燃煤鍋爐CEMS煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

CEMS煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、性能、安裝和試驗(yàn)等方面的技術(shù)要求，均符合國(guó)家HJ75-2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》、HJ76-2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》及有關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范要求。
本系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)組成，其中氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的預(yù)處理單元、分析單元和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)安裝在機(jī)柜內(nèi)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)二氧化硫濃度（SO2）、氮氧化物濃度（NOx）、氧含量（O2）等參數(shù)的濕基值、干基值和折算值，以及根據(jù)顆粒物（粉塵）濃度、煙氣溫度、壓力、流速等多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)排放率、排放總量等，并能對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、遠(yuǎn)程故障診斷、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，實(shí)現(xiàn)了工作現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人值守。整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)范圍廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、運(yùn)行成本低，同時(shí)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，組合方便，根據(jù)客戶需求有所增減；并且能夠與企業(yè)內(nèi)部的DCS和環(huán)保部門的數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊。

煙氣排放是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要組成部分，直接關(guān)系到空氣質(zhì)量和生態(tài)健康。為了滿足環(huán)保要求，煙氣CEMS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控?zé)煔馀欧拧Ｈ欢?，在?shí)際運(yùn)行中，煙氣CEMS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能會(huì)遇到各種問(wèn)題。本文將匯總并分析這些常見(jiàn)問(wèn)題，同時(shí)提出相應(yīng)的規(guī)范要求和核查方法，以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。


一、采樣和預(yù)處理單元
1.1采樣點(diǎn)位
u常見(jiàn)問(wèn)題：
流速和顆粒物采樣點(diǎn)位于煙道彎頭、閥門、變徑管處、彎道或前后直管段不足。
影響：
這些位置流場(chǎng)不穩(wěn)定，流速和顆粒物濃度無(wú)規(guī)律劇烈波動(dòng)。
規(guī)范要求：
1.應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段和煙道負(fù)壓區(qū)域。
2.距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍煙道直徑，距上述部件上游方向不小于兩倍煙道直徑處。
核查方法：
現(xiàn)場(chǎng)觀察。備注：采樣點(diǎn)位對(duì)氣態(tài)污染物的影響較小，但也應(yīng)盡量滿足HJ/T75—2007規(guī)范中“距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于兩倍煙道直徑，以及距上述部件上游方向不小于0.5倍煙道直徑處”的要求。


煙氣在線監(jiān)測(cè)采樣等安裝點(diǎn)位
u常見(jiàn)問(wèn)題：
采樣點(diǎn)設(shè)置在凈煙道，但旁路煙道未安裝煙氣流量和煙溫監(jiān)測(cè)裝置。
影響：
旁路開(kāi)啟情況無(wú)法有效監(jiān)控。
規(guī)范要求：
1.固定污染源煙氣凈化設(shè)備設(shè)置有旁路煙道時(shí)，應(yīng)在旁路煙道內(nèi)安裝煙氣流量連續(xù)計(jì)量裝置。
2.應(yīng)在旁路煙道加裝煙氣溫度和流量采樣裝置。
核查方法：
1.現(xiàn)場(chǎng)觀察旁路煙道是否安裝了流量和煙溫測(cè)量裝置。
2.開(kāi)啟旁路，觀察DCS和CEMS上流量和煙溫變化情況，凈煙道流量應(yīng)下降，旁路流量應(yīng)上升，旁路煙溫應(yīng)接近原煙氣溫度。
備注：目前，許多燃煤電廠不設(shè)旁路或已取消旁路，不存在此問(wèn)題。但燒結(jié)機(jī)脫硫等仍設(shè)有旁路，需予以關(guān)注。
u常見(jiàn)問(wèn)題：
參比方法采樣孔設(shè)置在CEMS采樣孔上游，或距離CEMS采樣孔較遠(yuǎn)。
影響：
測(cè)定結(jié)果可比性差。
規(guī)范要求：
在煙氣CEMS監(jiān)測(cè)斷面下游應(yīng)預(yù)留參比方法采樣孔，采樣孔數(shù)目及采樣平臺(tái)等按《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》要求確定，以供參比方法測(cè)試使用。在互不影響測(cè)量的前提下，應(yīng)盡可能靠近。
核查方法：現(xiàn)場(chǎng)觀察。
備注：參比方法采樣孔與CEMS采樣孔距離一般控制在1米以內(nèi)。
u常見(jiàn)問(wèn)題：
顆粒物采樣孔設(shè)在氣態(tài)污染物采樣孔的上游。
影響：
顆粒物監(jiān)測(cè)時(shí)需連續(xù)吹掃，吹掃空氣會(huì)使氣態(tài)污染物被稀釋，監(jiān)測(cè)結(jié)果偏低。
核查方法：現(xiàn)場(chǎng)觀察。
備注：采樣孔的正確布置順序?yàn)椋貉責(zé)煔饬鲃?dòng)方向，依次布置氣態(tài)污染物、溫度壓力流速、顆粒物采樣孔。相互距離不小于0.5米。
1.2采樣管路
u常見(jiàn)問(wèn)題：
1.采樣管線未全程伴熱。
2.采樣探頭加熱溫度或采樣管線伴熱溫度不足。
影響：
導(dǎo)致采樣管內(nèi)煙氣溫度低于露點(diǎn)，水汽結(jié)露，二氧化硫溶于水中，加大測(cè)量誤差，使測(cè)定結(jié)果偏低
核查方法：
1.觀察采樣管線，是否全程伴熱。
2.用手觸碰采樣管線，感覺(jué)是否有溫度異常偏低的部分。
3.檢查采樣管兩端，恒功率伴熱管是否預(yù)留1米伴熱帶。
4.檢查探頭加熱溫度（溫度顯示儀表在采樣探頭旁或分析儀機(jī)柜內(nèi)），一般加熱溫度不低于160℃。
5.檢查伴熱管伴熱溫度（溫度顯示儀表在分析儀機(jī)柜內(nèi)），一般伴熱溫度不低于120℃。
備注：
1.只有完全抽取法（包括熱濕法和冷干法）儀器使用伴熱管。稀釋抽取法不需要伴熱，但探頭需要加熱。
2.采樣探頭加熱溫度和伴熱管伴熱溫度需根據(jù)煙氣露點(diǎn)溫度確定，必須保證能夠?qū)煔饧訜岬铰饵c(diǎn)溫度以上。對(duì)垃圾焚燒尾氣等露點(diǎn)溫度較高的煙氣，采樣探頭加熱溫度和伴熱管溫度宜設(shè)置更高的溫度，一般不低于180℃。
3.根據(jù)對(duì)某型伴熱管實(shí)際試驗(yàn)，裸露管段長(zhǎng)在30厘米時(shí)，煙氣溫度降低可達(dá)70℃左右；裸露管段長(zhǎng)在60厘米時(shí)，可達(dá)90℃左右。也就是說(shuō)，裸露管段長(zhǎng)度超過(guò)60厘米時(shí)，煙氣溫度已經(jīng)降低至接近室溫。在此過(guò)程中，將產(chǎn)生大量冷凝水，吸收煙氣中的二氧化硫，使測(cè)定結(jié)果偏低。在二氧化硫濃度較低時(shí)，對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響更大（如普通濕法脫硫煙氣濃度低于50ppm時(shí)，二氧化硫損失率可達(dá)10%甚至更高）。因此，在安裝過(guò)程中，應(yīng)盡量縮短采樣管裸露管段的長(zhǎng)度。


冷凝器（三級(jí)過(guò)濾二級(jí)冷凝）
u常見(jiàn)問(wèn)題：
采樣管形成U型管段。
影響：
冷凝水易蓄積在U型管段，加大測(cè)量誤差，使氣態(tài)污染物測(cè)定結(jié)果偏低。
核查方法：
現(xiàn)場(chǎng)觀察。
1.3預(yù)處理
u常見(jiàn)問(wèn)題：
顆粒物測(cè)量?jī)x鏡片、氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭未正常反吹。
影響：
不正常反吹將導(dǎo)致顆粒物測(cè)試儀鏡片污染，使?jié)舛绕?；氣態(tài)污染物采樣探頭和皮托管探頭堵塞，數(shù)據(jù)異常，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。
核查方法：
1.觀察平臺(tái)上顆粒物測(cè)量?jī)x反吹風(fēng)機(jī)葉片是否轉(zhuǎn)動(dòng)，聽(tīng)風(fēng)機(jī)是否有運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音，用手感覺(jué)風(fēng)機(jī)是否振動(dòng)，判斷風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)行。
2.觀察平臺(tái)上氣態(tài)污染物探頭和皮托管探頭反吹管是否正常連接，平臺(tái)上反吹氣閥門是否打開(kāi)。
3.觀察監(jiān)測(cè)站房?jī)?nèi)或平臺(tái)上反吹氣源壓力表，壓力一般在0.4~0.7MPa。
備注：
1.需反吹的部件包括3個(gè)：顆粒物測(cè)量?jī)x鏡片、氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭。
2.顆粒物測(cè)量?jī)x鏡片采用連續(xù)反吹。
3.氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭為脈沖式反吹，反吹周期一般為4~8小時(shí)，每次反吹時(shí)間為2~5分鐘。
4.氣態(tài)污染物探頭反吹時(shí)，二氧化硫和氮氧化物濃度降低，氧含量增高。
5.皮托管全壓反吹時(shí)，壓力顯示為滿量程。靜壓反吹時(shí)，壓力顯示為零。
6.目前一般均對(duì)反吹時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行了屏蔽。如屏蔽，在CEMS和DCS歷史數(shù)據(jù)中查詢分鐘數(shù)據(jù)時(shí)，可觀察到反吹期間濃度、流速保持一固定值（如前5分鐘均值）。如未屏蔽，可觀察到有二氧化硫和氮氧化物濃度、流速（靜壓反吹）周期性波谷，氧含量、流速（全壓反吹）周期性波峰。
7.反吹氣源一般由監(jiān)測(cè)站房?jī)?nèi)的空壓機(jī)提供，壓縮空氣經(jīng)管路輸送至平臺(tái)后分3路，分別供給顆粒物測(cè)量?jī)x鏡片、氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭進(jìn)行反吹。
部分企業(yè)有自備氣源，不需配備空壓機(jī)。部分顆粒物測(cè)量?jī)x鏡片吹掃由平臺(tái)上風(fēng)機(jī)直接反吹。反吹氣源壓力在0.4~0.7MPa。
u常見(jiàn)問(wèn)題：
氣態(tài)污染物采樣探頭內(nèi)濾芯、預(yù)處理機(jī)柜內(nèi)濾芯長(zhǎng)期未更換，導(dǎo)致濾芯失效。
影響：
濾芯堵塞，導(dǎo)致采樣流量降低，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。
規(guī)范要求：
一般不超過(guò)3個(gè)月更換一次采樣探頭濾芯。
核查方法：
1.查看氣態(tài)污染物采樣探頭濾芯表面是否粉塵過(guò)大。
2.查看機(jī)柜濾芯是否變形、變色，表面有無(wú)大量粉塵。
備注：被測(cè)氣體進(jìn)入分析儀表前，需過(guò)濾去除粉塵和水蒸氣，依次為：氣態(tài)污染物采樣探頭內(nèi)的陶瓷或不銹鋼過(guò)濾器，預(yù)處理機(jī)柜內(nèi)1~2處過(guò)濾器。正常情況下，分析儀采樣流量一般在1~2L/分鐘。

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測(cè)SO2、NOX、02、顆粒物濃度、煙氣溫度、壓力、流速、濕度等多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)排放率、排放總量等。

系統(tǒng)由氣態(tài)污染物（SO2、NOX、02等）監(jiān)測(cè)、顆粒物監(jiān)測(cè)、煙氣參數(shù)（溫度、壓力、流速、濕度等）監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)采集與處理4個(gè)必選子系統(tǒng)組成。

氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)采用抽取式冷凝法，其原理是利用紫外差分法測(cè)量煙氣中的SO2、NOX含量，通過(guò)電化學(xué)法測(cè)量濕氧含量，然后通過(guò)干濕轉(zhuǎn)化計(jì)算出SO2、NOX、02的干煙氣濃度。

顆粒物監(jiān)測(cè)采用激光后散射法，煙氣的溫度采用溫度傳感器測(cè)量，煙氣壓力采用壓力傳感器測(cè)量，煙氣流速采用皮托管測(cè)量；煙氣的濕度采用阻容法院里測(cè)量，將所有的測(cè)量信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。

輸出處理系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、遠(yuǎn)程故障診斷、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，實(shí)現(xiàn)了工作現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人值守。整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)范圍廣，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，組網(wǎng)靈活，運(yùn)行成本低，同時(shí)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，組合方便，并且能夠完全滿足與企業(yè)內(nèi)部的DCS系統(tǒng)和環(huán)保部門的數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊的要求。



監(jiān)測(cè)參數(shù)：

在線監(jiān)測(cè)因子：SO2、NOX、O2、煙塵、溫度、壓力、流速、濕度



監(jiān)測(cè)方法：

煙氣采樣方法：抽取式冷干法

SO2、NOX監(jiān)測(cè)方法：紫外差分光學(xué)吸收光譜法

O2監(jiān)測(cè)方法：電化學(xué)法

煙塵測(cè)量方法：激光后散射法

溫度測(cè)量方法：溫度傳感器（鉑電阻）

壓力測(cè)量方法：壓力傳感器

流速測(cè)量方法：差壓法（皮托管）

濕度測(cè)量方法：阻容法