連續在線監測系統維護方法

1.1 氣體污染物監測子系統

取樣探頭。是對煙氣進行采集的重要裝置，采用抽取式進行取樣。其維護過程主要包含：需檢查探頭的加熱裝置能否工作。一旦探頭溫度過低，將會導致煙氣水分析出在探頭表面聚集，對探頭形成腐蝕作用，影響探頭的使用壽命；需檢查濾芯是否干凈，若濾芯存在臟污則需通過風機吹掃清潔，可起到良好的清潔作用；需對探頭功能開關進行檢查，一旦開關無法正常使用則需立即進行更換。如：對探頭功能開關進行檢測時發現溫控開關指示燈無法正常亮起，且加熱裝置不工作，經檢查發現開關內部構件損壞，在更換開關后指示燈正常亮起，加熱裝置正常工作。

伴熱管線。為耐磨PVC外皮的自限溫式雙伴熱雙取樣管線，主要用于傳輸煙道內的煙氣氣體，氣體在傳輸過程中對其進行加熱，溫度范圍需控制在150℃左右，這樣可有效避免氣體受到水分的影響。其維護主要包含：對管線加熱效果進行檢查。通常伴熱管線的加熱功率為40W/m，在實際檢測過程中，通過管線溫度儀表和膜式過濾器查看加熱效果，如膜式過濾器積水或溫度明顯過低則伴熱管線加熱異常，需及時尋找原因，必要時可對加熱元件進行更換；檢測伴熱管線兩端的電阻。若電阻值與額定值相同說明加熱裝置正常工作。反之說明加熱裝置出現損壞，需及時對加熱裝置進行更換[2]；對伴熱管線的氣路暢通進行檢查。通過全開氣體浮子流量計閥門，觀察流量計的浮子可以到頂部，反之則管路有堵塞或泄漏現象，需通過潔凈的壓縮氣體對管線進行反吹或檢查泄漏點進行處理。

預處理。煙氣中存在的SO2、NOx等物質，與水分接觸后將會形成酸性物質，一旦煙氣發生泄漏將會對預處理部件（冷凝器、電磁閥等）造成腐蝕，因而需做好裝置氣密性檢測工作。具體檢測過程如下：對裝置所有接口處進行檢測，檢查接口處裝置是否存在松動。若存在松動需進行擰緊，防止裝置接口處發生泄漏；進行泵前氣密性檢查。首先將閥門的出氣口關閉、禁止氣體流出，然后通氣一段時間、關閉閥門進氣口并記錄壓力表的示數，最后每隔15min觀察一側示數，若壓力表示數不變則說明裝置氣密性良好；檢查保護過濾器水漬顏色是否發生變化，若不發生變色說明裝置氣密性良好；對制冷器的工作狀態進行檢測，其溫度是否能保持在設定溫度，若存在問題則需及時進行檢修和更換。此外，引入室外的排氣管、排水管可加裝伴熱帶和保溫層為排氣、排水管進行保溫，避免冬季溫度過低導致管路堵塞。

分析儀。主要對煙氣的成分進行分析與處理，可起到脫硝、脫硫的作用。脫硝煙氣分析儀型號為ABB EL3020，脫硫煙氣分析儀型號為ABB AO2020。分析儀的維護工作主要包括零點校正、量程校正、數值顯示是否正常等，以及對易耗備件氧電池進行更換。

1.2 顆粒物監測子系統

儀器校準。顆粒物檢測系統主要裝置為抽取式煙塵儀，測量傳感器為杜拉格D-R800，屬于激光對穿式測量煙塵儀。煙塵儀維護過程主要包含：儀器內部配置自動校準裝置，檢修人員需對自動校準裝置的運行狀態進行檢查，保障自動校準裝置處于良好的運行狀態；儀器配有手動校準裝置，可供檢修人員進行手動濾光校準。校準時需將不同透過率的濾光片固定到測量光路里面，模擬不同情況下煙塵的反射率，對煙塵儀的線性進行手動校準，保障儀表能夠正常工作。

儀器除塵。其維護過程如下：將空氣過濾器拆下，通過風機進行吹掃清潔，也可采用清水進行清洗。若清洗過程對過濾器表面不會造成磨損則可繼續采用吹掃或清洗的方式。否則需立即停止上述過程。若采用壓縮空氣進行吹掃，吹氣過程需具有連續性且不能引入新的雜質，進而保障儀器除塵工作順利進行。

光學元件。其受污染后將會對儀器的監測效果造成影響，甚至會導致檢測結果出現較大誤差，為此其維護工作非常重要。光學元件為鍍銀精密元件，需采用清洗液進行清洗，清洗液成分為50%的酒精蒸餾水溶液。在制備清洗液時酒精中不能含有油類，否則清洗液干燥后光學元件會變得更加模糊，對煙氣監測過程造成極大地阻礙。

1.3 煙氣排放參數監測子系統

該系統主要測量的參數有含氧量、溫度、壓力、流速等。在儀表方面，維護過程主要為校準工作，對儀表的零點和量程進行校正。對于電子類儀表的維護，需對檢測元件、數據分析模塊、顯示模塊等進行檢測，判斷各部分模塊是否能正常工作，在確定各模塊運行無誤后再進行儀表的校準工作。設備狀態維護內容如下：需對矩陣式流速取樣管的內部進行檢查，若發現內部有煙氣顆粒積累時，流速明顯偏差時需及時進行疏通清理，防止管道發生堵塞；需檢查壓縮空氣是否發生泄漏，若存在漏氣現象則需及時進行處理；需對電磁閥進行檢查能否正常工作，且檢查煙氣通過電磁閥時是否存在堵塞現象[3]。

1.4 數據處理子系統

該系統主要具有如下作用：可按照設置的時間周期對煙氣進行檢測，將監測數據存儲在數據庫中。當系統重新啟動時將會再次從數據庫中讀取數據，恢復系統上一次的運行狀態；具有實時監測功能并具有自動報警的功能。如當煙氣中某種氣體（SO2、NOx等）的濃度超出設定值時該系統將會產生報警，提醒工作人員及時進行處理；可存儲運行日志，當系統出現運行故障時，可通過分析日志的方式來查找故障原因，使系統的檢修與維護過程更加方便。系統維護過程如下：需檢查CEMS組態主畫面數據是否存在異常，是否與實際值相符；需定期查看歷史數據，判斷歷史數據中是否存在異常值；需檢測系統的通信狀態，系統是否可以和DCS系統正常通信。

2 CEMS煙氣連續在線監測系統故障分析

流速偏小。故障位置發生在脫硫裝置入口處，故障現象為入口處煙氣流量變小，檢查取樣口時發現管口已發生堵塞。由此可見煙氣堵塞現象是引起導致變小的主要原因。取樣口管道直徑為6mm，原煙氣入口風壓為正壓且煙塵量較多，取樣口經常發生堵塞，大約一個月需疏通一次。為有效解決上述問題對取樣口管段進行了更換，使用內徑為10mm的316L不銹鋼管，管道堵塞現象明顯得到改善，大約1年疏通一次管道。

管線破損且保溫效果差。故障發生在脫硫、脫硝取樣管線，取樣管線規格原為單伴熱雙取樣管，外皮由網狀玻璃纖維包扎。故障現象為管線發生破損且保溫效果不好，導致煙氣溫度較低。當時正處于南方的雨季和冬季，氣溫較低。由此可見，導致上述現象的原因主要包含：環境因素。溫度較低導致取樣管線的保溫效果不好；管線材質。耐磨能力不強導致取樣管道發生破損。為有效地解決上述問題，需提高取樣管線的保溫效果和耐磨能力。將原來的單伴熱雙取樣管更換成雙伴熱雙取樣管線，以此來提高管線溫度。同時管線外皮改用耐磨能力較強的PVC外皮包扎，以此來提高管線耐磨性[4]。

3.3 測量誤差大

故障發生在脫硝CEMS系統，故障現象為CEMS系統測量誤差較大。對煙道進行檢測發現煙道煙氣流量不均勻，這將會導致樣品采集過程不具有代表性，進而對測量的結果造成影響。為有效解決上述問題需對采樣方法進行改進，使采集到的樣品更具代表性，進而有效消除誤差，保障測量結果更加精準。經試驗發現，采用三點取樣方式進行樣品采集的測量結果較為準確，可有效避免煙氣流量不均引發的測量誤差較大的現象，提高煙氣監測過程的準確性。

4 結語

做好CEMS系統的維護工作非常重要，可有效避免系統在運行過程中出現故障，使其處于良好運行狀態，對煙氣中的有害物質進行連續地監測。在維護過程中，需按照順序分別對各個子系統進行維護，保證系統中的各部分組件能正常使用，從而提高CEMS系統的維護水平。