脱硫污染源烟气连续监测系统的建设与应用

武建军

（甘肃电投张掖发电有限责任公司，甘肃 张掖 734000）

1 污染源烟气连续监测系统现状

张掖发电公司脱硫烟气分析系统主要使用德国ABB系列仪表，出入口单独控制，采用非散射红外吸收法、电化学法对烟气中各成分进行分析；烟气流量和温度采用KURZ 454FTB热式流量计，利用热损失原理进行测量，该装置防腐性能好。一般烟气连续监测系统分析仪表使用寿命为3年～5年时间，由于安装位置比较特殊，长期运行在恶劣环境里，易受到烟气中酸液腐蚀，设备损坏现象时有发生，从而造成维护量较大，运行成本较高。张掖发电公司脱硫CEMS系统由北京中电兴业技术开发有限公司安装设计调试，分析仪表采用ABB AO2020、EL1020系列产品，该分析仪表自安装投运以来，通过不断的改造、优化和维护保养，设备运行相对比较稳定，但不能满足超低排放在线连续监测功能。

2 污染源烟气连续监测系统存在的问题和改进意见

张掖发电公司自动监测分析仪表采用的是德国ABB系列仪表，SO2和NOx单位为ppm，而我国国标CBl3223—2003要求的浓度限值指标是指在标准状态下空气过剩系数为1.4的干烟气条件下的污染物浓度，进口的烟气连续监测系统均没有按此标准进行测量和显示。烟尘大多显示为浊度百分比，SO2和NOx则以ppm的形式显示，不能满足我国标准要求[1]。为此，要将体积浓度换算成质量浓度，而质量浓度与检测气体的温度、压力环境条件有关，其数值会随温度、气压等环境条件的变化而不同，实际测量时就需要同时测定气体的温度和大气压力。而在使用ppm作为描述污染物浓度时，由于采取的是体积比，不会出现这个问题。

大部分气体检测仪器测得的气体浓度都是体积浓度（ppm），而按我国规定，特别是环保部门，则要求气体浓度以质量浓度的单位（如：mg/m3）表示，我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位（如：mg/m3）表示。

①质量浓度表示法：每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m3。②体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm。③质量浓度mg/m3=M气体分子量/22.4＊ppm数值＊[273/(273+T气体温度)]＊（Ba压力/101325）。

烟气连续监测系统（CEMS）采样处理系统中的采样泵、蠕动泵易出现工作特性不好，动力不足、泵膜堵塞、蠕动泵泵管破损漏气等现象，故需定期对其进行清洗，维护量较大。

分析仪表采样探头、滤芯易出现结垢堵塞，这是由于运行在恶劣环境下所致，目前采取定期吹扫和清洗清洁的方法解决结垢堵塞问题。

烟气流量计探头易出现堵塞，由于尾部烟道温度较低，烟气中酸液腐蚀严重，而且含有灰尘，易将探头堵塞，影响测量，故每周需对探头检修清理，避免测量不准。

虽然烟气连续监测系统厂商均取得了以下资格认证：①国家环保部环境监测仪器质量监督检验中心的适用性检测报告CMA。②中环协颁发的产品认证证书（CEP）。③国家质检部门颁发的计量器具型式批准证书（CPA）。④中国环境保护产品认证（CCEP）。⑤制造计量器具许可证（CMC）。

但产品质量和售后服务得不到保证，不能够及时解决系统突发故障，对使用单位造成环保压力，建议环保部门会同质量技术监督部门定期对已销售的烟气连续监测系统运行情况、售后服务等进行考核，这样可以规范烟气连续监测系统厂商在电厂的经营活动，以保证电厂能够使用良好的烟气连续监测系统，并拥有较好的售后服务，以获取准确可靠的监测结果[2]。

对于维护烟气连续监测系统必须具备一定素质的专业技术人员才可保证仪器的正常运行。故建议环保部门有必要定期组织电厂技术人员进行技术培训，通过培训达到提高操作人员的水平，也是保证烟气连续监测系统正常运行的必要条件。

3 污染源烟气连续监测系统建设要求

（1）在线监测房建设：CEMS监测站设计尺寸要符合《固定污染源自动监控（监测）系统现场建设技术规范》（T/CAEPI 11-2017）要求，监测房建在总排口附近，面积约（22.16㎡）左右，房高2.94m，材料为砖混建筑，室内安装分析仪表、数据采集仪、工控机等在线监测仪器[3]。室内配置空调、灭火器、标气、电源和UPS电源以及上墙图表。

（2）监测站房室内要求：为满足仪器对工作环境的要求，站房要配备照明、空调、等辅助设备，站房远离强电磁干扰、避开强震动和高湿场所等；监测站房内仪器设备设置标识牌，进入站房内的管路或线路应标明相应的用途；站房内应配置UPS，电源容量应不小于10kW；监测站房室内环境条件，应清洁、通风、干燥、空气相对湿度≤85%，室内温度应保持在18℃～28℃；站房内应备有空调保证室内温度恒定，且空调要求具备来电自动复位功能，同时应当采取必要的保温措施[4]。

（3）监测站房室外要求：①监测站房采用砖混结构、钢混结构固定站房，具有防火阻燃、防潮、抗震和抗风能力，站房地面标高为±0.25m。②站房外应在醒目位置安装基站标识牌，应标注单位名称、排污口编号、站房编号、监控因子、设备厂家、运行单位名称等内容。

（4）烟气连续监测系统安装技术要求：①脱硫CEMS进口和出口分析仪表整体更换，出口烟气分析仪、湿度仪、烟尘仪，采用低量程、高灵敏度的进口仪表。②原烟气CEMS的测量项包括SO2、O2、烟尘、温度、压力、流量。③净烟气CEMS的测量项包括SO2、O2、NOx、烟尘、温度、压力、流量、湿度。④SO2分析仪采用完全取样抽取方式，分析方法采用非分散红外吸收法；NOx/NO分析仪采用完全取样抽取方式，分析方法采用非分散红外吸收法；原烟气及净烟气粉尘测量仪表采用抽取采样法测量方式，分析方法采用加热抽取前散射法进行检测；流量测定仪采用矩阵式测量方式，净烟气流量采用矩阵流量计，测点布满烟道，原则上测点不少于每平米1个，且具备CCEP、CMC、CPA证书及适用性检测报告；温、湿度、压力仪表使用超低排放认证的环保仪表，改造现有的单元机组2套数采仪，参数性能满足环保要求。

（5）烟气流量计安装要求：①烟气流量涉及到计量，必须含有计量器具许可证书。②烟气流量属于环保监测范畴，必须具有环保认证。③烟气流量测量要求：测量范围15m/s左右，测量精度不低于±3%。误差满足环保要求。

（6）CEMS性能保证要求：①气态污染物分析仪器：测量范围：脱硫进口SO2：0～5000mg/m3，脱硫出口SO2：0～150mg/m3，NOx：0～150mg/m3；零 点 漂 移 ：≦±0.5mg/(Nm3·24h)；≦±1%满量程/周；全幅漂移：≦±1%满量程/24h；≦±1%满量程/周；响应时间：SO2、NOx均小于3min；参数输出信号：4～20mA DC。②含氧量测量：测量范围：0～25%；精度：≦±1%；响应时间：≦30 S；校准：仪器具有自动校准功能，每24小时至少校准一次；零点漂移≦±1%/24h；全幅漂移≦±1%/24h。③温度测量：测量范围：0～300℃；指示误差：±3℃；精度：≦±0.1%。②烟尘测量：测量范围：0～20mg/Nm3；零点漂移：(24h)≦±0.2%满量程；全幅漂移：(24h)≦±0.2%满量程；响应时间：≦10S；线性度：≦±1%；输出信号4～20mA DC；烟尘连续监测系统具备对仪器进行自动、手动零点校准、全负校准装置以及气体吹扫装置。

（7）ACX-C150（EL3020型分析仪表）烟气连续监测系统（CEMS）概述及流程原理图。ACX-C150烟气连续监测系统可监测参数包括SO2、NOx、O2、烟尘、流量、温度、压力、湿度。系统采用直接抽取法（加热管线式），采用先进可靠的取样、预处理和检测技术以及系统控制、数据采集处理和网络通信技术。实现了FGD装置入口、出口烟气气态污染物连续监测、烟气排放浓度和排放总量的连续监测和数据远程通信。

图1 烟气连续检测系统流程

4 烟气连续监测系统管理要求

①每月定期对烟气在线自动监测分析仪表进行标定校验，同时出具校验报告。②制定了《CEMS监测站管理制度》、《污染源自动监控系统现场端维护管理制度》、《CEMS检修维护记录》和《CEMS定期巡检记录》，并上墙图表，要求运行、维护人员根据管理规定遵照执行。③要求检查维护自动监测分析仪表时间不能过长，开始到结束时间一般不超过4小时，否则将按照脱硫运行管理监督规定进行考核。④CEMS监测站必须配备灭火器、标气、空调、照明等基础设施。标气要张贴生产厂家的合格证，注明日期、标气组份含量等参数。⑤CEMS数据报表至少保存半年以上。

5 结语

按照《固定污染源自动监控（监测）系统现场端建设规范》（T/CAEPI 11-2017）规范要求，重新建设了两台机组脱硫CEMS监测站房，在站房内设置温度、湿度监测设备，并对CEMS系统进行了升级改造，确保监测数据准确、稳定、可靠。根据污染源在线监控系统技术现状和发展趋势，结合公司目前污染源烟气在线监控系统建设中发现的问题，不断提高污染源烟气在线监控系统管理运营效能和技术水平，充分发挥其在日常监测和污染治理中的重要作用，具有重要的现实意义。