脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測技術(shù)分析

摘要：現(xiàn)有的脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)由多種分結(jié)構(gòu)組成而成，如顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)。文章主要對脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)日常管理工作當(dāng)中的問題進(jìn)行分析，從而進(jìn)行歸納，為實際工作提供參考。

關(guān)鍵詞：脫硫煙氣；連續(xù)在線；多污染物監(jiān)測；CEMS數(shù)據(jù)

中圖分類號：X84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）29-0084-03

1 脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)介紹

國華錦能公司#1煙氣在線系統(tǒng)于2006年9月正式投入使用，最后一臺#4機(jī)組煙氣在線系統(tǒng)于2008年5月投入使用，有4套連續(xù)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)組成為顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)，監(jiān)測方式采取采樣測量和直接測量，功能主要有測定煙氣中污染物濃度，記錄顯示和處理輸出，其中煙塵監(jiān)測子系統(tǒng)有煙塵測量儀（美國ESC P-5C），氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)由煙氣采樣器（廈門格瑞斯特環(huán)保公司GSP）、污染物分析儀（西門子U23）（SO2、NOx、CO、CO2、HG等）、校驗標(biāo)準(zhǔn)氣體、零氣、冷凝器（德國比勒雙通道EGK1/2-03）等組成，煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)由煙氣流速（青島科迪博電子科技有限公司KDB-PTF）、溫度（美國-KURZ 454FT-16-MT）、濕度（南京埃森HMS545W）、壓力（康寧測控儀器儀表工程有限公司KYB18G01M1P1C2）測量儀表組成，系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)由系統(tǒng)控制器（西門子S7-200）、遠(yuǎn)程輸出接口（一進(jìn)四出隔離分配器）、數(shù)據(jù)采集處理裝置（交大長天山珍II型）組成，主要功用為顯示、存儲、打印、傳輸?shù)?。脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布圖如圖1所示：

圖1

固態(tài)污染源煙氣CEMS系統(tǒng)中，監(jiān)控顆粒物和煙氣參數(shù)（溫度壓力流速濕度）的儀器均以直接測量為主，監(jiān)控氣態(tài)污染物的儀器以完全抽取法為主。

氣態(tài)污染物取樣原理如圖2所示：

圖2

2 脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的發(fā)展，污染源自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)取得了很大的成績，在環(huán)保形勢日益嚴(yán)重的今天，新標(biāo)準(zhǔn)即將實施，如何查找環(huán)保設(shè)備存在的問題，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性是擺在環(huán)保工作面前的首要任務(wù)。

2.1 第一部分：直接抽取系統(tǒng)

對于氣態(tài)污染物距離彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于2倍煙道直徑，上游方向不小于0.5倍煙道直徑處；常見問題是采樣探頭堵塞、采樣管路漏氣、采樣流量降低、除水系統(tǒng)效率降低、過濾元部件失效等，解決這樣問題的前提是了解系統(tǒng)的組成和類型，檢查設(shè)備安裝位置、安裝質(zhì)量，檢查采樣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、反吹清潔系統(tǒng)、測量系統(tǒng)的工作狀態(tài)。首先保證測量系統(tǒng)取樣位置在規(guī)定的地方，設(shè)備一定是適合電廠工況測量的，質(zhì)量和性能是可靠的，對設(shè)備易損耗點(diǎn)熟悉掌握，嚴(yán)格執(zhí)行定期工作；其次在取樣過程中溫度、吹掃、冷凝系統(tǒng)應(yīng)工作正常，取樣管溫度在160℃以上，吹掃系統(tǒng)壓力正常，冷凝器溫度為4℃，蠕動泵管有彈性無分裂現(xiàn)象；最后就是測量系統(tǒng)，分析儀故障見圖3：

圖3

要先選擇設(shè)備具備環(huán)保認(rèn)證資質(zhì)，標(biāo)定工作要定期進(jìn)行。

2.2 第二部分：直接測量系統(tǒng)

對于固態(tài)顆粒物和流速裝置等采樣點(diǎn)應(yīng)選擇在垂直管段和煙道的負(fù)壓區(qū)域，距離彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍煙道直徑，上游方向不小于2倍煙道直徑處；主要存在問題是鏡片灰塵堆積、監(jiān)測孔堵塞。在現(xiàn)場維護(hù)中發(fā)現(xiàn)對于直接測量系統(tǒng)現(xiàn)場的安裝位置比抽取式測量系統(tǒng)要求更為嚴(yán)格，尤其關(guān)鍵，小小的紊流就會造成很大數(shù)值波動，更嚴(yán)重的就會造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，縮短了設(shè)備使用壽命和更換周期。

2.3 第三部分：附加的設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)是嚴(yán)格且苛刻的，我們關(guān)注的都是主要污染物，主要設(shè)備情況，輔助的設(shè)備如：設(shè)備的電源、UPS、隔離分配器、數(shù)采儀、PLC等都是我們應(yīng)該加以重視的，檢修時候電源跳閘（見圖3）、瞬間斷電時UPS的運(yùn)行情況、隔離分配器輸出情況、數(shù)采儀連續(xù)運(yùn)行情況等必須是輔助設(shè)備安全、可靠的情況下才能關(guān)注主設(shè)備運(yùn)行狀況，才能將環(huán)保污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

3 脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)工作流程

脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程大致包含了采樣、測量、數(shù)據(jù)傳輸及控制維護(hù)四個部分。

采樣環(huán)節(jié)，主要由相應(yīng)的探頭，在采樣區(qū)域的煙道上方，連續(xù)性抽取區(qū)域內(nèi)煙氣，通過初次過濾，使用專用的管線對其進(jìn)行加熱，在煙氣溫度到達(dá)150℃左右時，采取保溫措施，將其輸送，從而避免在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)結(jié)露情況，降低采樣結(jié)果的真實性。煙氣運(yùn)輸?shù)竭_(dá)后，將其送入煙氣預(yù)處理裝置，使得煙氣充分過濾、干燥后冷凝，并針對冷凝處理后煙氣的腐蝕性殘液進(jìn)行收集，最后將干燥完成后的潔凈煙氣送往氣體分析設(shè)備進(jìn)行檢測。

在脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)中，一般多使用紫外線法或者不分光式紅外法對煙氣中SO2的濃度進(jìn)行檢測，用非分散紅外發(fā)和不分光紅外法兩種方式對煙氣中的CO及NOx兩類煙氣成分進(jìn)行檢測，使用電化學(xué)法對煙氣的氧含量進(jìn)行測量，針對煙塵含量使用濁度法，針對煙氣流速使用皮托管法，針對空氣濕度使用計算法及露點(diǎn)法。通過不同方法，充分掌握煙氣中各類成分的含量，為脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)提供參考。

數(shù)據(jù)的傳輸過程中，將之前所分析的煙氣中SO2、CO、O2、NOx等成分的含量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備，使用有線及無線等技術(shù)手段，給監(jiān)控的終端設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有廣泛使用到的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，包括GPRS、光纖、3G網(wǎng)絡(luò)等，所有的通信技術(shù)，其通信協(xié)議均滿足最新的《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》。

數(shù)據(jù)的控制維護(hù)過程中，主要利用脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)的對應(yīng)可編程邏輯控制器以及工業(yè)控制中常用到的計算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行工作。針對監(jiān)測對象煙氣，每天定時定量使用探頭進(jìn)行采樣，并使用壓縮空氣采取反吹掃措施，針對煙氣的加熱、伴熱以及冷凝等相關(guān)裝置也需要控制其溫度，而針對煙氣處理系統(tǒng)中的電磁閥部分則通常使用邏輯控制，針對煙氣成分的分析設(shè)備及各種測量手段還需要額外判定其是否準(zhǔn)確。

4 脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行過程分析

脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行過程主要包含了啟動、投入運(yùn)行及停機(jī)三個部分。每一部分的工作內(nèi)容又存在相應(yīng)的差別。

在系統(tǒng)啟動之前，應(yīng)該先為機(jī)柜電源的啟動奠定一定基礎(chǔ)，所以一般會先投入采樣探頭與伴熱采樣線兩部分的加熱，確保兩者溫度滿足需求之后再啟動電源，從而充分避免因低溫腐蝕或低溫導(dǎo)致樣本氣體濕度過高導(dǎo)致最終的測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，同時也避免了因氣體濕度過高進(jìn)入樣本分析設(shè)備之后，給設(shè)備帶來損害。

正式投入運(yùn)行之后，一般需要結(jié)合實際情況，相應(yīng)的調(diào)整脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)。比如需要給鍋爐投料時，應(yīng)當(dāng)先把采樣設(shè)備從原油的采樣模式切換成反吹模式，確保設(shè)備的高效運(yùn)行；而遇到電除塵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)較差及需要對鍋爐進(jìn)行吹灰時，相應(yīng)的采樣裝置同樣需要換到反吹模式。另外，考慮到天氣、氣候及季節(jié)等方面的差異，應(yīng)該將伴熱線的控溫設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而使得伴熱溫度符合采樣分析的需要。

系統(tǒng)需要停機(jī)時，不應(yīng)該為了省事而直接將電源關(guān)閉，而必須遵循嚴(yán)格的關(guān)機(jī)順序。首先使用設(shè)備，把采樣針對的氣路排空，使用壓縮空氣，針對伴熱采樣管線，對管線內(nèi)的殘余氣體進(jìn)行反吹處理，從而全面去除殘留，以上工作完成之后，再關(guān)閉氣路的入口，確保不會有新氣體流入，最后關(guān)閉系統(tǒng)電源。而針對脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)中采樣系統(tǒng)及其反吹氣系統(tǒng)，同樣需要按照實際情況適當(dāng)調(diào)整，從而全面進(jìn)行鏡片的清晰和停運(yùn)工作。

5 脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)現(xiàn)狀

脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)在運(yùn)行中常常會遇到測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不足的情況，其主要原因包含了安裝位置不符合規(guī)范、煙塵探頭存在污染、冷凝裝置出現(xiàn)故障、采氣管路破裂泄露以及煙氣的預(yù)處理和設(shè)備維護(hù)工作不夠及時等等，主要表現(xiàn)在污染物的測量濃度數(shù)值比實際情況要低太多、氧含量過高等方面。

針對安裝不規(guī)范問題，應(yīng)該在系統(tǒng)建設(shè)前期就制定嚴(yán)格的規(guī)范，要求建設(shè)單位全面充分地做好安裝工作，如果是技術(shù)改造項目，則可以將相應(yīng)的規(guī)范納入技術(shù)改造內(nèi)容當(dāng)中。針對煙塵探頭的污染問題，應(yīng)該追加安裝額外的反吹裝置，增加清洗探頭的次數(shù)及頻率，在使用時保障光學(xué)窗口的干凈并定期使用專用紙擦拭。針對冷凝裝置故障，需要勤加檢查，確保排水裝置的正常。針對管路泄露，需要以定期反吹配合巡查，保障伴熱溫度的正常。

目前，國內(nèi)絕大多數(shù)脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物系統(tǒng)維護(hù)都以外圍隊伍為主，一定程度上還缺乏自主創(chuàng)新性，在日常管理和運(yùn)營過程中也存在諸多不足，結(jié)合這一情況提出相應(yīng)的解決措施如下：

針對脫硫原料的質(zhì)量驗收，應(yīng)該由電廠或廠礦負(fù)責(zé)監(jiān)督和檢查，并按照層次明確構(gòu)建運(yùn)營維護(hù)工作的責(zé)任主體，確保責(zé)任到人，以嚴(yán)格的運(yùn)營維護(hù)規(guī)范促進(jìn)工作質(zhì)量的提升。為了保證供貨商和運(yùn)營商提供有效服務(wù)，針對運(yùn)營維護(hù)監(jiān)管工作也應(yīng)該加以完善。

針對脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)中CEMS的數(shù)據(jù)分析工作，一方面應(yīng)該綜合觀察溫度、壓力、流速、含氧量等煙氣參數(shù)與污染物濃度的變化關(guān)系；另一方面還應(yīng)該觀察實測濃度、折算濃度、排放總量之間的變化關(guān)系；觀察歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢。

為了保障脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)工作的有序化進(jìn)行，還應(yīng)當(dāng)細(xì)化日常巡檢工作內(nèi)容，主要包含了督促巡檢管理人員定期進(jìn)行備件更換記錄、維護(hù)工作記錄、維修工作記錄等多方面數(shù)據(jù)的錄入更新等多方面工作。通過這一方式，能夠有效提高日常巡檢工作質(zhì)量，從而確保運(yùn)營維護(hù)工作井井有條。

此外，在運(yùn)營維護(hù)管理工作的其他方面，還應(yīng)當(dāng)盡快提高設(shè)備運(yùn)營管理的覆蓋率，促進(jìn)運(yùn)營維護(hù)管理工作的貫徹落實，在運(yùn)營管理維護(hù)體系基礎(chǔ)上配合科學(xué)合理進(jìn)行完善發(fā)展，并配合人工記錄等方式提高手工監(jiān)測

能力。

6 脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)CEMS數(shù)據(jù)分析

針對脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)CEMS數(shù)據(jù)應(yīng)該有著較為全面的分析，主要分析項目包含如下三個方面：

首先，溫度、流量、含氧量變化趨勢的分析以及入口煙氣數(shù)據(jù)與出口數(shù)據(jù)對比兩個部分的重要數(shù)據(jù)分析，屬于CEMS數(shù)據(jù)分析中的常見模式，對于系統(tǒng)日常運(yùn)營維護(hù)管理具有一定的參考作用。

其次，硫劑投放的水量、pH值、風(fēng)量等參數(shù)的歷史變化趨勢和旁路煙道的閥門控制記錄兩個部分。前者是為了對脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物變化情況實現(xiàn)較為全面分析，從而為實際工作提供參考。而后者則屬于日常巡檢記錄工作的一部分，之所以單獨(dú)進(jìn)行，是為了檢測系統(tǒng)的長遠(yuǎn)可持續(xù)化發(fā)展。

最后，脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)CEMS數(shù)據(jù)還應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場對比測試，主要工作內(nèi)容包含現(xiàn)場對比測試等工作內(nèi)容。具體工作內(nèi)容包含了調(diào)節(jié)工況觀察CEMS數(shù)據(jù)變化規(guī)律；手工便攜設(shè)備現(xiàn)場抽測比對；重點(diǎn)不合格或超標(biāo)現(xiàn)場技術(shù)分析和核查；脫硫前后NOx、SO2、O2，脫硫系統(tǒng)對NOx濃度沒有影響等數(shù)據(jù)的因素分析。通過前后NOx變化的相關(guān)性判斷CEMS是否正常工作，借助含氧量、NOx等其他參數(shù)判斷CEMS數(shù)據(jù)與實際是否相關(guān)，通過檢測同時段脫硫系統(tǒng)pH值是否變化、水量是否變化，可判斷出脫硫后SO2測量存在問題；當(dāng)然，也可以借助其他多樣化手段實現(xiàn)對脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測系統(tǒng)CEMS數(shù)據(jù)的監(jiān)控，如圖像監(jiān)控、邊界測量、區(qū)域監(jiān)測等。

7 結(jié)語

隨著脫硫煙氣連續(xù)在線多污染物監(jiān)測技術(shù)的普遍應(yīng)用，該技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了電廠、鋼廠等處采取脫硫措施進(jìn)行排氣控制的重要組成部分，同時也成為了環(huán)保管理部門對工廠等存在煙氣污染的企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督管理的重要手段之一。在實際應(yīng)用過程中，這一檢測技術(shù)系統(tǒng)還具有復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)故障，本文就部分內(nèi)容進(jìn)行了分析探討，并總結(jié)了相應(yīng)的解決措施，希望為其他工作提供有力參考。

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作者簡介：劉婧艷（1983-），女，山西原平人，神華陜西國華錦界能源有限責(zé)任公司工程師，研究方向：電廠熱控自動化。