廢液焚燒裝置煙氣連續監測的探討

文/伍友武

廢液焚燒裝置煙氣在線監測系統的組成、常見故障以及處理方法等——CEMS系統的應用十分廣泛，在環保治理中的作用非常明顯，本文詳細介紹了中石化巴陵分公司己內酰胺部廢液焚燒裝置煙氣在線監測系統的組成、測量參數及檢測方法、常見故障以及處理方法等，為CEMS系統的應用和維護提供了一定的經驗。

煙氣是指企業在生產過程中所產生的廢氣，煙氣的無序排放是造成大氣污染的重要因素之一。目前對工業煙氣一般采取脫硫脫硝技術措施進行處理，實現達標排放，以保護環境，進而實現人與自然的和諧發展。因此，對煙氣實行在線監測是一種十分重要的手段。CEMS（Continuous Emission Monitoring System）系統是指對大氣污染源排放的氣態污染物和顆粒物進行濃度和排放總量連續監測并將信息實時傳輸到主管部門的裝置,被稱為 “煙氣在線監測系統”。己內酰胺部廢液焚燒裝置于2018年10月建成投產，其CEMS系統同期投用。本文詳細介紹了該CEMS系統的測量參數、系統組成、測量方法、常見故障及處理等。

測量參數

廢液焚燒裝置CEMS系統測量的參數有：煙氣流量、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣濕度、煙氣含氧量、煙塵濃度、氣態污染物SO2、NOx的濃度以及NH3逃逸濃度等。

系統組成

CEMS系統分別由氣態污染物監測子系統、顆粒物監測子系統、煙氣參數監測子系統和數據采集處理與通訊子系統組成。前3個子系統用于測量煙氣的各項參數，數據采集處理與通訊子系統由數據采集器和計算機系統構成，實時采集各項參數，生成各濃度值對應的干基、濕基及折算濃度，生成日、月、年的累積排放量報表，并將報表實時傳輸到主管部門。系統構成見圖1。

圖1 CEMS系統構成圖

測量方法

預處理系統

本項目是采用直接抽取法進行測量。由于直接抽取的樣氣溫度高、濕度高，煙塵濃度大，不能進入直接進入分析儀分析，需要先經過預處理系統進行過濾除塵、冷卻降溫脫水后才能進入分析儀檢測系統。

預處理系統的原理見圖2。如圖中所示，反吹掃系統是為了保證采樣暢通，反吹掃控制由CEMS系統自帶的PLC完成；樣氣管線伴熱是要確保樣氣的溫度保持在120～160 ℃，以防水分冷凝析出與SO2、NOx發生反應，生成稀硫酸和稀硝酸，對管線造成腐蝕；真空泵是用于冷卻器抽真空,以保證冷凝效果；兩級冷卻是要確保樣氣中的水分盡可能脫除干凈。

圖2 預處理系統原理圖

煙氣參數的測量

煙氣溫度采用雙支絕緣鎧裝K型熱電偶測量，測量范圍：0～500 ℃。

壓力采用壓力變送器檢測，測量范圍：-10-4～5×10-4MPa；濕度采用干/濕氧法，測量范圍：0～75 %。

流量是采用差壓原理，利用皮托管配差壓變送器進行測量，測量范圍：0～2 mL/s。

煙塵濃度由抽取干燥式散射法測塵儀測量，其優點是能夠克服煙氣濕度的影響，適合測量低濃度顆粒物的煙氣，測量范圍：0～35 mg/Nm3。

氣體污染物的測量

本項目，煙氣中O2含量是采用順磁式測量原理,測量范圍：0～15%；SO2、NOx都是采用非分散紅外法進行測量，其原理是基于氣體分子對特定譜段的紅外光的吸收，吸收關系服從朗伯-比爾吸收定律(Lambert-Beer law)，該定律是分光光度法的基本定律，是描述物質對某一波長光吸收的強弱與吸光物質的濃度及其液層厚度間的關系。

在這里，針對被測氣體特定波長的紅外濾光片的輻射探測器，通過測量該譜段紅外光的衰減度，結合探測器所得到的電信號與被測氣體吸收掉的光能量成對應關系，再通過計算得到對應煙氣的濃度。SO2濃度測量范圍：0～250 mg/Nm3，NOx濃 度 測 量 范 圍：0～500 mg/Nm3。另外，還專門配置了一臺對射式、原位安裝激光分析儀，用于檢測NH3逃逸濃度，測量范圍：0～30 ppm。

常見故障及處理方法

預處理系統

1.取樣探桿使用壽命短，原因是材質不對，應選用316 L材質。

2.樣氣管線易被腐蝕，原因是伴熱效果不好，檢查伴熱系統；或管線材質不對，更換為316 L材質。

3.長時間不排水或排水量少，原因是蠕動泵故障，檢查維修或更換。

4.樣氣流量低，可能是過濾器、電磁閥或管路有堵塞，檢查疏通；或者是取樣泵有故障，檢查維修或更換。

5.霧過濾器濾紙變色，應及時更換濾芯；若變色較快，應更換前端的采樣過濾器。

6.冷卻器后的管路有水汽，應檢查冷卻器是否正常，蠕動泵是否正常，排水是否暢通。

分析系統

1.SO2/ NOX的指示偏低，對照此時的O2含量指示是否在2%～8%的正常范圍。若超出，則表示管路有漏氣，檢查氣密，排除漏點；若O2含量指示正常，則用標氣對分析儀進行校準；

2.SO2/ NOX分析儀校準時漂移過大，檢查標氣是否過期，儀表電源電壓是否正常；

3.每次反吹掃后，SO2/ NOX分析儀指示偏低，說明吹掃空氣帶水，應保證壓縮空氣的干燥；

4.粉塵儀誤指示，應檢查儀表的保險絲是否燒斷，鏡片是否臟污，發射端的燈泡和變壓器是否完好；

5.NH3逃逸分析儀指示偏大，一般先用標氣進行校準，如果儀表正確，則要排查脫硝工藝情況，是否投氨量過大或脫硫塔反應狀況差，造成氨過剩等；若分析儀無指示，則要檢查儀表的發射端與接收端是否對中。

數據采集及通訊系統

數據采集及通訊系統的常見故障是數據不準，通訊不暢，數據丟失等，一般應檢查電纜線的絕緣是否滿足要求，接線端子有無松動或被腐蝕，接線端子處是否進水，工作環境是否存在較強的電磁干擾，安裝位置有無振動，通訊模塊或接口是否完好等。

結語

黨的十八大作出了“大力推進生態文明建設”的戰略部署，加強環境治理的要求越來越高，對工業煙氣進行處理，實現有序達標排放是環境保護的一項重要舉措。煙氣排放連續在線監測的數據都要實時上傳到國家環保部，以便全程監控污染物的排放濃度和排放總量，要求十分嚴格，因此，使用和維護好CEMS系統是一項重要的日常工作任務。雖然各企業煙氣的組分基本類同，但在種類和含量上還是有一些差異，所以在選配CEMS系統時，企業要根據自身的情況作出合理選型。