摘要：介绍了CEMS烟气排放连续监测系统的结构和工作原理，并对CEMS系统使用过程中出现的取样预处理系统、反吹系统、粉末测量值大、烟气排放量计算、定期维护等问题进行了分析，提出了解决方案。
关键词：CEMS结构原理; 故障分析；排放量关键值
中图分类号：TM621
我国高度倡导节能减排，由于经济快速发展，由燃煤排放的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）急剧增加，造成严重的环境污染，随着国家环保部门对烟气排放要求的提高，以及核查力度的加大，CEMS的稳定性和准确性显得极其重要,直接关系到企业经济效益和社会形象。下面,笔者对所在电厂发电机组脱硫烟煤排放系统典型故障的原因及处理方法加以介绍。
1CEMS系统简介
烟气排放连续监测系统( continuous emissions monitoning sestem,CEMS)由气态污染物(SO2、NOx、CO、CO2)监测,烟尘(颗粒物)监测,烟气参数(流速、温度、压力湿度等)监测,数据采集、传输与处理4个子系统组成。气态污染物采用非分散红外原理进行测量,测量方法为抽取式;烟尘采用激光后散射法测量,烟道单侧安装,通压缩空气保护镜头;CEMS的测量参数进人脱硫装置的分散控制系统(DCS),用于脱硫工艺控制和脱硫效率计算,并通过专门的环保数据采集仪,向当地环保局和省电力调度中心传送环保数据。
2典型故障分析及处理
CEMS系统的绝大部分故障是由预处理系统(取样单元和烟气预处理单元)引起的,维护好预处理系统是保证整套系统稳定的关键所在。
2.1取样管线伴热不良
若要取样管内水以气态形式存在其温度必须保持正130℃左右,由于国电靖远发电有限公司CEMS净烟气温度为76℃左右,烟气的含水量较高,当取样加热管线伴热不良或采样传输过程中由于温度的下降导致水汽的冷凝,取样探头和输气管线的温度能否保持在酸露点以上尤为重要,如果低于酸露点,则因为在输气过程中SO2产生结露损失,使测量结果偏低。因此取样探头及取样管线的温控必须保持在130℃左右。本公司将机械温控器加接触器温控改进为数字表加固态继电器温控,保证了管线伴热可靠。
2.2烟气预处理单元维护不到位
烟气预处理单元中,冷凝装置是关键设备,其制冷温度应保持在5±2℃,冷凝单元的作用是通过样气温度的骤降,使样气温度大大低于其露点温度,分离样气中的水气并把冷凝水排出,尽最大可能地快速降低样气中的含水量并排出,减少烟气和冷凝水之间的接触时间,减少SO2的损失,使进人分析仪的样气为干燥气体。冷凝装置发生故障,一是热烟气通过自然降温,导致烟气内水汽在取样管壁吸附凝结,因无法排出而越积越多;二是由于冷凝器内玻璃热交换管道堵塞或蠕动泵故障以及排水管路堵塞造成抽水不畅,特别是蠕动泵管老化,弹性不能恢复,形成堵塞,造成冷凝水不能及时排出,都会造成烟气中的SO2溶解于水,致使SO2浓度测量值偏低。应经常检查热敏交换单元排水管是否堵塞,蠕动泵排水是否正常。当环境温度达到30℃以上时,冷凝器在高温环境下散热效果差,有可能造成电机过热保护动作而停止工作,冷凝器长期运行在高温环境下,故障率很高,使用寿命也大大降低。将环境温度控制在20±5℃,相对湿度45%-65%,对于降低CEMS的故障率,使之准确测量是极其必要的。
2.3反吹系统故障
反吹系统的作用是保证滤芯正常工作,由于烟气中含有一定量的灰尘,烟气通过滤芯后变成样气,正常的滤芯应尽最大可能地降低烟气中的含尘量,滤芯工作一定时间后必然会堵塞,当压缩空气质量不好时,反吹反而加速滤芯的堵塞并使样气中带入更多的水气,致使样气流量降低,并溶解部分SO2本公司对压缩空气管路做了电伴热,加装了空气过滤器,并定期疏水,保证压缩空气的干燥洁净,将每天自动反吹3次改为每天手动反吹1次。延长了滤芯的更换频率,降低分析仪故障。
3影响排放量的关键值
污染物治理实行“污染者付费”原则,直接关系到企业效益,向环保部门提供的污染排放量数据必须真实准确,保证污染物达标排放。影响排放量的关键值是氧量和流速
3.1氧量
氧量的测量对污染物的折算浓度影响很大,折算浓度是评价烟气污染物是否超标排放的依据。气态污染物折算排放浓度按下式计算：
C折=C实×α/αs （1）
式中:.png)
C折_——折算成过量空气系数为α时的气态污染物排放浓度；
C实_——实测浓度;
α——测点实测的过量空气系数;
αs—— 有关标准中规定的过量空气系数,1.4。
过量空气系数按下式计算:
α=21/21-21-Xo2.png)
（2）
式中, Xo2—— 烟气中氧的体积百分数。
由此可见,必须控制排放烟气的含氧量。烟气含氧量越低,污染物的折算浓度越小
3.2流速
环保部门对企业的排放量气流核算是按照标准干烟量进行,所谓标准干烟气是指按照环保法规定折算为标准工况(温度为0℃(273K),压力为101325Pa)的千烟气来计算排放量。烟道测得的平均流速为V则工况下的湿烟气流量Qs为：
Qs=3600×F×V.png)
（3）
式中：Qs——工况下湿烟气流量，m3/h;
V——测定断面的湿排气平均流速，m/s;
F——测定断面的面积，m3。
标准状态下干烟气流量Qm为：
Qm= Qs×273/273+ts×Bn+Ps/101325×（1-Xsw）
式中：Qm——标准状态下干排烟气流量，m3/h；
Bn——大气压力，Pa；
Ps——烟气静压，Pa；
ts——烟气温度，℃；
Xsw——烟气中水分体积百分比，%。
由以上式(3)和式(4)可看出，烟气流速V正比与标干烟气量Qm。本公司CEMS烟气流速用热式流量计测量，定期清理热式流量计探针积灰才能保证流速测量的准确。从而保证标干烟气流量数据准确上传。
4定期维护
4.1取样探头
每三个月检查一次探头过滤器，如滤芯严重塞或裂缝请及时清洗或更换。如果在不安装探头过滤器的情况下使用取样探头，会导致探头及采样管线的严重堵塞，清洗非常困难。
4.2采样管线
通常为免维护，要注意不要使重物体压在管线上或被人员踩踏，以避免内部取样管与加热带接触而造成取样管损坏。
4.3气体制冷器
气体冷凝器维护量很小，应每6个月更换一次安装在制冷器下端的动泵泵管。如果观察到在制冷腔有粉尘物时，可采用人工用水清洗的方法进行处理。
4.4取样泵
当采样气体流量降低时，应检查取样泵膜片。如需要请予清洗或更换。应每半年检查并更换一次
5结束语
根据对CEMS系统运行维护得出的经验，只要加强预处理系统的日常和定期维护，确保样气预处理系统工作正常，分析仪故障率会大幅下降，在掌握其使用方法的同时，要提高问题的故障判断和处理水平，缩短处理问题的时间，避免企业因烟气排放向题遭受经济损失。
参考文献：
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[3]国家环境保护总局/国家质量监督检验检疫总局好工GB1322-2003，火电厂大气污染物排放标准[S]北京:中国环境科学出版社，2003
论文作者:陶海涛
论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/7
标签：烟气论文; 流速论文; 污染物论文; 反吹论文; 系统论文; 排放量论文; 测量论文; 《中国电业》2019年第20期论文;