CEMS系統(tǒng)參數(shù)異常原因分析及處理對(duì)策

張廣嶺

【摘 ?要】介紹了CEMS系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用情況及工作原理、構(gòu)成。重點(diǎn)對(duì)CEMS系統(tǒng)測(cè)量參數(shù)影響最大的兩個(gè)因素進(jìn)行分析，提出對(duì)策，以提高CEMS系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】CEMS;水分;氣密性

1.引言

CEMS，即“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。通過(guò)多年來(lái)對(duì)CEMS系統(tǒng)運(yùn)維，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)氣密性以及水分對(duì)CEMS系統(tǒng)影響極大，對(duì)于分析儀數(shù)據(jù)的有效性有決定性作用，隨著近年來(lái)環(huán)保要求的提高，特別是超凈改造以后，對(duì)于CEMS系統(tǒng)的維護(hù)要求也越來(lái)越高，只有及時(shí)判斷出問(wèn)題所在，才能迅速解決。

2.工作原理及構(gòu)成

2.1煙氣的氣體分析（NOx、02）采樣方法

為直接抽取加熱法。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)已安裝的氣態(tài)污染物CEMS中，直接抽取法大約占70%。直接抽取法可分為冷一干直接抽取和熱一濕直接抽取，冷-干抽取法給出的煙氣濃度為干基，熱濕抽取法給出的煙氣濃度濕基。我國(guó)安裝的基本為冷-干直接抽取法。

2.2系統(tǒng)構(gòu)成

CEMS系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成。氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)氣態(tài)污染物NOx、SO2等的濃度和排放總量;煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要用來(lái)測(cè)量煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力煙氣含氧量等，用于排放總量的計(jì)算和相關(guān)濃度折算;數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和DAS系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)參數(shù)，生成各濃度值對(duì)應(yīng)的干基、濕基及折算濃度，生成日、月、年的報(bào)表，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到環(huán)保部門(mén)。

3.水分對(duì)CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的影響

3.1溫度不足導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常

3.1.1故障現(xiàn)象：凈煙氣吹掃后S02參數(shù)突變，NOx和O2測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

從故障現(xiàn)象看，可能是氣態(tài)污染物煙氣采集和預(yù)處理系統(tǒng)某個(gè)部件工作不穩(wěn)定引起的。因此，對(duì)可疑部件進(jìn)行檢查和處理。經(jīng)過(guò)檢查，模擬量信號(hào)隔離器，吹掃電磁閥分析儀以及PLC模擬量擴(kuò)展模塊工作都正常。就地采樣探頭加熱溫度設(shè)置在理論值130℃，由于濕法脫硫煙氣濕度較大，煙氣中的S02會(huì)不同程度的溶解在冷凝水中。懷疑探頭加熱溫度理論設(shè)計(jì)的偏低，調(diào)高探頭溫度到150℃，故障現(xiàn)象基本消失。說(shuō)明原給定探頭加熱溫度在濕法脫硫中不足以克服煙氣的冷凝水，吹掃后冷凝水被吹掉，不再吸收S0O2，導(dǎo)致參數(shù)變化。探頭溫度提高后，探頭部位無(wú)冷凝水形成，問(wèn)題得以解決。

3.1.2故障現(xiàn)象：原煙氣S02瞬間增大一倍或幾倍，脫硫效率大幅波動(dòng)。

此故障出現(xiàn)偶然性較大，故障現(xiàn)象無(wú)規(guī)律可尋首先懷疑分析儀可能存在故障，在分析儀氣體排出管上再接一臺(tái)備用儀器進(jìn)行監(jiān)視。用空氣對(duì)兩臺(tái)表計(jì)校零，SO2標(biāo)氣校驗(yàn)量程，表計(jì)均合格。當(dāng)測(cè)量值瞬間波動(dòng)時(shí)，兩臺(tái)表均出現(xiàn)此現(xiàn)象，說(shuō)明表計(jì)正常。

將就地采樣探頭溫度調(diào)高到150℃，管線伴熱調(diào)高到160℃，并對(duì)管線和就地采樣探頭進(jìn)行吹掃，觀察故障現(xiàn)象依然存在處理機(jī)柜的氣路若存在漏氣或堵塞也可能發(fā)生測(cè)量參數(shù)的突變，仔細(xì)檢查氣路嚴(yán)密，無(wú)漏氣或堵塞現(xiàn)象。預(yù)處理機(jī)柜的氣路若存在漏氣或堵塞也可能發(fā)生測(cè)量參數(shù)的突變，仔細(xì)檢查氣路嚴(yán)密，無(wú)漏氣或堵塞現(xiàn)象。測(cè)量管線伴熱電阻，發(fā)現(xiàn)其阻值偏低，與計(jì)算值差別較大，延采樣管線檢查，發(fā)現(xiàn)一段管線溫度較低，伴熱不工作，對(duì)該段管線伴熱進(jìn)行處理，恢復(fù)其伴熱功能，由于采樣管線伴熱采取并聯(lián)方式，可能會(huì)出現(xiàn)某段管線熱阻故障的現(xiàn)象，觀察一段時(shí)間，故障現(xiàn)象消失，說(shuō)明管線伴熱不良，煙氣冷凝水干擾測(cè)量參數(shù)的大幅波動(dòng)。

3.2預(yù)處理系統(tǒng)工作效果不佳

除水故障現(xiàn)象：預(yù)處理機(jī)柜過(guò)濾器有水汽，過(guò)濾器濾芯發(fā)黃或表面附著臟物。煙氣預(yù)處理機(jī)柜的冷凝器是整個(gè)煙氣頂處理除水的核心，除水效果不良，冷卻壓縮機(jī)工作性能差，若冷腔溫度超過(guò)5℃或低于1C，高溫?zé)煔獠荒芩查g冷卻，煙氣攜帶水份進(jìn)入過(guò)濾器，析出在玻璃壁內(nèi)。檢査蠕動(dòng)泵泵管是否老化產(chǎn)生裂紋，滾珠是否磨損，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速是否均勻、平穩(wěn)，是否有雜音，當(dāng)冷凝效果較好時(shí)由于蠕動(dòng)泵漏氣導(dǎo)致冷凝水無(wú)法從管路中不斷排出，隨煙氣流動(dòng)進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)，嚴(yán)重影響儀表正常測(cè)量污染物濃度。若泵管老化變形，及時(shí)進(jìn)行更換。儲(chǔ)液瓶中的冷凝水超過(guò)三分之二要及時(shí)傾倒。

3.3 CEMS室內(nèi)溫度過(guò)低

故障現(xiàn)象：分析儀數(shù)據(jù)不變化。就地檢查發(fā)現(xiàn)，該機(jī)柜分析儀樣氣出口管路被靠近墻壁，由于冬季氣溫低導(dǎo)致管路被冷凝水凍結(jié)，分析儀中樣氣不能有效更新，分析數(shù)據(jù)無(wú)變化。打開(kāi)開(kāi)開(kāi)空調(diào)將室溫控制到20攝氏度后正常。

4.氣密性對(duì)CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的影響

4.1管路堵塞導(dǎo)致異常

4.1.1故障現(xiàn)象：樣氣流量低

在氣路完好的前提下，采樣管線堵塞和采樣泵工作不正常是主要原因，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查。同時(shí)還應(yīng)做系統(tǒng)氣密性檢查。旁路閥門(mén)開(kāi)度過(guò)大，導(dǎo)致氣體流量過(guò)低，對(duì)旁路閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整。檢查阻水過(guò)濾器是否堵塞，阻水過(guò)濾器本身對(duì)于樣氣而言阻力較大。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，由于灰塵以及水汽作用，阻力過(guò)大導(dǎo)致流量不能保證可暫時(shí)將疏水過(guò)濾器去掉，確定其是否堵塞。采樣管路堵塞，檢查采樣管線要注意不要使重物體壓在管線上，或人員踩踏，以避免內(nèi)部取樣管與加熱帶親密接觸而造成取樣管損壞，若取樣管損壞，將難以修復(fù)，必須更換。當(dāng)系統(tǒng)在意外的情況下出現(xiàn)取樣管堵塞時(shí)，建議采用壓縮空氣人工的方法對(duì)其清洗疏通，同時(shí)應(yīng)保護(hù)人身安全及系統(tǒng)設(shè)備。當(dāng)采樣氣體流量降低時(shí)，應(yīng)檢查調(diào)節(jié)針閱和取樣泵膜片，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，由于氣體腐以及結(jié)垢，會(huì)導(dǎo)致取樣泵內(nèi)氣路堵基，或者取樣泵膜片磨損。要清洗或更換探頭過(guò)器。探頭過(guò)濾器堵塞的主要原因是反吹不及時(shí)，可以采取增加吹掃頻次進(jìn)行解決。

4.1.2故障現(xiàn)象：02濃度稍高，檢查不到漏點(diǎn)。

出現(xiàn)此類故障，在確認(rèn)氣密性之后，可以判斷是由于采樣探頭、探桿出現(xiàn)堵塞，對(duì)其進(jìn)行疏通即可。CEMS樣氣采集管線一般比較長(zhǎng)，采樣泵的吸力與整個(gè)管路的阻力是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，當(dāng)源頭堵塞后，就會(huì)從整個(gè)管路上最容易吸氣的地方進(jìn)氣，在這種情況下，即使將所有接頭都進(jìn)行緊固，仍然有相對(duì)松的那個(gè)接頭漏氣，故檢查不到漏點(diǎn)。此類故障發(fā)生后，查找原因難度比較大，要徹底檢查堵塞的原因，是由于反吹系統(tǒng)故障還是由于煙氣中煙塵含量大，并制定相應(yīng)的對(duì)策，防止此類故障再次發(fā)生。

4.2管路漏氣導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常

4.2.1故障現(xiàn)象：S02、NOx濃度偏低，濃度偏高或者不變。

出現(xiàn)此種故障，一般是由于管路氣密性不嚴(yán)，空氣漏入導(dǎo)致。同時(shí)對(duì)氣體分析儀器量程進(jìn)行標(biāo)定首先檢查氣密性：將旁路調(diào)節(jié)門(mén)關(guān)到最小，堵住進(jìn)氣管路，檢查機(jī)柜管路的氣密性，若流量接近零，說(shuō)明機(jī)柜管路氣密性良好。反之表明機(jī)柜管路存在漏氣，逐段排查。出、入口02測(cè)量值一般小于8%。比對(duì)二者差值，如果差別比較大（1%以上），則需要檢查采樣管路的氣密性，查看接頭是否存在漏氣，管路是否破損，采樣探頭電磁門(mén)是否漏氣。檢查管路中是否有積水，管壁是否有水珠，尤其是冷凝器出、入口管段。檢查采樣管線是否有彎曲以及伴熱是否良好。懷疑管路中有水，可以采用99%的N2進(jìn)行吹掃。

對(duì)氣體分析儀器進(jìn)行零點(diǎn)和量程校準(zhǔn)。

5防范措施

5.1對(duì)CEMS系統(tǒng)溫度控制點(diǎn)要了然于胸，何處高品，何處低溫要能夠子以保證。并根據(jù)環(huán)境溫度的變化及時(shí)予以調(diào)整，保證系統(tǒng)運(yùn)行要求。

5.2能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷漏點(diǎn)、消除漏點(diǎn)。

5.3加強(qiáng)定期巡檢，定期維護(hù)，保證設(shè)備健康水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]HJ75-2017《固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》。

[2]HJ76-2017《CEMS固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)要求及監(jiān)測(cè)方法》。

[3]FS900CEMS系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)。

（作者單位：江蘇闞山發(fā)電有限公司）