脫硫污染源煙氣連續監測系統的建設與應用

武建軍

（甘肅電投張掖發電有限責任公司，甘肅 張掖 734000）

1 污染源煙氣連續監測系統現狀

張掖發電公司脫硫煙氣分析系統主要使用德國ABB系列儀表，出入口單獨控制，采用非散射紅外吸收法、電化學法對煙氣中各成分進行分析；煙氣流量和溫度采用KURZ 454FTB熱式流量計，利用熱損失原理進行測量，該裝置防腐性能好。一般煙氣連續監測系統分析儀表使用壽命為3年～5年時間，由于安裝位置比較特殊，長期運行在惡劣環境里，易受到煙氣中酸液腐蝕，設備損壞現象時有發生，從而造成維護量較大，運行成本較高。張掖發電公司脫硫CEMS系統由北京中電興業技術開發有限公司安裝設計調試，分析儀表采用ABB AO2020、EL1020系列產品，該分析儀表自安裝投運以來，通過不斷的改造、優化和維護保養，設備運行相對比較穩定，但不能滿足超低排放在線連續監測功能。

2 污染源煙氣連續監測系統存在的問題和改進意見

張掖發電公司自動監測分析儀表采用的是德國ABB系列儀表，SO2和NOx單位為ppm，而我國國標CBl3223—2003要求的濃度限值指標是指在標準狀態下空氣過剩系數為1.4的干煙氣條件下的污染物濃度，進口的煙氣連續監測系統均沒有按此標準進行測量和顯示。煙塵大多顯示為濁度百分比，SO2和NOx則以ppm的形式顯示，不能滿足我國標準要求[1]。為此，要將體積濃度換算成質量濃度，而質量濃度與檢測氣體的溫度、壓力環境條件有關，其數值會隨溫度、氣壓等環境條件的變化而不同，實際測量時就需要同時測定氣體的溫度和大氣壓力。而在使用ppm作為描述污染物濃度時，由于采取的是體積比，不會出現這個問題。

大部分氣體檢測儀器測得的氣體濃度都是體積濃度（ppm），而按我國規定，特別是環保部門，則要求氣體濃度以質量濃度的單位（如：mg/m3）表示，我們國家的標準規范也都是采用質量濃度單位（如：mg/m3）表示。

①質量濃度表示法：每立方米空氣中所含污染物的質量數，即mg/m3。②體積濃度表示法：一百萬體積的空氣中所含污染物的體積數，即ppm。③質量濃度mg/m3=M氣體分子量/22.4＊ppm數值＊[273/(273+T氣體溫度)]＊（Ba壓力/101325）。

煙氣連續監測系統（CEMS）采樣處理系統中的采樣泵、蠕動泵易出現工作特性不好，動力不足、泵膜堵塞、蠕動泵泵管破損漏氣等現象，故需定期對其進行清洗，維護量較大。

分析儀表采樣探頭、濾芯易出現結垢堵塞，這是由于運行在惡劣環境下所致，目前采取定期吹掃和清洗清潔的方法解決結垢堵塞問題。

煙氣流量計探頭易出現堵塞，由于尾部煙道溫度較低，煙氣中酸液腐蝕嚴重，而且含有灰塵，易將探頭堵塞，影響測量，故每周需對探頭檢修清理，避免測量不準。

雖然煙氣連續監測系統廠商均取得了以下資格認證：①國家環保部環境監測儀器質量監督檢驗中心的適用性檢測報告CMA。②中環協頒發的產品認證證書（CEP）。③國家質檢部門頒發的計量器具型式批準證書（CPA）。④中國環境保護產品認證（CCEP）。⑤制造計量器具許可證（CMC）。

但產品質量和售后服務得不到保證，不能夠及時解決系統突發故障，對使用單位造成環保壓力，建議環保部門會同質量技術監督部門定期對已銷售的煙氣連續監測系統運行情況、售后服務等進行考核，這樣可以規范煙氣連續監測系統廠商在電廠的經營活動，以保證電廠能夠使用良好的煙氣連續監測系統，并擁有較好的售后服務，以獲取準確可靠的監測結果[2]。

對于維護煙氣連續監測系統必須具備一定素質的專業技術人員才可保證儀器的正常運行。故建議環保部門有必要定期組織電廠技術人員進行技術培訓，通過培訓達到提高操作人員的水平，也是保證煙氣連續監測系統正常運行的必要條件。

3 污染源煙氣連續監測系統建設要求

（1）在線監測房建設：CEMS監測站設計尺寸要符合《固定污染源自動監控（監測）系統現場建設技術規范》（T/CAEPI 11-2017）要求，監測房建在總排口附近，面積約（22.16㎡）左右，房高2.94m，材料為磚混建筑，室內安裝分析儀表、數據采集儀、工控機等在線監測儀器[3]。室內配置空調、滅火器、標氣、電源和UPS電源以及上墻圖表。

（2）監測站房室內要求：為滿足儀器對工作環境的要求，站房要配備照明、空調、等輔助設備，站房遠離強電磁干擾、避開強震動和高濕場所等；監測站房內儀器設備設置標識牌，進入站房內的管路或線路應標明相應的用途；站房內應配置UPS，電源容量應不小于10kW；監測站房室內環境條件，應清潔、通風、干燥、空氣相對濕度≤85%，室內溫度應保持在18℃～28℃；站房內應備有空調保證室內溫度恒定，且空調要求具備來電自動復位功能，同時應當采取必要的保溫措施[4]。

（3）監測站房室外要求：①監測站房采用磚混結構、鋼混結構固定站房，具有防火阻燃、防潮、抗震和抗風能力，站房地面標高為±0.25m。②站房外應在醒目位置安裝基站標識牌，應標注單位名稱、排污口編號、站房編號、監控因子、設備廠家、運行單位名稱等內容。

（4）煙氣連續監測系統安裝技術要求：①脫硫CEMS進口和出口分析儀表整體更換，出口煙氣分析儀、濕度儀、煙塵儀，采用低量程、高靈敏度的進口儀表。②原煙氣CEMS的測量項包括SO2、O2、煙塵、溫度、壓力、流量。③凈煙氣CEMS的測量項包括SO2、O2、NOx、煙塵、溫度、壓力、流量、濕度。④SO2分析儀采用完全取樣抽取方式，分析方法采用非分散紅外吸收法；NOx/NO分析儀采用完全取樣抽取方式，分析方法采用非分散紅外吸收法；原煙氣及凈煙氣粉塵測量儀表采用抽取采樣法測量方式，分析方法采用加熱抽取前散射法進行檢測；流量測定儀采用矩陣式測量方式，凈煙氣流量采用矩陣流量計，測點布滿煙道，原則上測點不少于每平米1個，且具備CCEP、CMC、CPA證書及適用性檢測報告；溫、濕度、壓力儀表使用超低排放認證的環保儀表，改造現有的單元機組2套數采儀，參數性能滿足環保要求。

（5）煙氣流量計安裝要求：①煙氣流量涉及到計量，必須含有計量器具許可證書。②煙氣流量屬于環保監測范疇，必須具有環保認證。③煙氣流量測量要求：測量范圍15m/s左右，測量精度不低于±3%。誤差滿足環保要求。

（6）CEMS性能保證要求：①氣態污染物分析儀器：測量范圍：脫硫進口SO2：0～5000mg/m3，脫硫出口SO2：0～150mg/m3，NOx：0～150mg/m3；零 點 漂 移 ：≦±0.5mg/(Nm3·24h)；≦±1%滿量程/周；全幅漂移：≦±1%滿量程/24h；≦±1%滿量程/周；響應時間：SO2、NOx均小于3min；參數輸出信號：4～20mA DC。②含氧量測量：測量范圍：0～25%；精度：≦±1%；響應時間：≦30 S；校準：儀器具有自動校準功能，每24小時至少校準一次；零點漂移≦±1%/24h；全幅漂移≦±1%/24h。③溫度測量：測量范圍：0～300℃；指示誤差：±3℃；精度：≦±0.1%。②煙塵測量：測量范圍：0～20mg/Nm3；零點漂移：(24h)≦±0.2%滿量程；全幅漂移：(24h)≦±0.2%滿量程；響應時間：≦10S；線性度：≦±1%；輸出信號4～20mA DC；煙塵連續監測系統具備對儀器進行自動、手動零點校準、全負校準裝置以及氣體吹掃裝置。

（7）ACX-C150（EL3020型分析儀表）煙氣連續監測系統（CEMS）概述及流程原理圖。ACX-C150煙氣連續監測系統可監測參數包括SO2、NOx、O2、煙塵、流量、溫度、壓力、濕度。系統采用直接抽取法（加熱管線式），采用先進可靠的取樣、預處理和檢測技術以及系統控制、數據采集處理和網絡通信技術。實現了FGD裝置入口、出口煙氣氣態污染物連續監測、煙氣排放濃度和排放總量的連續監測和數據遠程通信。

圖1 煙氣連續檢測系統流程

4 煙氣連續監測系統管理要求

①每月定期對煙氣在線自動監測分析儀表進行標定校驗，同時出具校驗報告。②制定了《CEMS監測站管理制度》、《污染源自動監控系統現場端維護管理制度》、《CEMS檢修維護記錄》和《CEMS定期巡檢記錄》，并上墻圖表，要求運行、維護人員根據管理規定遵照執行。③要求檢查維護自動監測分析儀表時間不能過長，開始到結束時間一般不超過4小時，否則將按照脫硫運行管理監督規定進行考核。④CEMS監測站必須配備滅火器、標氣、空調、照明等基礎設施。標氣要張貼生產廠家的合格證，注明日期、標氣組份含量等參數。⑤CEMS數據報表至少保存半年以上。

5 結語

按照《固定污染源自動監控（監測）系統現場端建設規范》（T/CAEPI 11-2017）規范要求，重新建設了兩臺機組脫硫CEMS監測站房，在站房內設置溫度、濕度監測設備，并對CEMS系統進行了升級改造，確保監測數據準確、穩定、可靠。根據污染源在線監控系統技術現狀和發展趨勢，結合公司目前污染源煙氣在線監控系統建設中發現的問題，不斷提高污染源煙氣在線監控系統管理運營效能和技術水平，充分發揮其在日常監測和污染治理中的重要作用，具有重要的現實意義。