冶煉爐窯CEMS運(yùn)維管理與質(zhì)量控制淺析

王家蓉，秦 茜，魏志萍

（金川集團(tuán)股份有限公司鎳冶煉廠，甘肅金昌 737100）

Continuous Emission Monitoring System（CEMS），被稱為“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”或“煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，是指對(duì)大氣污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物進(jìn)行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測(cè)，并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)街鞴懿块T的裝置[1]。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由氣態(tài)污染物（SO2、NOx、O2）監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙塵（顆粒物）監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)（流速、溫度、壓力、濕度等）監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)構(gòu)成。采用完全抽取法或稀釋抽取法的方式，生成各濃度值對(duì)應(yīng)的干基、濕基及折算濃度，計(jì)算監(jiān)測(cè)項(xiàng)目累積排放量，完成丟失數(shù)據(jù)的補(bǔ)償，生成日、月、年報(bào)表及實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)到主管部門。

1 CEMS運(yùn)行現(xiàn)狀

金川集團(tuán)股份有限公司鎳冶煉廠主要有閃速熔煉、頂吹熔煉和熔鑄系統(tǒng)3條冶煉生產(chǎn)線，配套環(huán)保設(shè)施有煙氣制酸、亞硫酸鈉和環(huán)集脫硫系統(tǒng)，共有7個(gè)國控源尾氣排放口，對(duì)應(yīng)每個(gè)尾氣排污口安裝1套煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，分別為頂吹爐熔煉系統(tǒng)尾氣排放口（700 kt/a硫酸系統(tǒng)尾氣）、鎳閃速熔煉系統(tǒng)尾氣排放口（480 kt/a硫酸系統(tǒng)尾氣）、亞硫酸鈉尾氣排放口系統(tǒng)、頂吹爐環(huán)集煙氣脫硫尾氣排放口、閃速爐環(huán)集煙氣脫硫尾氣排放口、自熱爐環(huán)集煙氣脫硫尾氣排放口、閃速干燥窯尾氣排放口。

自2010年開始，鎳冶煉廠先后完成各排口煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的建設(shè)工作，采用CEMS-2000和SCS-900 2種型號(hào)設(shè)備，設(shè)備采用全程高溫伴熱采樣方式，主要以二氧化硫、顆粒物、氧氣、氣量、壓力、溫度等為監(jiān)測(cè)參數(shù)，并與上級(jí)環(huán)保部門實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)上傳。煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備成為環(huán)保管理的重要手段，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成為計(jì)算環(huán)保排污稅、排污總量的優(yōu)先采用依據(jù)。

鎳冶煉廠冶煉尾氣排放口均執(zhí)行GB 24356—2010《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,煙氣制酸尾氣排放口前段環(huán)保設(shè)施采用堿液吸收法工藝，該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高，尾氣排口二氧化硫、顆粒物均在標(biāo)準(zhǔn)排放限值內(nèi)。

2 國家對(duì)自動(dòng)監(jiān)控工作的最新管理要求

2017年8月4日，環(huán)境保護(hù)部下發(fā)了《關(guān)于加快重點(diǎn)行業(yè)重點(diǎn)地區(qū)的重點(diǎn)排污單位自動(dòng)監(jiān)控工作的通知》（環(huán)辦環(huán)監(jiān)函〔2017〕61號(hào)），該通知對(duì)自動(dòng)監(jiān)控工作提出了新的要求：自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸有效率由原來的考核地方政府轉(zhuǎn)變?yōu)橐笃髽I(yè)達(dá)標(biāo)。按照《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》（國發(fā)〔2016〕74號(hào)）要求，重點(diǎn)排污單位污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)有效傳輸應(yīng)保持在90%以上。

2017年中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布T/CAEPI 11—2017《固定污染源自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)端建設(shè)技術(shù)規(guī)范》，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布HJ 75—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個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的設(shè)置、采樣平臺(tái)、監(jiān)測(cè)站房等提出了更具體、更嚴(yán)格的要求。

3 CEMS運(yùn)行的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)

CEMS設(shè)備從采購、安裝、運(yùn)行是一系列行為和過程，針對(duì)相應(yīng)過程進(jìn)行質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝、系統(tǒng)性能調(diào)試、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)管理五大環(huán)節(jié)[2]。

1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要包括安裝位置、系統(tǒng)組成、技術(shù)參數(shù)等，排污口整治主要包括平臺(tái)、走梯、開孔預(yù)埋、預(yù)制水、電、氣施工等。

2）設(shè)備安裝。主要包括設(shè)備安裝、連接管、線敷設(shè)連接、水、電、氣連接等。

3）系統(tǒng)性能調(diào)試。主要包括標(biāo)校設(shè)備、功能測(cè)試等。

4）數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)。主要包括通訊協(xié)議聯(lián)調(diào)、數(shù)據(jù)有效性調(diào)試、上傳數(shù)據(jù)調(diào)試等。

5）運(yùn)營維護(hù)管理。主要包括日常維護(hù)保養(yǎng)、定期維護(hù)巡檢、定期校準(zhǔn)、定期校驗(yàn)等。

4 CEMS運(yùn)維管理與質(zhì)量控制存在問題

1）鎳冶煉廠7套國控源CEMS設(shè)備總體運(yùn)行良好，滿足環(huán)保監(jiān)測(cè)相關(guān)要求，但“環(huán)保部門對(duì)CEMS監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確可靠的嚴(yán)格要求”與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)受工況限制存在最大的矛盾，環(huán)保部門現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備檢測(cè)比對(duì)也是對(duì)CEMS設(shè)備運(yùn)行的極大考驗(yàn)。

2）鎳冶煉廠除硫設(shè)施治理效果的逐步穩(wěn)定高效，導(dǎo)致污染源排放顆粒物和SO2、NOx等煙氣污染物的濃度逐步降低，污染物控制指標(biāo)有時(shí)達(dá)到污染物超低排放指標(biāo)：ρ(SO2)≤35 mg/m3、ρ(NOx)≤50 mg/m3、顆粒物(ρ)5~20 mg/m3。這 對(duì)CEMS儀器的檢測(cè)靈敏度和檢出限等均提出了更高的要求，原有一些僅能測(cè)量高濃度污染物和測(cè)量過程造成污染物損失較大的CEMS系統(tǒng)將面臨淘汰。

3）制酸系統(tǒng)尾氣鈉堿吸收、環(huán)集氧化鎂脫硫后往往煙氣濕度較高，由于煙氣溫度較低，一般在45~55 ℃，導(dǎo)致煙氣濕度往往接近飽和狀態(tài)。煙氣CEMS要在低溫、高濕和強(qiáng)腐蝕性條件下進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，這對(duì)CEMS儀器的材質(zhì)選擇和測(cè)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠程度均是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

4）鎳冶煉廠CEMS設(shè)備運(yùn)維通過招標(biāo)方式，擇優(yōu)選擇有資格的第三方運(yùn)營單位專業(yè)運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維的專業(yè)化、社會(huì)化和市場(chǎng)化，鎳冶煉廠與第三方運(yùn)維單位關(guān)系相互獨(dú)立，又相互依附。但CEMS監(jiān)測(cè)的環(huán)保指標(biāo)出現(xiàn)異常時(shí)，生產(chǎn)系統(tǒng)管理人員和第三方運(yùn)維技術(shù)人員對(duì)CEMS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性存在爭(zhēng)議的情況：①生產(chǎn)系統(tǒng)管理人員在生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行、環(huán)保設(shè)施無故障、生產(chǎn)系統(tǒng)無事項(xiàng)造成指標(biāo)異常時(shí)，對(duì)CEMS設(shè)備所監(jiān)測(cè)的環(huán)保指標(biāo)產(chǎn)生質(zhì)疑，問題指向在線監(jiān)測(cè)設(shè)備；②第三方運(yùn)維技術(shù)人員運(yùn)維管理、質(zhì)量控制各項(xiàng)措施認(rèn)為執(zhí)行到位，設(shè)備標(biāo)定判斷符合規(guī)范要求，將異常數(shù)據(jù)問題指向生產(chǎn)系統(tǒng)。因此造成指標(biāo)異常判斷相互爭(zhēng)議，以及降低故障處理的及時(shí)性。

5）在多年CEMS在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，鎳冶煉廠采用設(shè)備運(yùn)維和備品備件一并委托運(yùn)維，避免了在CEMS發(fā)生故障時(shí)，第三方運(yùn)維單位以“備件、材料提供不及時(shí)”作為擋箭牌，逃避故障處置不及時(shí)的責(zé)任。鎳冶煉廠通過每季度委托有資質(zhì)監(jiān)測(cè)單位對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行手工比對(duì)有效性審核，判定設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性。但在實(shí)際運(yùn)作過程中，每季度在線監(jiān)測(cè)有效性合格，CEMS設(shè)備運(yùn)維標(biāo)定均符合要求，但有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保督查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)難以保證，造成企業(yè)主體責(zé)任的被動(dòng)。

6）鎳冶煉廠生產(chǎn)系統(tǒng)尾氣環(huán)保治理設(shè)施采用堿液吸收法工藝，煙氣制酸尾氣和環(huán)集煙氣脫硫劑分別采用氫氧化鈉和氧化鎂。堿液吸收法工藝反應(yīng)靈敏、吸收效果好、便于操作，極大地滿足了對(duì)尾氣達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)的控制。但制酸系統(tǒng)尾氣氣量波動(dòng)頻繁、環(huán)集系統(tǒng)處理氣量大，尾氣SO2濃度波動(dòng)范圍寬，前段工藝指標(biāo)異?；蛟O(shè)備故障（如冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)整、電除塵器故障、制酸系統(tǒng)凈化板式換熱器堵塞等）均可造成在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)異常，在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)異常原因分析錯(cuò)綜復(fù)雜，需要生產(chǎn)系統(tǒng)、環(huán)保設(shè)施、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備等系統(tǒng)性的判斷。

7）盡管針對(duì)CEMS運(yùn)維管理、質(zhì)量控制采取各種措施，但在具體落實(shí)環(huán)節(jié)上，企業(yè)環(huán)保人員對(duì)CEMS運(yùn)維管理、質(zhì)量控制有時(shí)過度依賴第三方運(yùn)維單位，沒有深度參與。在各種運(yùn)行程序和管控措施的貫徹執(zhí)行主要體現(xiàn)在記錄上，存在只有“記錄簽字”，而無“檢查確認(rèn)”的問題。各個(gè)運(yùn)維管理、質(zhì)量控制環(huán)節(jié)企業(yè)參與度不夠，負(fù)面影響第三方運(yùn)維單位對(duì)CEMS的運(yùn)維管理和質(zhì)量控制。在企業(yè)管理有效手段執(zhí)行不到位的情況下，季度手工比對(duì)有效性審核作用出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

5 CEMS運(yùn)維管理與質(zhì)量控制提升措施

1）在線監(jiān)控設(shè)施作為污染源環(huán)保指標(biāo)監(jiān)控關(guān)鍵設(shè)施、有效手段和主要考核依據(jù)，鎳冶煉廠轉(zhuǎn)變CEMS環(huán)保管理方式，落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任。建立第三方運(yùn)維模式，保持良好的裝置水平和運(yùn)行水平，確保設(shè)備運(yùn)行正常、故障及時(shí)處置、設(shè)施定期校驗(yàn)、運(yùn)維站房定期清潔。實(shí)現(xiàn)國家重點(diǎn)污染源數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到要求，為環(huán)保監(jiān)控設(shè)施高效運(yùn)行提供專業(yè)保障。

2）CEMS不僅僅是一個(gè)環(huán)保指標(biāo)的監(jiān)督手段，更是一個(gè)環(huán)保裝置或設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)處理效果的監(jiān)測(cè)工具，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行和成本經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著至關(guān)重要的地位。企業(yè)環(huán)保人員深度介入CEMS設(shè)備日常維護(hù)、比對(duì)監(jiān)測(cè)、校準(zhǔn)調(diào)試等質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)督力度，最大限度消除第三方運(yùn)維的依賴性，與第三方運(yùn)維單位一起掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。

3）針對(duì)CEMS設(shè)備設(shè)施現(xiàn)狀，結(jié)合鎳冶煉廠管理體系特色，以現(xiàn)場(chǎng)在線設(shè)備檢測(cè)為數(shù)據(jù)源，建立車間級(jí)主控室、企業(yè)監(jiān)控平臺(tái)、市環(huán)保局監(jiān)控中心多網(wǎng)點(diǎn)、多層級(jí)的監(jiān)控管理模式。2018年鎳冶煉廠優(yōu)化管理組織，將環(huán)集脫硫系統(tǒng)劃歸亞硫酸鈉車間統(tǒng)一管理，將各分散環(huán)集脫硫指標(biāo)監(jiān)控引入亞硫酸鈉車間主控室，形成集中化管理模式，更有利用全廠環(huán)集脫硫系統(tǒng)的尾氣指標(biāo)管控。

4）嚴(yán)格貫徹“關(guān)鍵環(huán)保設(shè)施管理”指導(dǎo)思想，嚴(yán)格操作、點(diǎn)檢和維修“三位一體”設(shè)備管理模式，強(qiáng)化CEMS操作和設(shè)備維護(hù)。

5）深入CEMS有效性審核質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，加強(qiáng)季度性有效性手工比對(duì)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定或質(zhì)疑的設(shè)備增加手工比對(duì)抽檢頻次。加強(qiáng)對(duì)第三方運(yùn)維質(zhì)量的有效考核，督促提高運(yùn)維質(zhì)量，保證在線設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

6）針對(duì)CEMS設(shè)備進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)、技能提升，加強(qiáng)各級(jí)環(huán)保管理和技術(shù)人員理論水平和環(huán)保管理技術(shù)力量，確保核心環(huán)保管理力量配置到位。

7）全面強(qiáng)化CEMS對(duì)環(huán)保指標(biāo)控制、環(huán)保設(shè)施運(yùn)行方面的監(jiān)督、指導(dǎo)作用。鎳冶煉廠和車間堅(jiān)持實(shí)時(shí)監(jiān)控在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)，組織研究分析尾氣環(huán)保指標(biāo)異常情況，對(duì)造成尾氣環(huán)保指標(biāo)異常的外部原因、客觀因素及時(shí)向集團(tuán)公司、市環(huán)保管理部門匯報(bào)溝通、協(xié)調(diào)解釋。對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部員工操作、工藝設(shè)備運(yùn)行等需要改進(jìn)完善的地方，提出改進(jìn)意見和建議。進(jìn)一步完善了關(guān)鍵環(huán)保裝置運(yùn)行和關(guān)鍵環(huán)保指標(biāo)控制，促進(jìn)廠里全員關(guān)注CEMS運(yùn)行和環(huán)保指標(biāo)控制情況。

6 結(jié)語

國家對(duì)環(huán)保的要求越來越嚴(yán)，這就要求企業(yè)管理者必須認(rèn)真落實(shí)環(huán)保技術(shù)監(jiān)督精細(xì)化管理，提升CEMS運(yùn)維管理和質(zhì)量管控水平。加強(qiáng)污染源監(jiān)控能力，嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境法律法規(guī)和污染源排放標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)企業(yè)環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的高度統(tǒng)一，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型企業(yè)目標(biāo)。