CEMS監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響因素及解決對策

CEMS是英文ContinuousEmissionMonitoringSystem的縮寫，即“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)”。它由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通信子系統(tǒng)組成，承擔(dān)著設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行及滿足環(huán)保要求進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放的在線連續(xù)監(jiān)測任務(wù)。目前國內(nèi)在脫硫SO2/NO監(jiān)測中應(yīng)用最為廣泛、最為成熟的是非分散紅外吸收法。通過多年對CEMS系統(tǒng)的運(yùn)維，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)氣密性及水分對CEMS系統(tǒng)影響極大，同時(shí)，CH4和NO2等干擾氣體也會影響監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。隨著石化和熱電行業(yè)超低排放的推廣實(shí)施，如何準(zhǔn)確監(jiān)測超低排放條件下煙氣中SO2和NO濃度的問題日益凸顯。對于CEMS系統(tǒng)的維護(hù)要求也越來越高，只有及時(shí)判斷出問題所在，才能迅速解決，本文通過多年來積累的案例對影響因素以及采取的解決對策進(jìn)行探討。水分對CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的影響目前本公司在用的CEMS均運(yùn)用冷-干直接抽取法，水分是影響CEMS檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的最大因素。通過對相關(guān)缺陷的統(tǒng)計(jì)，80%以上數(shù)據(jù)異常都是由于水分導(dǎo)致，其產(chǎn)生影響的主要方式為：CEMS在抽樣氣過程中，煙氣溫度降到一定值時(shí)，其中的蒸汽會凝結(jié)成水，而SO2能與水反應(yīng)生成亞硫酸，如果取樣管線中有水，不但會影響測量的準(zhǔn)確性，而且會嚴(yán)重影響儀的使用壽命。溫度不足導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常運(yùn)用冷-干直接抽取法的CEMS系統(tǒng)，溫度控制非常重要，整個煙氣抽取管路都要保證溫度在120℃以上。冬季環(huán)境較冷時(shí)，溫度要保證在130℃以上，否則煙氣中水分就會冷凝，導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常。1.探頭加熱溫度不足。故障現(xiàn)象為催化煙氣吹掃后SO2參數(shù)突然降低，NOX和O2測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定。就地采樣探頭加熱溫度設(shè)置在理論值120℃，由于濕法脫硫煙氣濕度較大，煙氣中的SO2會不同程度地溶解在冷凝水中，調(diào)高探頭溫度到180℃，故障現(xiàn)象基本消失。說明原給定探頭加熱溫度在濕法脫硫中不足以克服煙氣的冷凝水，吹掃后冷凝水被吹掉，不再吸收SO2，導(dǎo)致參數(shù)變化。探頭溫度提高后，探頭部位無冷凝水形成。2.采樣管電伴熱熱電阻故障。故障現(xiàn)象為原煙氣SO2瞬間增大一倍或幾倍，脫硫效率大幅波動。檢查測量管線伴熱電阻，發(fā)現(xiàn)其阻值偏低，應(yīng)用熱成像儀檢查，發(fā)現(xiàn)一段管線溫度較低，伴熱不工作。由于采樣管線伴熱采取并聯(lián)方式，可能會出現(xiàn)某段管線熱阻故障的現(xiàn)象。更換采樣管后，故障現(xiàn)象消失，說明管線伴熱不良，煙氣冷凝水干擾測量參數(shù)的大幅波動。預(yù)處理系統(tǒng)工作效果不佳煙氣預(yù)處理機(jī)柜的除水設(shè)備是整個煙氣預(yù)處理的核心，除水效果不良，冷卻壓縮機(jī)工作性能差。若冷腔溫度超過5℃或低于1℃，高溫?zé)煔獠荒芩查g冷卻，煙氣攜帶水分進(jìn)入過濾器，析出在玻璃壁內(nèi)。1.檢查蠕動泵泵管是否老化產(chǎn)生裂紋，蠕動泵轉(zhuǎn)速是否不均勻、平穩(wěn)，是否有雜音，導(dǎo)致冷凝水無法從管路中不斷排出，隨煙氣流動。及時(shí)更新蠕動泵泵膜和泵管，確保冷凝器除水排水暢通。2.采用多級制冷措施，將以前的一級制冷更換為兩級，第一級降溫使樣氣從150℃降低至環(huán)境溫度，此時(shí)SO2溶解度較低，在第一級降溫后加裝疏水器排除冷凝水。氣密性對CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的影響空氣過剩系數(shù)簡介由于各種鍋爐及其鍋爐形式、燃燒方式的不同，鍋爐過?？諝庀禂?shù)也不同。為了統(tǒng)一尺度，對鍋爐排放的二氧化硫進(jìn)行監(jiān)管，國家環(huán)保部在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)定義排放濃度的同時(shí)也定義了溫度273K、大氣壓101325Pa、鍋爐煙氣過?？諝庀禂?shù)等條件，折算到該條件下的排放濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值即為“達(dá)標(biāo)排放”，超過規(guī)定值即為“超標(biāo)排放”。環(huán)保局的監(jiān)測數(shù)據(jù)均按標(biāo)準(zhǔn)折算，以確定是否超標(biāo)應(yīng)予處罰，并按此計(jì)算排放總量。實(shí)測值與折算值得出的質(zhì)量是一樣的。過?？諝庀禂?shù)是燃料燃燒時(shí)實(shí)際空氣需要量與理論空氣需要量之比值，用“α”示。α＝20.9%/(20.9%是O2實(shí)測值)式中，20.9%為O2在環(huán)境空氣中的含量；O2實(shí)測值為儀器測量煙道中的O2值。排放濃度折算值＝實(shí)測值×（α實(shí)際值/α國標(biāo)值）在實(shí)際工作中，折算值對于運(yùn)行指導(dǎo)意義更大，因?yàn)槠浔画h(huán)保部門作為評價(jià)指標(biāo)。而折算值變化最直接的原因就是氧含量的變化。在CEMS系統(tǒng)中，氧含量的異常變化一般都是由于系統(tǒng)氣密性所致，下面就對其展開討論。管路堵塞導(dǎo)致異常故障現(xiàn)象為樣氣流量低。在氣路完好的前提下，采樣管線堵塞和采樣泵工作不正常是主要原因，應(yīng)對其進(jìn)行檢查。1.檢查疏水過濾器是否堵塞，疏水過濾器本身對于樣氣而言阻力較大。長時(shí)間運(yùn)行后，由于灰塵以及水汽作用，阻力過大導(dǎo)致流量不能保證，可暫時(shí)將疏水過濾器去掉，確定其是否堵塞。2.當(dāng)采樣氣體流量降低時(shí)，應(yīng)檢查調(diào)節(jié)針閥和取樣泵膜片，長時(shí)間運(yùn)行后，由于氣體腐蝕以及結(jié)垢，會導(dǎo)致取樣泵內(nèi)氣路堵塞，或者取樣泵膜片磨損。需要清洗或更換。3.

探頭過濾器堵塞。可采用壓縮空氣對其進(jìn)行吹掃清洗（拆卸后由濾芯外側(cè)向內(nèi)側(cè)吹掃）。如濾芯嚴(yán)重堵塞或裂縫及時(shí)更換。要求每3個月更換一次濾料。管路漏氣導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常故障現(xiàn)象為SO2、NOX濃度偏低，O2濃度偏高或者不變。檢查氣密性：將旁路調(diào)節(jié)閥開到最大，堵住進(jìn)氣管路，檢查機(jī)柜管路的氣密性，若流量接近零，說明機(jī)柜管路氣密性良好。反之明機(jī)柜管路存在漏氣，逐一排查。出、入口O2測量值一般小于9%。比對二者差值，如果差別比較大（1％以上），則需要檢查采樣管路的氣密性，查看接頭是否存在漏氣，管路是否破損，采樣探頭電磁閥門是否漏氣。檢查管路中是否有積水，管壁是否有水珠，尤其是冷凝器出、入口管段。檢查采樣管線是否有彎曲以及伴熱是否良好。懷疑管路中有水，可以采用99％的N2進(jìn)行吹掃。干擾氣體對CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的影響目前公司在用的分散紅外吸收法的氣體分析儀，依據(jù)所測氣體對不同波長紅外線衰減程度不同的原理進(jìn)行氣體濃度測量。檢測器為單光源、單氣室的單光路結(jié)構(gòu)，將多檢測器串聯(lián)構(gòu)成多組份分析器，實(shí)現(xiàn)多組份測量。但工程應(yīng)用中背景氣體組分十分復(fù)雜，雖然每種氣體都有各自對應(yīng)的吸收波長，但吸收峰也存在交叉重疊，多組份分析儀中各個組份之間可能存在干擾影響，如圖1所示。圖1煙氣中部分組分的主要光譜吸收波帶煙氣中CH4對SO2的吸收波段干擾在非分散紅外分析儀中，所謂干擾組分是指待測組分的特征吸收帶有交叉或重疊的其他組分。如圖2所示，可以看出SO2的紅外吸收區(qū)域基本上跟CH4重疊，特別是在7.25~7.62μm波段最為突出，所以，一旦在啟停爐或是燃燒控制不穩(wěn)定時(shí)，也就是說在燃燒不充分時(shí)，會造成CH4大量逃逸，造成SO2監(jiān)測數(shù)值增高。圖2CH4的吸收光譜1.

因?yàn)殄仩t在開停爐等燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)才會產(chǎn)生CH4，因此CH4作為干擾組分的濃度時(shí)不確定，可隨機(jī)變化地采用紫外或激光分析方法，避免光譜的重疊，杜絕CH4干擾。目前公司采用此種方法，效果較好。2.在光路中加裝CH4濾波氣室，使CH4吸收波帶在進(jìn)入測量氣室之前就被吸收掉，而只讓SO2吸收波帶的光通過；也可加裝窄帶干涉濾光片，其通過帶比SO2的吸收峰狹窄得多，紅外光中能通過干涉濾光片的只有SO2特征吸收波長8.0μm，干擾組分CH4無法吸收這部分能量，故避開了干擾。煙氣中NO2導(dǎo)致NO測量值偏低分散紅外吸收法各組分波長見表1，分析儀無法對NO2進(jìn)行監(jiān)測。而實(shí)際生產(chǎn)中由于氧含量高，NO轉(zhuǎn)化為NO2，分析儀無法測量。應(yīng)用定電位電解法進(jìn)行比對過程中，手工監(jiān)測比在線測量值高，數(shù)據(jù)測量精度下降，甚至造成數(shù)據(jù)造假的誤解。表1煙氣中部分氣體的特征吸收波長在分析儀回路