固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問(wèn)題探討

梅昌利

（中石化滄州分公司，河北滄州061000）

1 引言

CEMS即“Continuous Emission Monitoring System”的簡(jiǎn)稱(chēng)，意即“煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。其主要作用是監(jiān)測(cè)燃煤、燃油、燃?xì)庖约懊摿蛎撓跹b置等釋放的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、濕度和流量等污染物，為環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、排污收費(fèi)、污染物治理、改善大氣質(zhì)量以及實(shí)施污染物總量排放控制提供可靠的依據(jù)。

滄州煉化全廠(chǎng)主要有2種CEMS系統(tǒng)，如表1所示。

表1 滄州煉化全廠(chǎng)2種CEM S系統(tǒng)對(duì)比

從2014年第一套CEMS安裝以來(lái)，出現(xiàn)了選型、安裝、維護(hù)及工藝運(yùn)行等各方面問(wèn)題，希望這些問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決對(duì)石油化工行業(yè)其他CEMS系統(tǒng)使用有借鑒意義。

2 CEM S系統(tǒng)的問(wèn)題及解決辦法

2.1 數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)不穩(wěn)定

一段時(shí)間以來(lái)，CEMS系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是上傳到環(huán)保部門(mén)平臺(tái)的數(shù)據(jù)經(jīng)常偶發(fā)性丟失。經(jīng)過(guò)檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)數(shù)采儀天線(xiàn)安裝在分析儀機(jī)柜內(nèi)部，造成移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)衰減嚴(yán)重，通信間歇中斷，這是數(shù)據(jù)丟失的主要原因。將數(shù)采儀天線(xiàn)更換為2m以上延長(zhǎng)線(xiàn)的天線(xiàn)后，安裝到小屋外露天處，此問(wèn)題大幅度降低，基本不再出現(xiàn)。

2.2 數(shù)據(jù)偏差大

2.2.1 遠(yuǎn)程執(zhí)法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)偏差大

初步判斷管路中水汽對(duì)SO2吸附，造成校準(zhǔn)結(jié)果誤差大?？梢圆扇∫韵麓胧海?）加配全系統(tǒng)反吹管路，定期對(duì)整條管路反吹，減少管路內(nèi)水分殘存；（2）安裝樣氣除水系統(tǒng)，樣氣采出后先進(jìn)行脫水處理；（3）遠(yuǎn)程標(biāo)定廠(chǎng)家重新敷設(shè)獨(dú)立樣氣管路。

通過(guò)這些措施，基本解決了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與CEMS系統(tǒng)SO2數(shù)據(jù)偏差大的問(wèn)題。

2.2.2 CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常偏高

某CEMS系統(tǒng)某日發(fā)現(xiàn)SO2含量逐步升高到約130mg/m3，其他值如NOx、氧含量等沒(méi)有明顯變化。通過(guò)便攜式煙氣測(cè)量?jī)x直接測(cè)量煙氣SO2含量，顯示約10mg/m3，排除了工藝原因。更換分析儀，另一臺(tái)分析儀也顯示約130mg/m3，排除了分析儀的問(wèn)題。然后降低電伴熱溫度，從120℃降低到80℃，SO2逐步降低到約100mg/m3；繼續(xù)降低到60℃，SO2降低到約30mg/m3，找到了SO2升高的主要因素，逐項(xiàng)排查發(fā)現(xiàn)汽水分離器是造成此次SO2異常的原因。此設(shè)備的功能是將煙氣中水和雜質(zhì)分離。將此設(shè)備拆除后，分析儀SO2迅速?gòu)募s100mg/m3恢復(fù)到20mg/m3。此設(shè)備已工作4年，累積了大量煙氣中的雜質(zhì)，當(dāng)煙氣溫度低時(shí)，對(duì)煙氣測(cè)量影響不大；當(dāng)煙氣溫度升高時(shí)，這些雜質(zhì)（主要是硫化物）氣化后帶入分析儀，造成分析儀測(cè)量數(shù)值變大。

2.3 采樣管堵塞

冬季溫度低，容易發(fā)生采樣管路堵塞，主要表現(xiàn)氧含量異常，各項(xiàng)數(shù)據(jù)折算值偏高，疏通后數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。堵塞的主要原因是伴熱線(xiàn)伴熱效果不足（至少全管路120℃）或者伴熱線(xiàn)未完整覆蓋整個(gè)取樣管。同時(shí)，分析儀排液口保溫不到位也容易造成分析儀發(fā)生堵塞故障。日常檢查十分關(guān)鍵，可以采用紅外成像儀檢查伴熱管路工作情況，提前做出預(yù)防性整改。

2.4 SO2示值在氧含量低時(shí)異常偏高

焦化裝置F102加熱爐因熱效率提升項(xiàng)目，氧含量控制從約2%降到1%，CO含量從0升高到1×10-4，熱效率提高了約0.5%，效果顯著。但安裝CEMS系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)氧含量不能低于3%，不然必然出現(xiàn)SO2超標(biāo)，但是通過(guò)多次手工測(cè)量發(fā)現(xiàn)此時(shí)SO2并不超標(biāo)。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定CEMS系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體反應(yīng)正常。研究發(fā)現(xiàn)CEMS系統(tǒng)利用紅外吸收光譜原理來(lái)測(cè)定各類(lèi)氣體，一般情況下比較準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速。當(dāng)加熱爐氧含量降低到2%以下時(shí)，爐膛內(nèi)即會(huì)產(chǎn)生CO，同時(shí)，瓦斯燃料中會(huì)殘留CH4，這2種氣體都會(huì)對(duì)SO2測(cè)量有干擾，造成SO2含量偏大。

為了證實(shí)以上判斷，對(duì)焦化裝置F102加熱爐CEMS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量比對(duì)試驗(yàn)。將一臺(tái)紫外差分吸收光譜原理的CEMS系統(tǒng)串聯(lián)到紅外吸收光譜原理的CEMS系統(tǒng)中，通過(guò)調(diào)節(jié)加熱爐進(jìn)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)爐膛氧含量，圖1是2臺(tái)系統(tǒng)不同氧含量下對(duì)應(yīng)SO2測(cè)量值。

圖1 紅外吸收與紫外吸收原理CEM S系統(tǒng)SO2示值在不同氧含量下差異

由圖1可知，當(dāng)氧含量降低時(shí)，紅外吸收光譜原理的CEMS系統(tǒng)SO2測(cè)量值直線(xiàn)上升，很快到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)（100mg/m3），這樣就造成加熱爐氧含量控制范圍小，而且效率不是最優(yōu)化（約1%為最優(yōu)）。紫外吸收原理CEMS系統(tǒng)SO2測(cè)量值變化不大，從4.26 mg/m3增加到15.1mg/m3都在正常范圍內(nèi)，允許加熱爐繼續(xù)降低氧含量，直到達(dá)到最優(yōu)效率。同時(shí)，紫外吸收原理CEMS系統(tǒng)對(duì)水蒸氣干擾表現(xiàn)良好，能極大地降低因煙氣預(yù)處理系統(tǒng)除水效果變差引起的測(cè)量問(wèn)題。

通過(guò)比較2種分析儀的測(cè)量效果，確定采購(gòu)CEMS系統(tǒng)時(shí)選用紫外吸收原理CEMS系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)有很多廠(chǎng)家都能研制、生產(chǎn)、集成此類(lèi)CEMS系統(tǒng)，滿(mǎn)足使用需要。

2.5 設(shè)備驗(yàn)收不通過(guò)

此問(wèn)題主要出現(xiàn)在CEMS系統(tǒng)提標(biāo)改造后。因原CEMS系統(tǒng)部分關(guān)鍵儀器不滿(mǎn)足超低排放檢測(cè)要求，需更新改造。此時(shí)，若新更新的設(shè)備與原設(shè)備型號(hào)偏差較大時(shí)，容易出現(xiàn)改造不能通過(guò)環(huán)保部門(mén)驗(yàn)收的情況。所以更新改造最好先取得環(huán)保部門(mén)同意，并且更新的設(shè)備型號(hào)取得獨(dú)立的環(huán)保認(rèn)證或與未更新的設(shè)備組成的CEMS系統(tǒng)一起取得環(huán)保認(rèn)證[1]。

2.6 其他環(huán)保檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

2.6.1 站房及采樣平臺(tái)不符合面積要求

根據(jù)規(guī)范要求檢測(cè)站房若僅放置單臺(tái)機(jī)柜，面積應(yīng)≥2.5m×2.5m。若要放置多套分析儀表的，每增加一臺(tái)機(jī)柜，站房面積應(yīng)至少增加3m2。

在選型、采購(gòu)階段最好就確定站房面積，考慮到分析儀至少一臺(tái)機(jī)柜，環(huán)保部門(mén)會(huì)安裝遠(yuǎn)程執(zhí)法檢查系統(tǒng)，可設(shè)置為12m2。

2.6.2 全部CEMS系統(tǒng)小屋及采樣平臺(tái)增設(shè)視頻監(jiān)控

這也是規(guī)范及管理所要求的必要措施，在追溯問(wèn)題時(shí)必須使用的工具。一般要求視頻記錄周期在半年以上，具有聯(lián)網(wǎng)功能。

2.6.3 除水或除雜質(zhì)的設(shè)備對(duì)測(cè)量數(shù)值影響較大

此項(xiàng)問(wèn)題涉嫌數(shù)據(jù)作假并違法，所以選擇除水或除雜質(zhì)的方案時(shí)一定要慎重。盡量選擇成熟、可靠，且經(jīng)過(guò)環(huán)保部門(mén)認(rèn)可的方案，如冷凝法?；蛘卟挥贸O(shè)施，直接采用全程高溫方案測(cè)量，避免出現(xiàn)水汽對(duì)測(cè)量數(shù)值有影響。

3 結(jié)語(yǔ)

CEMS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行不只是要在設(shè)備運(yùn)維上做工作，還要研究選型、安裝、更新等各項(xiàng)工作。同時(shí)，在做任何運(yùn)維時(shí)一定要依法合規(guī)，且留下記錄。只有這樣才能做好CEMS系統(tǒng)管理工作。