CEMS气态污染物监测冷干法应用中常见问题及分析处理

刘 艳（新疆博尔塔拉州环境信息中心 新疆 博乐 833400）

CEMS气态污染物监测冷干法应用中常见问题及分析处理

刘 艳（新疆博尔塔拉州环境信息中心 新疆 博乐 833400）

目前CEMS气态污染物监测普遍采用的是直接抽取冷干法，文章对CEMS冷干法运行中出现的常见故障进行分析，提出解决思路和办法。

CEMS；冷干法；故障；处理

CEMS（Continuous Emission Monitoring System）是烟气连续排放监测系统的英文缩写，即污染源排放连续监测系统。CEMS系统由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、数据处理子系统与通讯子系统等组成。它具有监测和计算功能，能够提供瞬时值、当天及一月和一年的积累值、平均值，提供数据报表。CEMS的监测项目有：SO2、NOx、O2、CO、CO2、烟尘、流量、温度、压力、湿度等。

1 CEMS气态污染物监测子系统介绍

CEMS气态污染物监测主要以烟气从现场到分析房的取样方法分类，涉及的参数是SO2、NOX等气态污染物的浓度，与烟尘、流速、温度、压力等参数无关。CEMS系统采样按取样方式可分为：直接抽取式、稀释抽取式、直接测量式。直接抽取式又可分为冷干法和热湿法。稀释法抽取法是将烟气用干空气稀释后，使混合烟气的结露点降到一定温度以下，再传输到分析仪进行分析。直接测量法是将分析仪直接安装到所要测量的烟道中现场分析。直接抽取法是通过采样探头和采样泵，将烟气从烟道中直接抽取出来，并通过特制的管线输送到分析机柜中进行组分含量的检测。冷干法是通过一根拌热管将烟气传输到分析仪进行分析，热烟气在送至分析系统前，需降温、脱水、除尘。热湿法是加热采样管和输送气体到分析仪的管路，把热湿气体送入分析仪，热湿系统在取样过程中除减少了气体的粉尘浓度以外，其余的所有成分均保持不变。

冷干法的测量结果为干基浓度，热湿法、稀释抽取式、直接测量式的测量结果均为湿基浓度，由于我国的排放限值是在干基浓度基础上的折算浓度，因此湿基浓度的结果，需要测量湿度值进行折算和修正，这使得冷干法抽取式分析仪在国内占领绝大部分市场。

目前CEMS气态污染物监测普遍采用的是直接抽取冷干法采样，烟气经加热型采样探头过滤后伴热输送至冷凝器快速降温、脱水，除尘后送至烟气分析仪表对气态污染物浓度分析。因此对冷干法应用中常见故障及处理进行归纳分析。

2 冷干法应用中常见故障及分析处理

2.1 采样管路出现液态水

如果系统采样管路存在液态水，采样泵不及时停机可能造成气体分析仪和多个部件腐蚀。主要原因有：

（1）伴热系统故障。采样管线未全程伴热或采样管线伴热温度不足，采样探头加热温度不足，伴热管线与采样探头、采样阀、汽水分离器等连接部位没有做好保温措施等，以上故障会导致采样管内烟气温度低于露点，水汽结露，SO2溶于水中使测定结果偏低。

在日常检查工作中，要观察采样管线是否全程伴热，用手触碰采样管线，感觉是否有温度异常偏低的部分。检查采样管两端，恒功率伴热管是否预留1米伴热带。若未预留1米伴热带，伴热管最后一米无法加热，用手触碰此处，会发现温度低，未伴热。检查探头加热温度，一般加热温度不低于160℃。检查伴热管伴热温度，一般伴热温度不低于120℃。只有完全抽取法仪器使用伴热管，稀释抽取法不需要伴热，但探头也需要加热。

（2）冷凝器故障。冷凝器故障时冷凝除水效果差，采样管路会出现液态水。

（3）蠕动泵故障。主要是蠕动泵泵管老化、蠕动泵损坏、蠕动泵泄漏，蠕动泵故障导致冷凝水无法正常排出，使冷凝器不能正常工作，还会进入分析系统。

《固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）》（HJ/T75-2007）要求，每3个月至少检查一次气态污染物CEMS的过滤器、采样探头和管路的结灰和冷凝水情况、气体冷却部件、转换器、泵膜老化状态。要查看蠕动泵电机是否按标识方向转动，观察蠕动泵管是否有水柱顺利排出。查阅运维记录，检查是否定期更换蠕动泵管。将蠕动泵管拆卸下来，观察其是否有裂纹、能否恢复原状。如拆卸后不能恢复原状，泵管表面有裂纹则需要更换。

2.2 采样系统漏气

表现为氧气含量偏高。整个取样系统从取样探管、法兰垫圈、过滤器到机柜内部的各管路连接接头，都可能成为泄露点。由于直接抽取法在取样泵之前的管路为负压，取样泵后为正压，因此取样泵之前的管路的微小泄露，都会使氧量发生变化，氧量对污染物折算浓度影响很大，烟气氧量越低污染物折算浓度越小。

检查采用系统漏气，首先检查取样泵前的负压段管路，主要观察流量计的流量变化情况衡量采样系统是否漏气。先断开冷凝器与二级过滤器之间的接口，堵住二级过滤器进口，观察流量计流量是否明显降低，如果流量急剧下降则表示二级过滤器不漏气，如果没有变化则表示二级过滤器漏气，根据此法逐级向采样探头方向检查，漏气点就可以找到。如果取样泵前的管路无泄露，则检查取样泵后的气路。

2.3 采样系统堵塞

表现为采样流量偏低。采样系统中采样探头、伴热管线、冷凝器、二级和三级精密过滤器都可能堵塞。采样系统的气路流程是：采样探头→伴热管线→冷凝器→二级过滤器→取样泵→三级过滤器→流量计→气体主分析仪。

检查方法：由于采样探头和伴热管线一般都安装在烟道或烟囱上面，距地面较高，所以先对分析机柜内部冷凝器、二级和三级精密过滤器进行检查。以取样泵为核心将采样系统划分为泵前和泵后两部分，由于取样泵后管路中的烟气已经被过滤，要把排查重点放在取样泵前的冷凝器和二级过滤器上。观察流量计的流量变化情况衡量采样系统是否畅通。断开冷凝器和伴热管之间的接口，观察流量计是否变化，如果流量计流量剧增则是采样探头和伴热管线堵塞，再继续断开采样探头和伴热管之间的接口，观察流量变化情况，流量变化则是采样探头堵塞，反之为伴热管线堵塞。如果断开冷凝器和伴热管之间的接口，如果流量无明显变化则表示堵塞部分在冷凝器和二级过滤器，进一步断开冷凝器和二级过滤器之间的接口，观察流量是否有明显变化，如果有则表示冷凝器堵塞，反之二级过滤器堵塞。

2.4 冷凝器故障

冷凝器故障主要表现在其后管路有水汽，SO2浓度很低甚至为零。主要原因有：

（1）冷凝罐堵塞。冷凝器在预处理中位于伴热管后用于冷却高温烟气，承受的工况比较恶劣，高温烟气中的粉尘水汽会富集在冷凝器罐内日久天长会堵塞罐体，处理该故障应将冷凝罐取出清洗。

（2）冷凝温度不稳定，温度过高或过低或温度不能到设定温度。冷凝温度过高，烟气中的水分不能充分析出，分析仪表损坏。冷凝温度过低，尤其在低于0℃时，可能会导致冷凝管排水口结冰，无法正常排水。

（3）冷凝器内玻璃热交换管堵塞或蠕动泵故障，排水管路堵塞造成抽水不畅。

（4）室内环境温度过高。炎热夏季由于空调不制冷或制冷效果不良会导致室内温度很高，有时在30℃以上，冷凝器在高温环境下散热效果差，经常会造成电机过热保护而停止工作。

冷凝器故障时，大量热烟气通过自然降温，烟气内水汽在取样管壁吸附凝结无法排除而越积越多，会造成烟气中的SO2大量溶于水，使SO2测量浓度降低。如果烟气在分析仪表内冷凝，SO2遇水产生的硫酸或亚硫酸对仪表的分析测量单元腐蚀，影响测量精度或损坏仪表。

日常检查工作时，要查看冷凝器上的显示温度，一般冷凝温度应在3℃-5℃。另外观察抽气泵，如果除湿不好，抽气泵易腐蚀。检查排水管是否堵塞，蠕动泵排水是否正常。要保障CEMS主机柜的运行环境，室温过高或过低都有可能引起设备异常，将室内环境温度控制在20±5℃，相对湿度45%-65%，对降低CEMS的故障率是很有必要的。

2.5 气体分析仪故障

气体分析仪可能出现以下问题：

（1）零点和量程飘移频繁，线性误差较大。在线监测气体分析仪多为光学测量原理，应查测量光源是否老化，操作方法按照仪器说明书进行。如果是测量光源问题要时更换，若光源没有问题应检查检测器是否正常，或联系生产厂家解决。另外检查标气是否过期。

（2）气体室污染。如果气体室进入水汽、灰尘污染了光学镜面，则用干净水清洗气体室，再吹干。

（3）分析仪出现死值。分析仪出现死值时要观察流量是否正常、气路是否通畅，其次检查参比光与探测光数值是否正常，若有异常则需检查光路是否正常。

（4）分析仪显示浓度值过低。取样系统漏气、取样泵堵塞、气室污染、反吹电磁阀关闭不严等都可能造成分析值过低。

2.6 取样泵故障

烟气分析仪表显示气体污染物浓度迅速降低，氧量迅速升高。取样泵将烟气从烟道抽取至分析仪，为避免泄漏和泵体润滑油污染烟气，常用薄膜泵和喷射泵，目前CEMS基本为薄膜泵。薄膜泵长期运行受烟气腐蚀泵膜片会损坏，泵会发出异常响声，泵口烟气流量很小，此时应更换泵膜。若样烟气流量偏低，也需检查取样泵，看取样泵是否工作。检查取样泵出口流量，流量低说明取样泵出力不足，由于颗粒物的磨损和化学腐蚀，泵头会损耗。

3 结语

做好CEMS的日常保养和维护，不但会大大降低设备、系统的故障发生率，设备的使用寿命也会延长，因此要依据《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75-2007）制定维护和巡检计划并严格执行，确保设备安全、稳定运行，使CEMS真实、准确地反映企业烟气排放情况。

〔1〕国家环境保护总局.固定污染源烟气排放连续监测技术规范（HJ/T75-2007）（试行）〔s〕.2007.

〔2〕国家环境保护总局.固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法（HJ/T76-2007）（试行）〔s〕.2007.

〔3〕邓光南，林灶发.在线烟气分析仪常见故障处理及防范〔J〕.化学分析计量，2014，23（5）：111-113.

Analysis of Common Problems in Monitoring Gaseous Pollutants with CEMS Cold Dry Method

LiuYan （Environmental Information Center of Bortala，XinJiang BoLe XinJiang 833400）

At present，CEMS gas pollution monitoring is commonly used the method of cold dry direct extract.This paper analyses the common failures in CEMS cold dry running process and puts forward countermeasures.

CEMS Cold dry method FaultTreatment

X830.2

A

1674-263X（2017）02-0057-03

2017-06-20

刘艳（1967-），女，本科，高级工程师，主要从事环境监测、污染源在线监控工作。