CEMS烟气连续在线监测系统维护研究

2021-03-27国电铜陵发电有限公司张硕丰

电力设备管理 2021年6期

国电铜陵发电有限公司张硕丰

火力发电过程中烟气排放对环境的影响极大，为有效对烟气排放量进行控制，需通过CEMS系统对烟气排放过程进行连续的在线监测。只有当烟气中的有害物质（NOx、SO2等）浓度达到符合要求时才能将烟气进行排放。为保障CEMS系统能够稳定运行，需做好系统的维护工作，从而对烟气进行有效地监测。

CEMS系统型号为FGAS-06系列的烟气检测系统，可检测的有害气体有SO2、NOx、烟气颗粒等。该系统可分为四个子系统，系统间相互配合烟气成分形成良好的监测效果：气体污染物监测子系统。精准地对烟气中的SO2、NOx等有害气体进行监测，一旦烟气中存在有害气体系统将会产生报警，提醒工作人员；颗粒物监测子系统。可对烟气中的组分浓度进行监测，当某种气体的含量超过设定值时产生报警；烟气排放参数监测子系统。可对烟气的温度、压力等参数进行监测，主要监测烟气的环境因素；数据处理子系统。可对采集到的烟气组分数据进行分析与整理，将数据以表格形式保存发给环保部门。为避免CEMS系统在运行过程中出现故障，做好各个子系统的维护工作非常重要，进而对烟气形成连续在线监测[1]。

1 CEMS烟气连续在线监测系统维护方法

1.1 气体污染物监测子系统

取样探头。是对烟气进行采集的重要装置，采用抽取式进行取样。其维护过程主要包含：需检查探头的加热装置能否工作。一旦探头温度过低，将会导致烟气水分析出在探头表面聚集，对探头形成腐蚀作用，影响探头的使用寿命；需检查滤芯是否干净，若滤芯存在脏污则需通过风机吹扫清洁，可起到良好的清洁作用；需对探头功能开关进行检查，一旦开关无法正常使用则需立即进行更换。如：对探头功能开关进行检测时发现温控开关指示灯无法正常亮起，且加热装置不工作，经检查发现开关内部构件损坏，在更换开关后指示灯正常亮起，加热装置正常工作。

伴热管线。为耐磨PVC外皮的自限温式双伴热双取样管线，主要用于传输烟道内的烟气气体，气体在传输过程中对其进行加热，温度范围需控制在150℃左右，这样可有效避免气体受到水分的影响。其维护主要包含：对管线加热效果进行检查。通常伴热管线的加热功率为40W/m，在实际检测过程中，通过管线温度仪表和膜式过滤器查看加热效果，如膜式过滤器积水或温度明显过低则伴热管线加热异常，需及时寻找原因，必要时可对加热元件进行更换；检测伴热管线两端的电阻。若电阻值与额定值相同说明加热装置正常工作。反之说明加热装置出现损坏，需及时对加热装置进行更换[2]；对伴热管线的气路畅通进行检查。通过全开气体浮子流量计阀门，观察流量计的浮子可以到顶部，反之则管路有堵塞或泄漏现象，需通过洁净的压缩气体对管线进行反吹或检查泄漏点进行处理。

预处理。烟气中存在的SO2、NOx等物质，与水分接触后将会形成酸性物质，一旦烟气发生泄漏将会对预处理部件（冷凝器、电磁阀等）造成腐蚀，因而需做好装置气密性检测工作。具体检测过程如下：对装置所有接口处进行检测，检查接口处装置是否存在松动。若存在松动需进行拧紧，防止装置接口处发生泄漏；进行泵前气密性检查。首先将阀门的出气口关闭、禁止气体流出，然后通气一段时间、关闭阀门进气口并记录压力表的示数，最后每隔15min观察一侧示数，若压力表示数不变则说明装置气密性良好；检查保护过滤器水渍颜色是否发生变化，若不发生变色说明装置气密性良好；对制冷器的工作状态进行检测，其温度是否能保持在设定温度，若存在问题则需及时进行检修和更换。此外，引入室外的排气管、排水管可加装伴热带和保温层为排气、排水管进行保温，避免冬季温度过低导致管路堵塞。

分析仪。主要对烟气的成分进行分析与处理，可起到脱硝、脱硫的作用。脱硝烟气分析仪型号为ABB EL3020，脱硫烟气分析仪型号为ABB AO2020。分析仪的维护工作主要包括零点校正、量程校正、数值显示是否正常等，以及对易耗备件氧电池进行更换。

1.2 颗粒物监测子系统

仪器校准。颗粒物检测系统主要装置为抽取式烟尘仪，测量传感器为杜拉格D-R800，属于激光对穿式测量烟尘仪。烟尘仪维护过程主要包含：仪器内部配置自动校准装置，检修人员需对自动校准装置的运行状态进行检查，保障自动校准装置处于良好的运行状态；仪器配有手动校准装置，可供检修人员进行手动滤光校准。校准时需将不同透过率的滤光片固定到测量光路里面，模拟不同情况下烟尘的反射率，对烟尘仪的线性进行手动校准，保障仪表能够正常工作。

仪器除尘。其维护过程如下：将空气过滤器拆下，通过风机进行吹扫清洁，也可采用清水进行清洗。若清洗过程对过滤器表面不会造成磨损则可继续采用吹扫或清洗的方式。否则需立即停止上述过程。若采用压缩空气进行吹扫，吹气过程需具有连续性且不能引入新的杂质，进而保障仪器除尘工作顺利进行。

光学元件。其受污染后将会对仪器的监测效果造成影响，甚至会导致检测结果出现较大误差，为此其维护工作非常重要。光学元件为镀银精密元件，需采用清洗液进行清洗，清洗液成分为50%的酒精蒸馏水溶液。在制备清洗液时酒精中不能含有油类，否则清洗液干燥后光学元件会变得更加模糊，对烟气监测过程造成极大地阻碍。

1.3 烟气排放参数监测子系统

该系统主要测量的参数有含氧量、温度、压力、流速等。在仪表方面，维护过程主要为校准工作，对仪表的零点和量程进行校正。对于电子类仪表的维护，需对检测元件、数据分析模块、显示模块等进行检测，判断各部分模块是否能正常工作，在确定各模块运行无误后再进行仪表的校准工作。设备状态维护内容如下：需对矩阵式流速取样管的内部进行检查，若发现内部有烟气颗粒积累时，流速明显偏差时需及时进行疏通清理，防止管道发生堵塞；需检查压缩空气是否发生泄漏，若存在漏气现象则需及时进行处理；需对电磁阀进行检查能否正常工作，且检查烟气通过电磁阀时是否存在堵塞现象[3]。

1.4 数据处理子系统

该系统主要具有如下作用：可按照设置的时间周期对烟气进行检测，将监测数据存储在数据库中。当系统重新启动时将会再次从数据库中读取数据，恢复系统上一次的运行状态；具有实时监测功能并具有自动报警的功能。如当烟气中某种气体（SO2、NOx等）的浓度超出设定值时该系统将会产生报警，提醒工作人员及时进行处理；可存储运行日志，当系统出现运行故障时，可通过分析日志的方式来查找故障原因，使系统的检修与维护过程更加方便。系统维护过程如下：需检查CEMS组态主画面数据是否存在异常，是否与实际值相符；需定期查看历史数据，判断历史数据中是否存在异常值；需检测系统的通信状态，系统是否可以和DCS系统正常通信。

2 CEMS烟气连续在线监测系统故障分析

流速偏小。故障位置发生在脱硫装置入口处，故障现象为入口处烟气流量变小，检查取样口时发现管口已发生堵塞。由此可见烟气堵塞现象是引起导致变小的主要原因。取样口管道直径为6mm，原烟气入口风压为正压且烟尘量较多，取样口经常发生堵塞，大约一个月需疏通一次。为有效解决上述问题对取样口管段进行了更换，使用内径为10mm的316L不锈钢管，管道堵塞现象明显得到改善，大约1年疏通一次管道。

管线破损且保温效果差。故障发生在脱硫、脱硝取样管线，取样管线规格原为单伴热双取样管，外皮由网状玻璃纤维包扎。故障现象为管线发生破损且保温效果不好，导致烟气温度较低。当时正处于南方的雨季和冬季，气温较低。由此可见，导致上述现象的原因主要包含：环境因素。温度较低导致取样管线的保温效果不好；管线材质。耐磨能力不强导致取样管道发生破损。为有效地解决上述问题，需提高取样管线的保温效果和耐磨能力。将原来的单伴热双取样管更换成双伴热双取样管线，以此来提高管线温度。同时管线外皮改用耐磨能力较强的PVC外皮包扎，以此来提高管线耐磨性[4]。

3.3 测量误差大

故障发生在脱硝CEMS系统，故障现象为CEMS系统测量误差较大。对烟道进行检测发现烟道烟气流量不均匀，这将会导致样品采集过程不具有代表性，进而对测量的结果造成影响。为有效解决上述问题需对采样方法进行改进，使采集到的样品更具代表性，进而有效消除误差，保障测量结果更加精准。经试验发现，采用三点取样方式进行样品采集的测量结果较为准确，可有效避免烟气流量不均引发的测量误差较大的现象，提高烟气监测过程的准确性。