烟气排放连续监测系统常见问题分析

·问题探讨·

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烟气排放连续监测系统常见问题分析

李波, 杨恩伟, 王晋杰, 李鹏

(山西漳山发电有限责任公司，山西长治046021)

摘要CEMS作为环保监测部门对生产企业污染物排放监测和奖惩的依据，其重要性日益凸显。本文介绍了CEMS概念、组成,分析了在日常维护中容易遇到的问题,并针对这些问题提出了相应的解决办法，通过加强维护可以减少CEMS的故障率，对相关生产企业CEMS的日常维护具有一定的借鉴指导意义。

关键词CEMS；烟气；连续监测；伴热管线；冷凝器；通讯

收稿日期：2015-02-02

作者简介：李波(1981—)，男，山西临猗人，2014年毕业于华北电力大学，工程硕士研究生，工程师，主要从事火电厂热工控制及环保在线

中图分类号：TD612

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)03-0054-03

AbstractContinuous Emission Monitoring System is the foundation of environmental monitoring departments to monitor, reward and punish the pollutants emission of production enterprises, and the importance of CEMS is more and more obvious. Introduces the concept and composition of CEMS, analyzes the common problems in daily maintenance, and puts forward the corresponding solutions on these issues. The failure rate of CEMS is reduced by strengthening maintenance, and it has a certain guiding significance for the CEMS daily maintenance of the related production enterprise.

近年来，随着我国经济总量的快速增长，能源需求也急剧增加，同时造成SO2、NOx以及烟尘的排放量也随之增加。据统计，火电厂SO2排放量占到了全国SO2排放总量的50%左右，已成为我国的主要大气排放量。为了有效降低污染物的排放总量, 国家环保总局2007年颁布了《固定污染源排放烟气连续检测系统技术条件及检测方法》行业标准。烟气排放连续监测系统CEMS作为火电厂污染物排放的监测设备，也得到了广泛的应用。

1烟气排放连续监测系统的组成

CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的简称，即烟气排放连续监测系统，主要对烟气中SO2、NOx、烟尘浓度进行实时监测，除了以上3个重要的环保参数外，CEMS还需监测并向环保部门传输的数据有烟气的温度、压力、流速、流量、湿度、氧含量等。

CEMS主要由4个子系统组成:

1) 气态污染物监测子系统—主要监测SO2、NOx含量。

2) 颗粒物监测子系统—主要监测烟尘浓度。

3) 烟气参数监测子系统—主要监测温度、压力、流速、流量、湿度、氧含量等。

4) 数据采集处理与通讯子系统组成—实时采集各项参数，生成报表并传送给环保监测部门。

CEMS结构图见图1.

2 CEMS常见问题及原因分析

2.1取样位置不合理造成测量不准确

由于烟气流速在烟道中分布不均匀，因此,要求CEMS测点安装位置尽可能选择在烟气流速相对稳定的断面处，具体要求为：CEMS安装位置前直管段的长度必须大于安装位置后直管段的长度，且前直管段不小于4倍烟道直径，后直管段不小于2倍烟道直径，即通常说的前4后2.若受到场地的限制无法满足前4后2的要求，也应该避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，且没有水滴和水雾的管道，优先选择烟道负压区域，且烟气流速>5 m/s. 对于烟囱独立的机组，脱硫出口CEMS测点安装位置应尽量选择在烟囱上，这种取出的样气具有代表性，能正确反映实际排放值。

2.2SO2/NOx测量值偏低

1) 取样探头堵塞。采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术的火电厂，由于除雾器无法全部除去烟气中的石膏，导致烟气中携带少量的石膏，经过一段时间的运行，烟气中的石膏就会吸附在取样探头滤芯上堵

图1　CEMS结构图

塞滤芯，导致抽取烟气量降低，造成分析仪测量值偏低。

解决办法：定期清理更换探头滤芯。由于各现场工况不同，需根据现场设备运行情况制定合理的维护周期，定期对探头滤芯进行清洗，如若必要，对其进行更换。

2) 伴热管线问题。a) 采样伴热管从探头到除湿装置或分析仪的整条管路长度不宜超过76 m，其走向应向下倾斜，角度不得<5°，并在每隔4~5 m处装线卡箍固定。若走向为向上倾斜和出现U字形或V字形的布线，均容易形成水封，由于SO2易溶于水，使监测结果偏低。b) 采样伴热管的温度设置不得低于120℃. 采样伴热管的温度低于120℃，烟气容易在采样内结露，形成水珠，吸附SO2，同样使监测结果偏低。

解决办法：采样伴热管线敷设时严禁出现向上倾斜以及U字形或V字形;采样伴热管的温度设置一般介于120～140℃；定期对伴热管线的伴热情况进行检查，若管线出现局部不加热情况，应及时将该伴热管线更换。

3) 接头漏气。由于取样系统及预处理系统中接头繁多，容易出现接头松动的情况，导致空气进入样气中造成SO2测量值偏低，而氧量偏大。

解决办法：逐一检查接头有无松动情况，发现松动及时紧固。若无法排除，可以从取样箱处将取样管线通入压缩空气，在CEMS小间分析仪柜内各接头处喷少量的肥皂水检查漏气情况。

4) 冷凝器问题。主要是检查冷凝器的设置和实际控制温度是否在5℃以下，如果冷凝器工作不正常，烟气只通过自然降温，烟气内的水分在控制机柜内取样管壁吸附凝结，因无法排除而越积越多；冷凝器内玻璃热交换管堵塞或冷凝泵(蠕动泵)故障以及排水管路堵塞造成抽水不畅，烟气通过冷凝装置降温过程中冷凝的水汽不能及时排出，都会造成烟气中SO2大量溶解于水，致使SO2测量浓度降低。

解决方案：定期对冷凝器制冷情况进行检查，确保制冷温度控制在2～5℃，出现制冷异常及时维修或更换冷凝器；根据蠕动泵工作寿命周期，定期更换蠕动泵软管及蠕动泵，确保冷凝水汽及时排除。

2.3烟尘颗粒物监测异常

目前，大部分测尘仪采用的都是光散射法原理进行测量的，光学镜片作为接收镜头主要用来接收散射光。因为受测尘仪安装的环境所限，光学镜片易受到石膏及水汽的污染，光学镜片污染后，接收到的散射光强度就会减弱，从而使测量值偏大，易被环保部门考核。为了防止接收镜片被污染，一般都在镜片前接入反吹空气进行连续吹扫，但由于火电厂压缩空气品质不是很高，压缩空气里往往还有油气和水汽，使得反吹气反而成为了另一个污染源，造成测量结果严重偏离实际，这就需要在压缩空气进入粉尘仪前加装干燥器及疏水过滤器，保证压缩空气品质。另外，在日常维护中光学镜片需要定期用软布擦拭，保持镜片的干净。

2.4分析仪表选型及校准问题

为保证测量数据的准确性, 烟气分析仪的量程应选择最大测量浓度的1～2 倍。校准用的中浓度标准气体和计算线性误差用的低浓度和高浓度标准气体有如下要求:低浓度标准气体为20%～30% 满量程值; 中浓度标准气体为50%～60% 满量程值;高浓度标准气为80% ～100% 满量程值。目前,各个火电厂考虑到 全厂CEMS分析仪的通用性，普遍都选择量程偏大的仪表，如脱硫出口(净烟气)烟气SO2浓度一般都<200 mg/m3,NOx浓度<100 mg/m3,但仪表选型时一般SO2量程为1 000～1 500 mg/m3, NOx量程为1 000 mg/m3,实际测量值与仪表的量程相差较大，影响了测量的准确性。

2.5通讯故障造成上传数据异常

目前，火电厂CEMS测量数据大多都是通过无线信号传输到环保部门监控平台，造成环保数据传输中断、数据包丢失的情况时常发生。若CEMS因故障不能及时采集数据或其他原因导致传输数据中断、丢失，轻则扣除相关时段环保电价，重则根据相关时段的机组负荷进行二次考核。2014年3季度，某厂4台机组传输数据中断时间段累计701 h，造成600多万元环保电价的损失。造成通讯中断的原因是多方面的，总结起来有以下几个方面的原因：

1) 移动信号的强度不够，若CEMS小间周围无线信号较弱，造成通讯不正常，传输给环保监测部门的数据就会出现时断时续。若出现这种情况，需要及时联系移动公司进行现场信号测试，采取加装信号增强器或安装移动铁塔等手段加强无线信号强度，避免环保数据长时间掉线的情况。

2) 环保数采仪本身的原因，这一点也最容易被忽视。由于企业没有有效的实时监控手段，无法实时监控数据传输是否正常，经常出现现场数采仪工作正常，环保监控平台接收不到数据。这就要求企业要及时更新升级数采仪，并建立企业污染源监控平台，实时监测数采仪无线传输数据的情况，出现传输中断及时处理。

3) 信号处理系统DAS电脑故障造成通讯中断。由于环保部门规定即使机组停运，CEMS也需向环保监测部门传输数据，导致DAS电脑长时间不间断运行，造成电脑电子元器件老化易出现死机状况。这就要求CEMS维护人员加强日常维护工作，定期对电脑硬件和软件进行清理，确保DAS电脑正常运行。

3结束语

CEMS数据反映的是环保设施运行状况，各数据之间不是孤立的，相互之间都是有联系的。企业的环保维护人员要定期结合环保设施的运行工况，对相关数据的合理性进行分析，特别是煤种变化、负荷大幅变化、启停炉期间的数据要重点关注。

CEMS是一个多参数、多用途的在线仪表监测系统, 主要用于火力发电机组配套烟气净化设备的运行监控,本文就CEMS在日常维护中容易出现的问题进行了论述,并提出了一些解决办法,可为CEMS的日常维护提供借鉴。

参考文献

[1]中国环境监测总站，上海市环境监测中心，国家环保总局信息中心.HJ/T76-2007 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求监测办法[S]. 北京：中国环境科学出版社，2007：8-9.

[2]张布伟.火电厂烟气排放连续监测系统(CEMS)与参比方法监测数据差异分析[J].环境科学与管理,2009，34(09):112-116.

Analysis on Common Problem in

Continuous Emission Monitoring System

LI Bo, YANG Enwei, WANG Jinjie, LI Peng

Key wordsCEMS; Exhaust gas; Continuous monitoring; Heat traced pipeline; Condenser; Communication