影響煙氣CEMS穩(wěn)定運(yùn)行的常見因素及處理方法

楊平

摘 要：CEMS做為鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測裝置，是環(huán)保排放監(jiān)測和工藝過程檢測的重要設(shè)備。CEMS在長期運(yùn)行過程中會受到環(huán)境腐蝕、儀表元件故障、維護(hù)不足等多方面的原因影響上傳到生態(tài)環(huán)境局專網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，而日趨嚴(yán)格的環(huán)保法律法規(guī)，卻對儀表的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。本文對影響CEMS穩(wěn)定運(yùn)行的常見因素進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)判斷，并在處理方法方面做出了探討。

關(guān)鍵詞：CEMS;原理;故障;處理方法

0 引言

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，人們的環(huán)保意識有了顯著的提高，再加上國家對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的政策和法規(guī)日益完善，各國都在致力于降低SO2、NOx和粉塵（顆粒物）等空氣污染物的排放量，以保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS（Continuous Emission Monitoring System）已被廣泛用于大氣污染源排放的煙塵、氣態(tài)污染物排放濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并將信息實(shí)時傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)。通過對固定污染源排放煙氣中的顆粒、氣態(tài)污染物的濃度和排放量進(jìn)行連續(xù)地、實(shí)時地跟蹤測定。檢測結(jié)果既是企業(yè)核算上繳環(huán)境保護(hù)稅的依據(jù)，同時也是生態(tài)環(huán)境保護(hù)部門環(huán)保執(zhí)法的依據(jù)。因此，保證煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行尤為重要，一方面提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐工藝調(diào)整，另一方面達(dá)標(biāo)甚至減少排放履行環(huán)境保護(hù)責(zé)任。

1 煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

3×480t/h高溫高壓煤粉鍋爐，配套煙氣脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR），煙氣除塵采用布袋除塵器，煙氣脫硫采用氨--肥濕法煙氣脫硫工藝。3臺鍋爐配有3臺布袋除塵器，在3臺脫硫塔出口各設(shè)置了1套CEMS，構(gòu)成及工作原理如圖1所示。

CEMS由顆粒物監(jiān)測系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等構(gòu)成。其中包含著二氧化硫、氮氧化物、粉塵、氧含量、溫度、濕度、流量流速、壓力的測量儀表。

2 故障原因統(tǒng)計(jì)及分析

通過對長期運(yùn)行的3套連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)在2018年全年出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分析其中突出的故障原因，得出處理方法或防范措施，來提高CEMS長周期運(yùn)行的穩(wěn)定性。故障統(tǒng)計(jì)情況見表1。

根據(jù)2018年故障統(tǒng)計(jì)情況，對影響在線監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的各故障來源具體現(xiàn)象進(jìn)行了原因分析，并制定了故障處理方法或防范措施。在2019年全年的運(yùn)行過程中按照統(tǒng)計(jì)的故障原因以及相應(yīng)的防范措施進(jìn)行了預(yù)防和處理，使得2019年度除了氧含量表屬于新增故障，其他儀表故障明顯降低，具體如表2：

下面就影響在線監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的各故障來源具體現(xiàn)象、原因分析、故障處理方法或防范措施介紹如下：

2.1 粉塵儀（顆粒物）故障

故障現(xiàn)象：①粉塵儀測量結(jié)果偏低，連續(xù)多個小時的顯示數(shù)據(jù)范圍0mg/m3～0.07mg/m3，最高測量結(jié)果小于1.0mg/m3;②粉塵儀測量結(jié)果在0～100mg/m3范圍反復(fù)劇烈波動。

原因分析：按照除塵效率和正常狀態(tài)下的測量結(jié)果以及手工監(jiān)測數(shù)據(jù)比對等方面觀察，粉塵（顆粒物）的測量結(jié)果一般在5mg/m3～20mg/m3。①測量結(jié)果小于1mg/m3的情況比較少見，也不會出現(xiàn)連續(xù)多個小時僅0.07mg/m3的情形，造成偏低的原因主要源于該儀表取樣管堵塞，由于本工藝為氨法脫硫，水汽較大、漿液隨水汽帶入到取樣管道結(jié)晶導(dǎo)致取樣管堵塞，導(dǎo)致儀表顯示偏低，儀表嚴(yán)重負(fù)漂移或信號放大故障、粉塵儀透光鏡面被污染、光源故障幾個方面;②測量結(jié)果反復(fù)劇烈波動主要是粉塵儀安裝的角度不正、固定不牢固受振動影響的原因。

處理方法或防范措施：測量結(jié)果偏低，首先要清理取樣管道，保證煙氣暢通，然后對粉塵儀透光鏡面的污染情況進(jìn)行檢查和維護(hù)，然后對量程進(jìn)行校準(zhǔn)，若故障還未排除則需要檢查光源器件和電路板是否完好。測量時結(jié)果反復(fù)劇烈波動，一般都是對粉塵儀的螺絲固定進(jìn)行檢查，若有必要則卸下核對角度后重新安裝固定，即可解決問題。

2.2 濕度儀故障

故障現(xiàn)象：①濕度值偏低，且長期顯示固定值;②濕度值異常偏高，最高達(dá)到40%;③濕度值從正常逐漸走低，直至0.5%左右小幅波動。

原因分析：濕度嚴(yán)重偏低或偏高時二氧化硫、氮氧化物、粉塵（顆粒物）換算或折算值會隨著嚴(yán)重偏低或偏高。①濕度值偏低，常由進(jìn)氣壓力不足、濕度儀光室積水或堵塞導(dǎo)致;②濕度值偏高，多是濕度儀元件故障、阻尼需要調(diào)整;③濕度值逐漸走低的情況較多，部分原因是進(jìn)氣壓力不穩(wěn)定并且偏低;或是進(jìn)氣管路堵塞，多發(fā)生于冬天氣溫太低造成進(jìn)氣管路水汽冷凝甚至結(jié)晶堵塞。

處理方法或防范措施：首先通過手壓進(jìn)氣管口測試壓力大小，足夠壓力時或調(diào)節(jié)浮子流量計(jì)保持進(jìn)氣壓力在0.5～1.0mL/min;定期維護(hù)濕度儀，拆卸光室用潔凈儀表氣吹掃;冬天時對進(jìn)氣管路定期檢查維護(hù)，排出冷凝水。

2.3 數(shù)采儀故障

故障現(xiàn)象：數(shù)采儀出現(xiàn)的故障頻繁發(fā)生于數(shù)據(jù)存儲異常、上傳重復(fù)數(shù)據(jù)、死機(jī)不上傳數(shù)據(jù)。

原因分析：①數(shù)據(jù)存儲異常是硬件故障，因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)SD存儲卡損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能臨時存儲和上傳;②3臺數(shù)采儀在相近時間周期內(nèi)都發(fā)生過上傳重復(fù)數(shù)據(jù)的情形，因生態(tài)環(huán)境局監(jiān)控中心核查數(shù)據(jù)時才得以發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為流量數(shù)據(jù)間隔數(shù)小時上傳兩個重復(fù)數(shù)據(jù)。

處理方法或防范措施：對于數(shù)據(jù)存儲異常的問題直接更換SD存儲卡后即恢復(fù)正常;而上傳重復(fù)數(shù)據(jù)的軟件缺陷問題，后經(jīng)多次與設(shè)備廠家聯(lián)系經(jīng)過數(shù)次軟件升級才最終解決;死機(jī)造成的數(shù)據(jù)不上傳只要重啟數(shù)采儀，數(shù)據(jù)會自動補(bǔ)傳，不會造成數(shù)據(jù)缺失的問題。

2.4 二氧化硫、氮氧化物儀表異常

故障現(xiàn)象：二氧化硫、氮氧化物這兩臺分析儀表的異常主要表現(xiàn)在零點(diǎn)漂移、測量結(jié)果偏差。

原因分析：二氧化硫、氮氧化物分析儀表漂移、偏差的主要原因還是在于日常的運(yùn)行維護(hù)不到位。

處理方法或防范措施：按地方政府生態(tài)環(huán)境局的要求，企業(yè)委托了第三方進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，定期要求運(yùn)維單位對二氧化硫、氮氧化物分析儀表進(jìn)行校準(zhǔn)可以完全控制住零點(diǎn)漂移和測定結(jié)果偏差的問題。經(jīng)過測試和觀察，確定了每周需要進(jìn)行一次零點(diǎn)校準(zhǔn)，每兩周進(jìn)行一次量程校準(zhǔn)較佳。

2.5 流速流量儀表故障

故障現(xiàn)象：流速和流量顯示偏低或偏高。

原因分析：流速儀表無法自行校準(zhǔn)，故流速流量測量的偏差主要是受煙氣帶液和煙氣在煙道內(nèi)是否存在旋流或偏流的情形;若流速長期偏低還應(yīng)檢查采樣管是否有結(jié)晶物堵塞。

處理方法或防范措施：檢查溫壓流一體化監(jiān)測儀的安裝位置和采樣深度是否合適，同時日常維護(hù)時定期對采樣管拆卸清洗、吹掃保持通暢。

2.6 煙氣采樣故障

故障現(xiàn)象：煙氣采樣的探頭堵塞，導(dǎo)致值顯示為個位數(shù)，幾乎不發(fā)生數(shù)據(jù)波動。

原因分析：主要是陶瓷加熱故障或溫度傳感器故障則會影響輔助加熱和控溫，樣氣中水分冷凝伴隨著吸入的粉塵（顆粒物）堵塞了過濾器，最后樣品進(jìn)氣不足煙氣樣品不具備代表性進(jìn)入分析儀表就會表現(xiàn)為二氧化硫、氮氧化物測定偏低。即便是水汽冷凝后未造成堵塞，冷凝的水也會溶解一部分煙氣中的二氧化硫?qū)е聹y定偏低。

處理方法或防范措施：通過觀察室內(nèi)設(shè)備上的煙氣采樣探頭控制面板可以判斷溫度感應(yīng)和控制是否正常，若不正常則需要拆卸采樣探頭具體檢查和判斷。煙氣采樣的流量對二氧化硫、氮氧化物的測定影響很大，以穩(wěn)定保持在0.8～1.2mL/min為宜，避免流量太低造成進(jìn)入分析儀表的氣量過小，使得測量結(jié)果降低。

2.7 氧含量儀表故障

故障現(xiàn)象：氧含量異常偏低或偏高。

原因分析：主要原因還是因?yàn)闊煔鈳б狠^重時造成氧表的氧化鋯失效。

處理方法或防范措施：加強(qiáng)工藝控制，杜絕煙氣帶液的情形發(fā)生;氧化鋯失效時及時更換后重新校準(zhǔn)即可恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語

以上系統(tǒng)對近兩年的常見故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并改進(jìn)提前預(yù)判、日常維護(hù)措施之后煙氣監(jiān)測系統(tǒng)CEMS運(yùn)行穩(wěn)定性顯著提高。隨著國家生態(tài)環(huán)境管理提升，煙氣監(jiān)測系統(tǒng)CEMS得到快速發(fā)展和更廣泛應(yīng)用。各地方政府環(huán)保管理部門也對監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)施動態(tài)在線觀測與監(jiān)督，提升煙氣監(jiān)測系統(tǒng)CEMS運(yùn)行效率，既是在保障企業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)行，也是在為企業(yè)降本增效做貢獻(xiàn)。

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