冶煉爐窯CEMS運維管理與質量控制淺析

王家蓉，秦 茜，魏志萍

（金川集團股份有限公司鎳冶煉廠，甘肅金昌 737100）

Continuous Emission Monitoring System（CEMS），被稱為“煙氣排放連續監測系統”或“煙氣在線監測系統”，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[1]。煙氣排放連續監測系統由氣態污染物（SO2、NOx、O2）監測子系統、煙塵（顆粒物）監測子系統、煙氣參數（流速、溫度、壓力、濕度等）監測子系統及數據采集與處理子系統構成。采用完全抽取法或稀釋抽取法的方式，生成各濃度值對應的干基、濕基及折算濃度，計算監測項目累積排放量，完成丟失數據的補償，生成日、月、年報表及實時傳輸數據到主管部門。

1 CEMS運行現狀

金川集團股份有限公司鎳冶煉廠主要有閃速熔煉、頂吹熔煉和熔鑄系統3條冶煉生產線，配套環保設施有煙氣制酸、亞硫酸鈉和環集脫硫系統，共有7個國控源尾氣排放口，對應每個尾氣排污口安裝1套煙氣在線監測設備，分別為頂吹爐熔煉系統尾氣排放口（700 kt/a硫酸系統尾氣）、鎳閃速熔煉系統尾氣排放口（480 kt/a硫酸系統尾氣）、亞硫酸鈉尾氣排放口系統、頂吹爐環集煙氣脫硫尾氣排放口、閃速爐環集煙氣脫硫尾氣排放口、自熱爐環集煙氣脫硫尾氣排放口、閃速干燥窯尾氣排放口。

自2010年開始，鎳冶煉廠先后完成各排口煙氣在線監測設備的建設工作，采用CEMS-2000和SCS-900 2種型號設備，設備采用全程高溫伴熱采樣方式，主要以二氧化硫、顆粒物、氧氣、氣量、壓力、溫度等為監測參數，并與上級環保部門實現聯網上傳。煙氣在線監測設備成為環保管理的重要手段，監測數據成為計算環保排污稅、排污總量的優先采用依據。

鎳冶煉廠冶煉尾氣排放口均執行GB 24356—2010《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》,煙氣制酸尾氣排放口前段環保設施采用堿液吸收法工藝，該工藝設備簡單、脫硫效率高，尾氣排口二氧化硫、顆粒物均在標準排放限值內。

2 國家對自動監控工作的最新管理要求

2017年8月4日，環境保護部下發了《關于加快重點行業重點地區的重點排污單位自動監控工作的通知》（環辦環監函〔2017〕61號），該通知對自動監控工作提出了新的要求：自動監控數據傳輸有效率由原來的考核地方政府轉變為要求企業達標。按照《國務院關于印發“十三五”節能減排綜合工作方案的通知》（國發〔2016〕74號）要求，重點排污單位污染源自動監控數據有效傳輸應保持在90%以上。

2017年中國環境保護產業協會發布T/CAEPI 11—2017《固定污染源自動監控（監測）系統現場端建設技術規范》，環境保護部發布HJ 75—2017《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續監測技術規范》。2個標準對在線監測設備的監測點位的設置、采樣平臺、監測站房等提出了更具體、更嚴格的要求。

3 CEMS運行的質量保證和質量控制關鍵環節

CEMS設備從采購、安裝、運行是一系列行為和過程，針對相應過程進行質量控制關鍵環節，主要包括系統設計、設備安裝、系統性能調試、數據聯網、運營維護管理五大環節[2]。

1）系統設計。主要包括安裝位置、系統組成、技術參數等，排污口整治主要包括平臺、走梯、開孔預埋、預制水、電、氣施工等。

2）設備安裝。主要包括設備安裝、連接管、線敷設連接、水、電、氣連接等。

3）系統性能調試。主要包括標校設備、功能測試等。

4）數據聯網。主要包括通訊協議聯調、數據有效性調試、上傳數據調試等。

5）運營維護管理。主要包括日常維護保養、定期維護巡檢、定期校準、定期校驗等。

4 CEMS運維管理與質量控制存在問題

1）鎳冶煉廠7套國控源CEMS設備總體運行良好，滿足環保監測相關要求，但“環保部門對CEMS監測準確可靠的嚴格要求”與企業生產現場受工況限制存在最大的矛盾，環保部門現場對設備檢測比對也是對CEMS設備運行的極大考驗。

2）鎳冶煉廠除硫設施治理效果的逐步穩定高效，導致污染源排放顆粒物和SO2、NOx等煙氣污染物的濃度逐步降低，污染物控制指標有時達到污染物超低排放指標：ρ(SO2)≤35 mg/m3、ρ(NOx)≤50 mg/m3、顆粒物(ρ)5~20 mg/m3。這 對CEMS儀器的檢測靈敏度和檢出限等均提出了更高的要求，原有一些僅能測量高濃度污染物和測量過程造成污染物損失較大的CEMS系統將面臨淘汰。

3）制酸系統尾氣鈉堿吸收、環集氧化鎂脫硫后往往煙氣濕度較高，由于煙氣溫度較低，一般在45~55 ℃，導致煙氣濕度往往接近飽和狀態。煙氣CEMS要在低溫、高濕和強腐蝕性條件下進行連續自動監測，這對CEMS儀器的材質選擇和測量的長期穩定可靠程度均是嚴峻的考驗。

4）鎳冶煉廠CEMS設備運維通過招標方式，擇優選擇有資格的第三方運營單位專業運維，實現了運維的專業化、社會化和市場化，鎳冶煉廠與第三方運維單位關系相互獨立，又相互依附。但CEMS監測的環保指標出現異常時，生產系統管理人員和第三方運維技術人員對CEMS監測數據的準確性存在爭議的情況：①生產系統管理人員在生產系統正常運行、環保設施無故障、生產系統無事項造成指標異常時，對CEMS設備所監測的環保指標產生質疑，問題指向在線監測設備；②第三方運維技術人員運維管理、質量控制各項措施認為執行到位，設備標定判斷符合規范要求，將異常數據問題指向生產系統。因此造成指標異常判斷相互爭議，以及降低故障處理的及時性。

5）在多年CEMS在線監測設備運行管理經驗基礎上，鎳冶煉廠采用設備運維和備品備件一并委托運維，避免了在CEMS發生故障時，第三方運維單位以“備件、材料提供不及時”作為擋箭牌，逃避故障處置不及時的責任。鎳冶煉廠通過每季度委托有資質監測單位對在線監測設備進行手工比對有效性審核，判定設備運行的準確性。但在實際運作過程中，每季度在線監測有效性合格，CEMS設備運維標定均符合要求，但有時現場環保督查監測數據會難以保證，造成企業主體責任的被動。

6）鎳冶煉廠生產系統尾氣環保治理設施采用堿液吸收法工藝，煙氣制酸尾氣和環集煙氣脫硫劑分別采用氫氧化鈉和氧化鎂。堿液吸收法工藝反應靈敏、吸收效果好、便于操作，極大地滿足了對尾氣達標數據的控制。但制酸系統尾氣氣量波動頻繁、環集系統處理氣量大，尾氣SO2濃度波動范圍寬，前段工藝指標異常或設備故障（如冶煉生產系統負荷調整、電除塵器故障、制酸系統凈化板式換熱器堵塞等）均可造成在線監測指標異常，在線監測指標異常原因分析錯綜復雜，需要生產系統、環保設施、在線監測設備等系統性的判斷。

7）盡管針對CEMS運維管理、質量控制采取各種措施，但在具體落實環節上，企業環保人員對CEMS運維管理、質量控制有時過度依賴第三方運維單位，沒有深度參與。在各種運行程序和管控措施的貫徹執行主要體現在記錄上，存在只有“記錄簽字”，而無“檢查確認”的問題。各個運維管理、質量控制環節企業參與度不夠，負面影響第三方運維單位對CEMS的運維管理和質量控制。在企業管理有效手段執行不到位的情況下，季度手工比對有效性審核作用出現脫節現象。

5 CEMS運維管理與質量控制提升措施

1）在線監控設施作為污染源環保指標監控關鍵設施、有效手段和主要考核依據，鎳冶煉廠轉變CEMS環保管理方式，落實企業主體責任。建立第三方運維模式，保持良好的裝置水平和運行水平，確保設備運行正常、故障及時處置、設施定期校驗、運維站房定期清潔。實現國家重點污染源數據傳輸率達到要求，為環保監控設施高效運行提供專業保障。

2）CEMS不僅僅是一個環保指標的監督手段，更是一個環保裝置或設施運行狀態處理效果的監測工具，對生產系統運行和成本經濟運行有著至關重要的地位。企業環保人員深度介入CEMS設備日常維護、比對監測、校準調試等質量控制關鍵環節，加強在線監測設備的監督力度，最大限度消除第三方運維的依賴性，與第三方運維單位一起掌握設備運行狀況。

3）針對CEMS設備設施現狀，結合鎳冶煉廠管理體系特色，以現場在線設備檢測為數據源，建立車間級主控室、企業監控平臺、市環保局監控中心多網點、多層級的監控管理模式。2018年鎳冶煉廠優化管理組織，將環集脫硫系統劃歸亞硫酸鈉車間統一管理，將各分散環集脫硫指標監控引入亞硫酸鈉車間主控室，形成集中化管理模式，更有利用全廠環集脫硫系統的尾氣指標管控。

4）嚴格貫徹“關鍵環保設施管理”指導思想，嚴格操作、點檢和維修“三位一體”設備管理模式，強化CEMS操作和設備維護。

5）深入CEMS有效性審核質量控制環節，加強季度性有效性手工比對，對設備運行不穩定或質疑的設備增加手工比對抽檢頻次。加強對第三方運維質量的有效考核，督促提高運維質量，保證在線設備運行監測數據的準確性。

6）針對CEMS設備進行業務培訓、技能提升，加強各級環保管理和技術人員理論水平和環保管理技術力量，確保核心環保管理力量配置到位。

7）全面強化CEMS對環保指標控制、環保設施運行方面的監督、指導作用。鎳冶煉廠和車間堅持實時監控在線監測指標，組織研究分析尾氣環保指標異常情況，對造成尾氣環保指標異常的外部原因、客觀因素及時向集團公司、市環保管理部門匯報溝通、協調解釋。對系統內部員工操作、工藝設備運行等需要改進完善的地方，提出改進意見和建議。進一步完善了關鍵環保裝置運行和關鍵環保指標控制，促進廠里全員關注CEMS運行和環保指標控制情況。

6 結語

國家對環保的要求越來越嚴，這就要求企業管理者必須認真落實環保技術監督精細化管理，提升CEMS運維管理和質量管控水平。加強污染源監控能力，嚴格執行環境法律法規和污染源排放標準，促進企業環保效益和經濟效益的高度統一，以實現環境友好型企業目標。