循環流化床鍋爐廢氣監測系統在化工企業中的實際挑戰及解決方案

于國慶

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

在化工企業中，循環流化床鍋爐作為一種重要的熱能設備，廣泛應用于能源生產過程。然而，其廢氣排放對環境的影響也日益受到關注。廢氣監測系統的有效運行對于確保鍋爐的環保性能和合規性至關重要。但在實際應用中，循環流化床鍋爐廢氣監測系統面臨著諸多挑戰，如廢氣成分復雜、監測技術要求高、數據準確性難以保證等。這些問題不僅影響了監測系統的可靠性，也給化工企業的環保工作帶來了困難。為了解決這些問題，本文將深入探討循環流化床鍋爐廢氣監測系統在化工企業中面臨的實際挑戰，并提出相應的解決方案。通過對現有監測技術進行分析改進，優化系統運行管理方案，以期提高廢氣監測的準確性和可靠性，為化工企業的可持續發展提供有力的支持。

1 循環流化床鍋爐廢氣監測系統原理和應用

1.1 循環流化床鍋爐廢氣監測系統

循環流化床鍋爐廢氣監測系統是一種用于監測循環流化床鍋爐廢氣排放的環保設備（如圖1），通過對廢氣中的污染物濃度和排放量進行連續監測，以確保鍋爐的環保性能和合規性。

圖1 循環流化床鍋爐廢氣排放監測系統

循環流化床鍋爐廢氣監測系統通常包括采樣裝置、輔助設備、分析模塊、效果檢測模塊和數據處理模塊等部分。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；數據處理系統用于處理和存儲監測數據，并生成報告和圖表。該系統可以監測多種污染物，包括二氧化硫（SO2）、一氧化氮（NO）、顆粒物、二氧化碳（CO2）等。監測數據可以實時傳輸到企業的環保管理部門，實時監測鍋爐的廢氣排放情況。

1.2 系統在化工企業中的應用

循環流化床廢氣監測系統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，有利于企業及時發現并解決潛在的環保問題。其次，通過監測數據，企業可以優化生產工藝，降低廢氣排放。例如，根據廢氣成分調整燃料配比或改進脫硫、脫硝設施等。此外，系統還能為企業提供準確的廢氣排放數據報告，便于環保部門的監管，也有助于企業樹立良好的環保形象，提升社會責任感。

同時，在使用循環流化床廢氣監測系統時，也需要注意以下事項：（1）定期對監測系統進行維護和校準，以確保系統的準確性和可靠性。（2）選擇合適的監測點，注意監測環境的溫度、濕度等條件，以確保監測數據的代表性。（3）記錄和保存監測數據，以便進行數據分析和評估。（4）定期向有關部門報告監測數據，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測系統。

2 廢氣監測系統在化工企業實際應用中面臨的挑戰

2.1 化工環境對監測系統的影響

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

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致某些污染物的濃度在短時間內發生較大變化，監測系統的校準和標定工作也變得更加復雜。如果監測系統不能快速響應和準確測量，會導致數據分析和解讀更加困難，出現監測誤差。特別是某些特殊廢氣成分，需要監測系統具有更寬的監測范圍和更高的靈敏度，以滿足環保要求。

2.3 危害性廢氣對設備造成損害

不同的廢氣成分可能對監測系統中的傳感器產生不同的影響，一些化工過程中會產生腐蝕性氣體，如二噁英等，會侵蝕設備的金屬部件，加速密封件的老化，導致設備生銹、腐蝕、甚至泄漏，影響設備的使用壽命和性能。某些危害性氣體還會對設備電路造成干擾或損壞，導致設備無法正常工作。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，影響監測數據精度。

2.4 冬季低溫對在線監測系統影響

在北方地區，冬季低溫確也會給循環流化床廢氣監測系統的正常運行帶來影響和挑戰。零下低溫會導致監測系統中的傳感器、分析儀等設備性能下降，電池的性能受損，出現供電異常等故障，導致系統不穩定，運行速度變慢。同時，溫度過低可能會導致廢氣中的水分結冰，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，一些設備的零部件會變得脆弱，容易損壞，在寒冷的工作環境下，對監測系統進行維護和檢修可能會更加困難，從而影響系統整體工作運行。

2.5 監測系統數據的準確性要求

基于上文分析，廢氣在線監測系統可能會受到傳感器失靈、廢氣干擾、低溫凍害、設備故障、等因素影響，導致系統監測數據異常。在數據傳輸、存儲或分析過程中，也可能會出現數據丟失、錯誤或偏差等問題。如果系統校準不及時或不正確，也會影響數據真實性與準確性。 不準確的數據可能會誤導企業的決策，例如，錯誤地評估廢氣處理效果，影響生產工藝的優化，且廢氣處理未真正達到合格標準，導致企業無法滿足環保法規的要求，面臨法律責任和處罰。因此，化工企業對循環流化床鍋爐廢氣監測系統的準確性提出較高要求。

3 循環流化床鍋爐廢氣監測系統優化解決方案

3.1 優化監測系統設備結構

針對廢氣監測系統在化工企業實際應用中面臨的挑戰，提出一些循環流化床鍋爐廢氣監測系統優化對策。為了減少危害性廢氣干擾，可設計合適的樣品預處理系統，在進入監測系統之前進行過濾、干燥、稀釋等預處理，去除廢氣中的雜質和干擾物質，從而提高監測數據的質量。選擇合適的傳感器，確保其具有較高的環境適應性，定期對監測系統設備進行維護和檢修，檢查傳感器、管路、采樣泵等設備的工作狀態，及時更換損壞的部件。廢氣監測系統優化結構圖如圖2。

圖2 廢氣監測系統優化結構

采用實時監測技術進行在線數據分析，通過多種方法對監測數據進行校準和驗證，如標準氣體校準、實驗室分析比對等，確保數據的準確性。同時，通過遠程監控系統，實時掌握監測系統的運行狀態，當出現數據異?；蛟O備故障時，及時尋找問題的根源，發出報警信號，采取相應的措施進行解決。根據化工企業的實際需求，可以采用更先進的技術和設備對監測系統進行升級和改進，提高系統的性能和準確性。

3.2 優化廢氣監測系統指標

優化循環流化床鍋爐監測系統廢氣檢測指標，根據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。設置監測點應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、準確地反映循環流化床鍋爐廢氣排放情況。根據環保要求和化工企業的實際情況，確定相應的監測頻率，建立數據檔案，便于對歷史數據進行分析和比較。

3.3 系統定期維護校準

循環流化床鍋爐廢氣監測系統進行定期維護校準，首先，要根據設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果，生成相應的報告。（1）日常維護工作。設備檢查：檢查監測設備的外觀是否完好，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：測試監測設備的各項功能，如數據采集、傳輸、顯示等是否正常。校準工作：根據設備的要求，進行定期校準，確保測量的準確性。（2）系統校準工作。標準氣體校準：使用標準氣體對傳感器進行校準，調整設備的測量參數。零點和量程校準：檢查和校準設備的零點和量程，確保測量范圍的準確性。數據驗證：將校準后的測量數據與標準值進行比較，驗證校準的效果。問題處理：如果發現設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，可以保證循環流化床鍋爐廢氣監測系統的正常運行和數據的準確性，幫助企業更好地遵守環保法規，同時，也有助于提高鍋爐的運行效率和節能減排。

3.4 建立故障報警機制

循環流化床鍋爐廢氣監測系統的故障報警機制主要包括參數調整、規則制定、故障報警、系統維護幾方面功能：（1）參數設置。根據環保要求和化工企業循環流化床鍋爐實際運行情況，確定需要監測的廢氣相關參數。并根據情況變化適當調整顆粒物濃度、氮氧化物濃度、溫度、濕度等參數監測指標，設置合理的異常信息報警閾值。（2）規則制定。根據在線監測系統各管道設備監測性能等實際情況，設置危險報警規則，規定不同危險觸發的連續報警、延時報警以及報警解除等條件?？紤]化工企業工作環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。將監測參數實時傳輸到報警系統中，通過計算機控制系統進行數據分析，當處理數據處于報警閾值內時，啟動應急報警響應機制，采取設備運行中斷或通知管理員等措施進行故障干預。（4）系統維護。定期檢查報警系統的運行情況，定時更新或清理系統冗余數據，保障系統功能的完整性，及時發現并處理故障問題，確保報警系統的可靠性。

3.5 冬季低溫的應對措施

為解決循環流化床鍋爐廢氣監測系統受冬季低溫凍害影響，提出一些應對措施：（1）防寒設計?？紤]冬季低溫的影響，選擇抗寒性能好的設備和材料，并對監測設備進行防凍保護，如采用保溫材料包裹設備，還可以考慮給設備搭建一個小型的溫室，這樣能更好地防止設備受寒凍壞。在條件允許的情況下，準備備用的監測設備，以便在主設備出現故障時及時更換。（2）加熱除冰。在采樣管路、廢氣排放管道、氣體監測傳感器等關鍵部位安裝加熱裝置，保持系統的溫度正常，防止結冰造成管道堵塞等問題。定期對監測設備進行除冰工作，人工檢查去除可能結冰部位的冰層。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防護的專業操作技能，避免操作不對對系統設備造成損壞。（3）數據補償。根據歷史數據和經驗，對冬季低溫時的數據進行補償和修正，提高數據的準確性。加強冬季系統數據處理狀態監測控制，定期檢查設備運行情況，及時發現并解決問題。

4 結語

綜上所述，循環流化床鍋爐廢氣監測系統在化工企業中面臨著環境影響、廢氣干擾、低溫凍害等諸多挑戰，但通過優化設備選型和指標設置，建立報警機制，定期進行系統維護與管理，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，隨著環保要求的不斷提高和技術的不斷進步，化工企業應積極應對這些挑戰，不斷完善廢氣監測系統，以實現經濟效益和環境保護的雙贏。未來的廢氣監測系統將更加智能化和精確化，為化工企業的可持續發展提供更有力的支持。