循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)在化工企業(yè)中的實際挑戰(zhàn)及解決方案

于國慶

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

在化工企業(yè)中，循環(huán)流化床鍋爐作為一種重要的熱能設(shè)備，廣泛應(yīng)用于能源生產(chǎn)過程。然而，其廢氣排放對環(huán)境的影響也日益受到關(guān)注。廢氣監(jiān)測系統(tǒng)的有效運行對于確保鍋爐的環(huán)保性能和合規(guī)性至關(guān)重要。但在實際應(yīng)用中，循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如廢氣成分復(fù)雜、監(jiān)測技術(shù)要求高、數(shù)據(jù)準確性難以保證等。這些問題不僅影響了監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性，也給化工企業(yè)的環(huán)保工作帶來了困難。為了解決這些問題，本文將深入探討循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)在化工企業(yè)中面臨的實際挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案。通過對現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)進行分析改進，優(yōu)化系統(tǒng)運行管理方案，以期提高廢氣監(jiān)測的準確性和可靠性，為化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的支持。

1 循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)原理和應(yīng)用

1.1 循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)

循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測循環(huán)流化床鍋爐廢氣排放的環(huán)保設(shè)備（如圖1），通過對廢氣中的污染物濃度和排放量進行連續(xù)監(jiān)測，以確保鍋爐的環(huán)保性能和合規(guī)性。

圖1 循環(huán)流化床鍋爐廢氣排放監(jiān)測系統(tǒng)

循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)通常包括采樣裝置、輔助設(shè)備、分析模塊、效果檢測模塊和數(shù)據(jù)處理模塊等部分。采樣裝置用于采集廢氣樣品；去除樣品中的水分、粉塵等干擾物質(zhì)后，采用氣體分析儀器，對廢氣樣品進行污染物濃度的測量；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于處理和存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，并生成報告和圖表。該系統(tǒng)可以監(jiān)測多種污染物，包括二氧化硫（SO2）、一氧化氮（NO）、顆粒物、二氧化碳（CO2）等。監(jiān)測數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)狡髽I(yè)的環(huán)保管理部門，實時監(jiān)測鍋爐的廢氣排放情況。

1.2 系統(tǒng)在化工企業(yè)中的應(yīng)用

循環(huán)流化床廢氣監(jiān)測系統(tǒng)能夠精確測量廢氣中的二氧化硫、氮氧化物等各種污染物濃度，有利于企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的環(huán)保問題。其次，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，企業(yè)可以優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低廢氣排放。例如，根據(jù)廢氣成分調(diào)整燃料配比或改進脫硫、脫硝設(shè)施等。此外，系統(tǒng)還能為企業(yè)提供準確的廢氣排放數(shù)據(jù)報告，便于環(huán)保部門的監(jiān)管，也有助于企業(yè)樹立良好的環(huán)保形象，提升社會責任感。

同時，在使用循環(huán)流化床廢氣監(jiān)測系統(tǒng)時，也需要注意以下事項：（1）定期對監(jiān)測系統(tǒng)進行維護和校準，以確保系統(tǒng)的準確性和可靠性。（2）選擇合適的監(jiān)測點，注意監(jiān)測環(huán)境的溫度、濕度等條件，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性。（3）記錄和保存監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便進行數(shù)據(jù)分析和評估。（4）定期向有關(guān)部門報告監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便及時了解廢氣排放情況。（5）加強對操作人員的培訓，以確保他們正確使用監(jiān)測系統(tǒng)。

2 廢氣監(jiān)測系統(tǒng)在化工企業(yè)實際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)

2.1 化工環(huán)境對監(jiān)測系統(tǒng)的影響

化工生產(chǎn)的工藝流程通常比較復(fù)雜，廢氣排放點多且分布廣泛，生產(chǎn)過程中的工況變化也會導(dǎo)致廢氣排放量和成分的波動，這需要監(jiān)測系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，能夠滿足不同工藝環(huán)節(jié)的監(jiān)測需求。首先，化工生產(chǎn)中可能產(chǎn)生多種不同的污染物，包括揮發(fā)性有機物、酸性氣體、重金屬等，要求廢氣監(jiān)測系統(tǒng)具備廣譜的監(jiān)測能力，能夠準確識別和測量各種污染物。其次，某些化工環(huán)境可能存在高溫和高濕度作業(yè)條件，可能導(dǎo)致傳感器的漂移和誤差，影響系統(tǒng)的正常運行。此外，化工現(xiàn)場的電機、變壓器等設(shè)備可能存在電磁干擾源，干擾監(jiān)測系統(tǒng)的信號接收，影響檢測過程的穩(wěn)定性。

2.2 廢氣成分的多樣性和變化性

廢氣成分主要有氣態(tài)污染物，如二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、氟化氫等；重金屬成分包括汞、鎘、鉛等；揮發(fā)性有機物包括苯、甲苯、二甲苯等；有毒的有機化合物；以及粉塵和顆粒物。廢氣成分的多樣性和變化性會導(dǎo)致某些污染物的濃度在短時間內(nèi)發(fā)生較大變化，監(jiān)測系統(tǒng)的校準和標定工作也變得更加復(fù)雜。如果監(jiān)測系統(tǒng)不能快速響應(yīng)和準確測量，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析和解讀更加困難，出現(xiàn)監(jiān)測誤差。特別是某些特殊廢氣成分，需要監(jiān)測系統(tǒng)具有更寬的監(jiān)測范圍和更高的靈敏度，以滿足環(huán)保要求。

2.3 危害性廢氣對設(shè)備造成損害

不同的廢氣成分可能對監(jiān)測系統(tǒng)中的傳感器產(chǎn)生不同的影響，一些化工過程中會產(chǎn)生腐蝕性氣體，如二噁英等，會侵蝕設(shè)備的金屬部件，加速密封件的老化，導(dǎo)致設(shè)備生銹、腐蝕、甚至泄漏，影響設(shè)備的使用壽命和性能。某些危害性氣體還會對設(shè)備電路造成干擾或損壞，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。有毒的有機化合物成分會影響傳感器的靈敏度，使傳感器中毒或失效。粉塵顆粒物會堵塞傳感器的進氣口或附著在傳感器表面，污染光學傳感器的鏡片，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)精度。

2.4 冬季低溫對在線監(jiān)測系統(tǒng)影響

在北方地區(qū)，冬季低溫確也會給循環(huán)流化床廢氣監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行帶來影響和挑戰(zhàn)。零下低溫會導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)中的傳感器、分析儀等設(shè)備性能下降，電池的性能受損，出現(xiàn)供電異常等故障，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，運行速度變慢。同時，溫度過低可能會導(dǎo)致廢氣中的水分結(jié)冰，堵塞采樣管道或分析儀，影響正常廢氣成分識別檢測過程。而且低溫條件下，一些設(shè)備的零部件會變得脆弱，容易損壞，在寒冷的工作環(huán)境下，對監(jiān)測系統(tǒng)進行維護和檢修可能會更加困難，從而影響系統(tǒng)整體工作運行。

2.5 監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性要求

基于上文分析，廢氣在線監(jiān)測系統(tǒng)可能會受到傳感器失靈、廢氣干擾、低溫凍害、設(shè)備故障、等因素影響，導(dǎo)致系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常。在數(shù)據(jù)傳輸、存儲或分析過程中，也可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、錯誤或偏差等問題。如果系統(tǒng)校準不及時或不正確，也會影響數(shù)據(jù)真實性與準確性。 不準確的數(shù)據(jù)可能會誤導(dǎo)企業(yè)的決策，例如，錯誤地評估廢氣處理效果，影響生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，且廢氣處理未真正達到合格標準，導(dǎo)致企業(yè)無法滿足環(huán)保法規(guī)的要求，面臨法律責任和處罰。因此，化工企業(yè)對循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)的準確性提出較高要求。

3 循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化解決方案

3.1 優(yōu)化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)

針對廢氣監(jiān)測系統(tǒng)在化工企業(yè)實際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)，提出一些循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化對策。為了減少危害性廢氣干擾，可設(shè)計合適的樣品預(yù)處理系統(tǒng)，在進入監(jiān)測系統(tǒng)之前進行過濾、干燥、稀釋等預(yù)處理，去除廢氣中的雜質(zhì)和干擾物質(zhì)，從而提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。選擇合適的傳感器，確保其具有較高的環(huán)境適應(yīng)性，定期對監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備進行維護和檢修，檢查傳感器、管路、采樣泵等設(shè)備的工作狀態(tài)，及時更換損壞的部件。廢氣監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)圖如圖2。

圖2 廢氣監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)

采用實時監(jiān)測技術(shù)進行在線數(shù)據(jù)分析，通過多種方法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行校準和驗證，如標準氣體校準、實驗室分析比對等，確保數(shù)據(jù)的準確性。同時，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實時掌握監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常或設(shè)備故障時，及時尋找問題的根源，發(fā)出報警信號，采取相應(yīng)的措施進行解決。根據(jù)化工企業(yè)的實際需求，可以采用更先進的技術(shù)和設(shè)備對監(jiān)測系統(tǒng)進行升級和改進，提高系統(tǒng)的性能和準確性。

3.2 優(yōu)化廢氣監(jiān)測系統(tǒng)指標

優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐監(jiān)測系統(tǒng)廢氣檢測指標，根據(jù)廢氣成分特征制定針對性類別檢測，具體指標包括顆粒物濃度、氣態(tài)污染物濃度、氧含量、溫度、廢氣流量以及其他特殊污染物（VOCs）等。設(shè)置監(jiān)測點應(yīng)盡量靠近廢氣排放口，避免受到其他因素的干擾，確保能夠全面、準確地反映循環(huán)流化床鍋爐廢氣排放情況。根據(jù)環(huán)保要求和化工企業(yè)的實際情況，確定相應(yīng)的監(jiān)測頻率，建立數(shù)據(jù)檔案，便于對歷史數(shù)據(jù)進行分析和比較。

3.3 系統(tǒng)定期維護校準

循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)進行定期維護校準，首先，要根據(jù)設(shè)備的使用情況和廠家建議，制定詳細的維護校準計劃，并記錄維護校準的過程和結(jié)果，生成相應(yīng)的報告。（1）日常維護工作。設(shè)備檢查：檢查監(jiān)測設(shè)備的外觀是否完好，連接是否松動，有無損壞或泄漏。清潔工作：清潔傳感器、采樣管路、過濾器等部件，去除污垢和積塵。功能測試：測試監(jiān)測設(shè)備的各項功能，如數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示等是否正常。校準工作：根據(jù)設(shè)備的要求，進行定期校準，確保測量的準確性。（2）系統(tǒng)校準工作。標準氣體校準：使用標準氣體對傳感器進行校準，調(diào)整設(shè)備的測量參數(shù)。零點和量程校準：檢查和校準設(shè)備的零點和量程，確保測量范圍的準確性。數(shù)據(jù)驗證：將校準后的測量數(shù)據(jù)與標準值進行比較，驗證校準的效果。問題處理：如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在問題或校準不合格，及時進行維修或更換。通過定期的維護校準工作，可以保證循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行和數(shù)據(jù)的準確性，幫助企業(yè)更好地遵守環(huán)保法規(guī)，同時，也有助于提高鍋爐的運行效率和節(jié)能減排。

3.4 建立故障報警機制

循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)的故障報警機制主要包括參數(shù)調(diào)整、規(guī)則制定、故障報警、系統(tǒng)維護幾方面功能：（1）參數(shù)設(shè)置。根據(jù)環(huán)保要求和化工企業(yè)循環(huán)流化床鍋爐實際運行情況，確定需要監(jiān)測的廢氣相關(guān)參數(shù)。并根據(jù)情況變化適當調(diào)整顆粒物濃度、氮氧化物濃度、溫度、濕度等參數(shù)監(jiān)測指標，設(shè)置合理的異常信息報警閾值。（2）規(guī)則制定。根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)各管道設(shè)備監(jiān)測性能等實際情況，設(shè)置危險報警規(guī)則，規(guī)定不同危險觸發(fā)的連續(xù)報警、延時報警以及報警解除等條件?？紤]化工企業(yè)工作環(huán)境選擇合適的報警方式，如聲光報警、短信報警、郵件報警等。（3）故障報警。將監(jiān)測參數(shù)實時傳輸?shù)綀缶到y(tǒng)中，通過計算機控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，當處理數(shù)據(jù)處于報警閾值內(nèi)時，啟動應(yīng)急報警響應(yīng)機制，采取設(shè)備運行中斷或通知管理員等措施進行故障干預(yù)。（4）系統(tǒng)維護。定期檢查報警系統(tǒng)的運行情況，定時更新或清理系統(tǒng)冗余數(shù)據(jù)，保障系統(tǒng)功能的完整性，及時發(fā)現(xiàn)并處理故障問題，確保報警系統(tǒng)的可靠性。

3.5 冬季低溫的應(yīng)對措施

為解決循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)受冬季低溫凍害影響，提出一些應(yīng)對措施：（1）防寒設(shè)計。考慮冬季低溫的影響，選擇抗寒性能好的設(shè)備和材料，并對監(jiān)測設(shè)備進行防凍保護，如采用保溫材料包裹設(shè)備，還可以考慮給設(shè)備搭建一個小型的溫室，這樣能更好地防止設(shè)備受寒凍壞。在條件允許的情況下，準備備用的監(jiān)測設(shè)備，以便在主設(shè)備出現(xiàn)故障時及時更換。（2）加熱除冰。在采樣管路、廢氣排放管道、氣體監(jiān)測傳感器等關(guān)鍵部位安裝加熱裝置，保持系統(tǒng)的溫度正常，防止結(jié)冰造成管道堵塞等問題。定期對監(jiān)測設(shè)備進行除冰工作，人工檢查去除可能結(jié)冰部位的冰層。同時，還要注意對操作人員進行培訓，使其具備冬季低溫系統(tǒng)防護的專業(yè)操作技能，避免操作不對對系統(tǒng)設(shè)備造成損壞。（3）數(shù)據(jù)補償。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，對冬季低溫時的數(shù)據(jù)進行補償和修正，提高數(shù)據(jù)的準確性。加強冬季系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理狀態(tài)監(jiān)測控制，定期檢查設(shè)備運行情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

4 結(jié)語

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐廢氣監(jiān)測系統(tǒng)在化工企業(yè)中面臨著環(huán)境影響、廢氣干擾、低溫凍害等諸多挑戰(zhàn)，但通過優(yōu)化設(shè)備選型和指標設(shè)置，建立報警機制，定期進行系統(tǒng)維護與管理，改善冬季保暖措施，可以有效減少以上干擾因素的影響。同時，隨著環(huán)保要求的不斷提高和技術(shù)的不斷進步，化工企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，不斷完善廢氣監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境保護的雙贏。未來的廢氣監(jiān)測系統(tǒng)將更加智能化和精確化，為化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更有力的支持。