摘要：火电厂锅炉燃烧后的烟气作为火电厂污染物的主要排放途径，是环保部门重点监控的对象。CEMS全称烟气排放连续监测系统，主要由烟气参数测定子系统、颗粒物CEMS测量测定子系统和气态污染物CEMS测定子系统三大块构成。通过原位测量或抽取式取样测量的方式，测定烟道或者烟囱中的污染物浓度，同时测定烟气的温度、压力、流速或流量，以及烟气的含氧量、烟气的含水分量等；通过软件计算烟气污染物排放率、排放量；查询、显示和打印测量参数、图表，并通过数采仪无线传输至政府环保监控平台。
关键词：CEMS；循环流化床锅炉；应用维护；故障处理
随着社会经济的不断发展，城市集中化程度不断提升，居民用热需求量巨大，燃煤供热的环境问题愈发严重，而治理环境也就成了我们工作中一个比较突出的问题，环保部门对燃煤的严格管控也就成了必然的趋势。热工发电厂要想对环境进行连续的监测，对其污染物的排放量进行科学的控制，目前普遍采用的可靠方法是采用烟气CEMS系统。此种系统主要就是对发电厂排放出来的HCL、SO2、CO、CO2、NOx、烟尘等进行检测，然后将检测到的实时、准确、可靠的数据传输到相关的环保部门，进而对电厂的污染排放量进行监测。另外，城市环境监管部门还对发电厂的烟气进行了定时或者不定时的手工采样对比，进一步保证电厂的污染物排放能够达到国家的相关标准，即完全无污染达标排放运行。
1 CEMS在循环流化床炉内脱硫脱硝工程中的应用
米东热电厂在炉膛出口静电除尘后设置一套CEMS，用于监测炉内脱硫脱硝的运行情况。采取炉膛内部加电石渣，以达到脱硫的目的。其中，电石渣的添加量决定了脱硫效率。采取NCR工艺往炉膛内喷尿素溶解液以达到脱硝的目的。操作人员根据CEMS数据来及时调整石灰石的添加量以及尿素的喷入量。当实测烟气中SO2、NOX浓度超过环保要求时，适量加大石灰石与尿素的加入量；SO2排放浓度较低时，则适当缩减石灰石与尿素的加入量。日常运行中由于受到堵煤影响、床温波动等原因，实际排放烟气中的SO2、NOX波动较大。
2 CEMS在锅炉尾部烟气脱硫系统中的应用
米东热电厂锅炉尾部烟气脱硫（湿法脱硫）系统中脱硫吸收塔后，安装1套CEMS，该套CEMS用于炉外湿法脱硫工艺的指导。该套系统数据分两路，一路通过232通讯，数据上传环保部门的公用监控平台，另一路通过模拟量上传企业内部DCS系统，用于监盘及指导工况进行及时调整，确保达标排放。
3 CEMS系统维护
米东热电厂采用ACX-C150烟气排放连续监测系统。该系统采用插入式直接测量原理，该原理决定了分析出来的数据最能代表真实的烟气数据，但是由于光谱仪通过法兰直接固定在尾部烟道上，而光谱仪角反射镜安装在烟道内部，因此对角反射镜的维护就显得至关重要。虽然通过风机对角反射镜进行持续不断的气幕保护，但是长时间连续运行必须进行维护。
3.1 定期维护如下：（1）每星期观察光强值，确保光强值大于30000；（2）每星期测量风机温度，判断滤芯堵塞情况；（3）每三个月，清洁主设备探头和角反射器表面的灰尘，全系统校准；（4）每两个月清洗/更换空气过滤器；（5）每个月清理工控机风扇滤网；（6）每半年清理一次皮托管和氧化锆探头的积灰；（7）每次机组停机启动前对光源、反光板清理；（7）每两周对测量仪的零点和量程进行标定。以及其他国家对污染物排放监测系统要求的项目。
3.2 常见故障处理
当CEMS发生故障时，系统管理维护人员应及时处理并详细记录处理过程以及问题表征，且在维护处理过程中，必须要注意以下几点事项：
a）CEMS需要停用、拆除或者更换的，应当事先报经主管部门批准；
b）运行单位发现故障或街道故障通知，应在4h内赶到现场进行处理；
c）对于如取样管路堵塞不通气等一些容易诊断的故障，如电磁阀控制失灵、膜破裂、气路堵塞、数采仪死机等，可携带工具或者备件到现场进行针对性维修，此类故障维修时间不应超过8h；
d）仪器经过维修后（主要指生产厂家维修），在正常使用和运行之前，应确保维修内容全部完成，性能通过检测程序，按国家标准对仪器进行校准检查。若检测仪器进行了更换，在正常使用和运行之前应对系统进行重新调试和验收。
e）若数据存储/控制仪发生故障，应在12h内修复或更换，并保证已采集的数据不丢失。
f）监测设备因故障不能正常采budiu集、传输数据时，应及时向主管部门报告，缺失数据应该按国家标准进行处理。
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4 CEMS实施
4.1采样方法选择
气态污染物监测子系统的采样方式有稀释法和加热直接取样法两种，因稀释法价格昂贵，华美电厂采用加热直接抽取采样法，该法具有以下优点：
（1）干基测量。由于该法在检测过程中去除水分，所以，测量结果为干烟气的数值，符合我国火电厂大气污染物排放标准要求。
（2）样气不被稀释而直接测量。测量精度较高，可靠性更好。
（3）可采用多组分分析仪，能同时测定SO2和NOx浓度，降低成本。
（4）分析仪显示的气态污染物浓度与输出数据具有一致性（稀释法采样的显示值需要乘以稀释系数）。
（5）便于两点巡检测量。
（6）采用加热采样管线保持样气温度，样气在传输过程中不会冷凝、结露，不影响测量结果。
（7）配置反吹扫系统，定时对取样探头进行内吹扫和外吹扫，防止探头堵塞，维持周期长。
4.2水分测试方法
米东热电厂循环流化床锅炉的燃料主要为煤矸石、电石渣与附近煤矿洗选后的燃用煤，由于入厂煤和煤矸石的湿度变化范围较大，而环保计量要求SO2的排放量为干态，故烟气湿度测量尤为重要。
烟气湿度测量目前较多是采用电容法，其测量较易实施，但校验较繁，测量结果易产生分歧，使用寿命也较短，目前在稀释法中使用较多。考虑到米东热电厂的处在城市边的具体情况，采用干湿氧法测量水分，此法通过分别测量湿烟气和干烟气中的氧含量，然后再计算出烟气中的水分。目前此方法在加热直接抽取法中应用较多，其校验十分方便，也符合环保规范要求。
4.3 CEMS的主要配置
（1）SO2、NOx采用1台进口红外线分析仪，该分析仪灵敏度高、反应时间短、抗干扰能力强，可一机多用，1台红外线分析仪可同时测定SO2和NO的浓度。由于分析仪表是系统中最重要的仪器，因而选用进口仪表，以确保测量精度与稳定性。
（2）烟尘仪选用进口的闪烁信号监测仪。当粉尘穿过由发射器发出的检测光束时，会暂时挡住光线，使得接收光线产生波动，产生与粉尘浓度成正比的闪烁调制信号，调制信号经放大和AD模数转换，由微处理器将其转换成粉尘的浓度数据输出。这种仪器在国外已普遍采用，技术成熟，且与重量法有很好的一致性，可以保证烟尘测量的准确性。由于主要部件安装在烟道外部，并配以吹扫系统，有效地延长了窗口污染周期（其窗口污染达91%仍能正常工作），实际应用较为方便。
（3）数据处理系统（DAS）由制造商根据厂方要求（信息传输到DCS）及其相关部门有关标准实施。
4.4 CEM系统主要部件功能
气体采样探头轮流对测点1和测点2的烟气进行适时采样，采集的样气经处理系统过滤、除水后进入SO2、NO分析仪表进行测量并输出，在此过程中，反吹扫系统也同时交替对测点2和测点1的探头进行内外反吹扫，保持取样系统的畅通，由于采用内外反吹扫系统，使得系统能够长期稳定工作。
数据处理子系统（DAS）将完成分析仪器、氧表、流量计、温度等检测仪表输出信号的采集、数据处理、存储、显示、记录、统计、打印、查询检索等功能，自动生成各种类型报表，并同时进行信号传输或通讯。
DAS接口分别输出并连接到相应的DCS口，目前DAS与DCS的连接能为操作人员提供脱硫状况的参考数据和运行故障信息。
结论
CEMS作为一个多参数、多用途的环保在线仪表监测系统，必需按照技术规范精细操作，精心维护、出现故障及时处理且善于总结，备足备件。特此说明，涉及到环保设备，响应时间非常重要。作为第三方运营单位或者企业来说，备品备件的充足至关重要。针对YDZX-01CEMS系统建议准备如下备件：风机滤芯、风机、工控机主板、AD卡、DA卡、24V电源、氘灯电源板、氘灯、CPU板、CPU控制板、光谱仪电源板、光谱仪底板、串口板、氧化锆传感器、氧化锆变送器等，以上仅供同业者参考。
参考文献：
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[4]梁敏英.脱硫烟气连续监测CEMS系统的故障处理及改造[J].科技创新与应用，2017（24）：3～4.
论文作者:曹靖
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：烟气论文; 测量论文; 系统论文; 污染物论文; 浓度论文; 数据论文; 锅炉论文; 《电力设备》2018年第32期论文;