火電廠煙氣在線監測系統(CEMS)維護淺談

摘要煙氣在線監測系統（CEMS）主要應用于各種工業廢氣排放源的連續監測，目前我省電廠基本均已經安裝。本文探究了在CEMS的直接抽取采樣方式中，氣體預處理系統、樣氣分析系統、數據采集、分析和傳輸系統。

關鍵詞環保 火電廠 在線監測 維護

中圖分類號：TB304 文獻標識碼：A

Maintain of Continuous Emission Monitoring System in Coal-fired Plants

ZHAO Yi[1]， MA Xiang[2]， BAI Zhao[3]

([1]Shaanxi environmental protection company， Xi'an， Shaanxi 710067;[2]Shaanxi environmental information center， Xi'an， Shaanxi 710006;[3]Shaanxi Solid waste management center， Xi'an， Shaanxi 710048)

AbstractContinuous Emission Monitoring System(CEMS) mainly used in kinds of continuous monitoring of industrial emissions source， now all power plant in our province have been installed. This paper studied the gas pretreatment system， the sample gas analysis system， data collection， analysis and transmission system in direct extraction sampling way of CEMS.

Key wordsenvironment; coal-fired plants; online monitoring; maintenance

0 前言

煙氣在線監測系統指對大氣污染源排放的氣態污染物和顆粒物進行濃度和排放總量連續監測并將信息實時傳輸到主管部門的裝置。目前主要應用于各種工業廢氣排放源的連續監測中，包括火力電廠、垃圾焚燒電廠、化工廠等，能夠在線測量SO2 濃度、NOx 濃度、CO 濃度、顆粒物濃度、含氧量、溫濕度、壓力和流速等多項氣體參數。

CEMS目前的采樣方式主要分為兩種，即抽取采樣法和直接測量法，抽取采樣法又分為采樣稀釋法和直接抽取發；直接測量法又分為內置式測量和外置式測量。目前我省電廠主要采用的是直接抽取發，使用該方法的系統一般包括氣體預處理系統、樣氣分析系統和數據采集、分析和傳輸系統。

1 氣體預處理系統

1.1 氣體采樣

煙氣經過采樣探頭和電加熱采樣管線由取樣泵抽取至分析儀表柜。采樣探頭由連接法蘭、取樣探頭、過濾器、加熱器和溫控器組成。取樣管線包括樣氣管、電伴熱加熱帶、保溫層和外防護層組成。為了保證樣氣在傳輸過程中不出現冷凝現象，避免SO2溶于冷凝水從而使其測量濃度偏低，取樣探頭和取樣管線均采用加熱方式，一般設定溫度在120℃-140℃。如果取樣探頭和取樣管線不加熱，一般采用下面方法來判斷故障原因：首先測量加熱器電阻，一般來說取樣管線加熱器的功率為每米30瓦左右，即40米的加熱管線為1200瓦，其正常電阻值應在40-50歐姆左右；如果測量組織遠遠大于正常阻值，則有可能是加熱器中存在斷路，可用萬用表順著加熱管線測量，若在接線端子附近發現阻值正常，可截去前段管線，繼續使用。

1.2 樣氣過濾

樣氣過濾主要通過探頭過濾器來完成，探頭過濾器根據腐蝕情況一般每3-6月檢查一次。探頭過濾器如果發生堵塞和腐蝕則有可能造成分析儀流量低或SO2測量濃度偏低。

1.3 樣氣除水單元

樣氣進入分析柜后，通過冷凝器對樣氣進行迅速冷凝，蠕動泵用于冷凝水的排放。冷凝器的維護量較小，定期查看冷凝器中是否有積水，若有積水則需檢查蠕動泵和蠕動泵管是否正常，一般3-6個月就需更換。

1.4 其他設備

(1)取樣泵，它主要用是把樣氣抽入分析儀中。當采樣氣體流量降低時，應檢查采樣泵是否工作正常。例如采樣泵在分析儀自吹掃時，由于氣路連接不合理造成采樣泵空轉使采樣泵膜片破裂甚至燒泵現象，對此應重新改變氣路連接使采樣泵在氣路中形成一個回路，從而避免憋死燒泵現象。如上圖。

(2)保護過濾器。它用來除去樣氣中的殘留水分和小顆粒物，使進入分析儀的樣氣潔凈、干燥。當保護過濾器中的濾紙會變色，這時濾芯應該予以更換；叵保護過濾器濾芯變色較快，應對過濾器前級氣路進行檢查。一般6個月更換一次。

(3)電磁閥。它用于零點校準氣體、量程氣體和測量氣體切換。如有問題可檢查電磁閥滑竿，可用酒精清洗擋頭以保證密封性。一般每2年更換一次。

2 樣氣分析系統

樣氣分析系統主要指的氣體分析儀。目前氣體分析儀主要有：西門子U23，西克麥哈克S710，青島佳明YSB等。

2.1 分析儀主要的參數設置包括量程設置、配置設置和輸出設置

量程參數只是對模擬量輸出而言的，并不是指分析器測量的量程。為了使脫硫系統DCS、CEMS分析儀和省監控平臺數據統一，DCS、CEMS和數采儀的量程必須設置一致。分析儀的量程也需合理設置。一般含硫率在1%以上的燃煤，入口量程至少應設置在2500mg/m3以上，含硫率在2%則出口至少應設置在5000mg/m3以上，以此類推。出口為了保證其測量精度，可使用低、高兩個量程測量，但低量程上限范圍必須高于排放標準的1.5-2倍。

輸出設置主要對分析輸出信號類型（數字、模擬）、大小、故障時狀態等的設定。分析儀在出現故障或者標定時，可以自定義輸出的類型：保持、實時和定值三種。保持是指分析儀輸出為出現故障之前的那個最后測量值。實時是指分析儀輸出為實際測量的數值輸出。定值指是指輸出為一個固定的值（一般為最小值或者最大值）。建議將故障時輸出狀態設為實時數據，這樣能較真實反映CEMS的實際狀況。

2.2 目前煙氣分析儀可采用人工校準和自動校準。

自動校準主要用于零點校準，用來校準SO2、NOx 濃度零點，零點氣體主要使用的是空氣，也可使用高純氮來標定零點。量程校準主要使用人工來校準，標定校準時把標準氣體和分析儀聯通好后，慢慢開啟減壓閥，并觀察分析儀上的流量計指示，流量控制在1-1.2L/min。標準氣體濃度一般選擇在分析儀量程的80%左右為宜，分析器中輸入的標氣濃度值就和標氣濃度一致。如果用標氣濃度高了，則測量濃度將低于實際值。標定周期根據設備性能不盡相同，像西門子的U23，一般可以做到2-3個月標定一次。

3 數據采集、分析和傳輸系統

分析儀把測量煙氣的濃度轉變成電信號（數字或模擬信號）通過電纜和數采儀傳輸給脫硫系統中控室（DCS）和環保監控平臺。檢查數據采集、分析和傳輸系統是否工作成長，最簡單的方法就是檢查DCS、CEMS、數采儀數據和監控平臺數據的一致性，數據相同則整個系統的數據采集和傳輸正常。若數據差異較大，在排除DCS、CEMS、數采儀量程設置相同的情況下，就需要檢查硬件電路。檢查時可以萬用表測量隔離器輸入和輸出的電流大小，如果輸入輸出不一致則需更換隔離器。

煙氣連續在線監測系統的安裝與運行，不僅為了解火電廠排放的大氣污染物濃度和污染物總量減排提供了有效手段，也有利于電廠的安全運行和管理。在系統的使用中要完善備品備件的供應，更要對CEMS系統有效及時的維護，這樣才能使CEMS充分發揮環保監督作用。

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