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【摘 要】以烟气连续排放监测系统在王滩电厂燃煤机组上的应用为例，介绍了稀释法烟气连续监测系统的原理，分析了系统组成及功能、常见缺陷，介绍了系统运行及维护检修经验。
【关键词】烟气连续监测系统 稀释法 维护策略
一、引言
烟气连续排放监测系统（Continuous Emission Monitoring System，简称CEMS）是为连续监测排放污染物总量而设计的系统，环保部门可根据排放总量及排放强度制定有关的排放治理及处罚方案。
王滩电厂为2×600MW燃煤亚临界机组，该厂湿法脱硫系统安装并运行了稀释法CEMS，本文将对这一系统进行详细阐述，并介绍其突出优点及运行维护经验。
二、稀释法CEMS简介
烟气连续排放监测系统（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）是一种无人值守、实时采样分析、长期连续工作的自动监测系统，主要包括采样部分、分析仪器、数据采集三部分。稀释法CEMS由多个单元组成（见图1），主要由烟气连续（SO2、NOX）排放监测子系统、烟尘颗粒物监测系统、流量连续监测子系统、烟气排放参数（温度、湿度、静压、氧量）监测子系统、数据采集与处理分析子系统等组成。烟气采样系统采用当今先进的稀释连续采样（Dilution Samling）方式，所有分析仪器主要部件全由国外进口，是一套参数很全的CEMS。下面对其各子系统做一简单介绍。
（一）烟气排放连续监测子系统
烟气经采样探头过滤、稀释后经不加热采样管线输送到烟道下控制小室的相应分析仪器内进行连续监测，主要由采样稀释探头、分析仪等仪器设备组成。
（二）烟尘排放连续监测系统
烟尘的连续监测采用双光程浊度（不透光率）方法，半导体激光光源发射单元与反射单元分别安装在烟道同一截面两侧，光源发出的光通过烟气，由安装在对面的反射镜反射至接收装置，检测出光强并转变为电信号输出。光强度经过烟尘后的强度衰减与烟尘浓度的关系遵循郎伯-比尔定律（Lamber-Beer Law）。
（三）流量连续监测子系统
烟气流量的监测实质是对流速的监测，由流速与烟道的截面积相乘可得到烟气实际流量。该CEMS的流速连续监测系统采用皮托管差压法来实现烟气流速的连续监测。
（四）烟气排放参数监测子系统
测量烟气排放参数是为了把监测到的各种浓度值换算到标准状态，以符合我国的相关环保标准要求。该系统的温度测量采用热电阻法，湿度与压力的测量分别采用湿度传感器、压力变送器来连续监测。
三、稀释法CEMS在王滩电厂中的应用
（一） 王滩电厂脱硫CEMS系统组成
王滩电厂CEMS系统分别由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统和数据采集处理与通讯子系统组成。
气态污染物监测子系统主要用于监测气态污染物SO2、NOx等的浓度，主要包括43i 型脉冲紫外荧光法SO2分析仪、42i 型化学发光法NO-NO2-NOx分析仪及200LD型探头控
颗粒物监测子系统主要用来监测烟尘的浓度，主要仪器为测尘仪，型号为LAND4200；
烟气参数监测子系统主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，用于排放总量的积算和相关浓度的折算；
数据采集处理与通讯子系统由数据采集器和计算机系统构成，实时采集各项参数，生成日、月、年的数据报表，并将报表实时传输到主管部门。
（二）王滩电厂CEMS系统常见故障分析
1.故障现象：所有SO2、NOx仪器的读数与理论值相差较大（偏小），系统响应时间很长。但校准正常并校准后仪器数值迟迟不能恢复到正常测量数值
故障分析：稀释探头前端粗过滤器堵塞，致使烟气无法被采集到探头。
处理方法：清洗探头粗过滤器。
2. 故障现象：所有SO2、NOx仪器测量数值很小，校准时仪器没响应，真空度数值偏小。
故障分析：稀释空气中灰尘堵塞真空泵喷嘴，致使文丘里效应降低或真空度管漏气
处理方法：清洗探头粗过滤器。
3. 故障现象：探头控制器真空度数值非常小。
故障分析：音响小孔已损坏；真空度管严重漏气；稀释空气管路严重漏气或者系统稀释空气压力低；样气管堵塞
处理方法：更换音响小孔及石英棉并检查取样探头电加热装置；检查漏气原因，密封接口或更换真空度管；检查漏气原因，密封接口或更换稀释空气管；检查系统用压缩空气压力；检查样气管。
4. 故障现象：含尘量指示不合理或数值长期不变。
故障分析：含尘量测试仪镜头脏污
处理方法：擦拭镜头并手工校准；检查吹扫用压缩空气含油、含水、含尘情况
5. 故障现象：通烟量不准
故障分析：测点取样管路内积水结冰或测点内部堵塞。
处理方法：排除管路积水并检查管路伴热装置或疏通测点。
（三）提高CEMS运行可靠性和环保数据准确性的日常维护及管理措施
1.建立和完善CEMS仪表定期校验制度
（1）利用标准气和零气，每周对原烟气SO2、净烟气SO2、NOx分析仪进行校验标定；
（2）填写《王滩电厂CEMS仪表校验报告》，详细记录仪表标定原因、仪表标定前后主要参数等内容，并且执行设备专责人、热工室专工两级验收签字程序，使CEMS仪表定期校验标准化、程序化。
2.建立完善CEMS就地设备定期检查制度
每日检查cems系统稀释气压力、探头控制器DILUTION AIR压力表（60 psi）、探头控制器VACUUM真空表（大于14inHg）、探头控制器INSTRUMENT AIR压力表（1.5-2.0Mpa）、探头加热器温度（130-160℃）等仪表指示值，检查分析仪器间空调、照明、通风、室内温度是否正常；检查分析仪是否有报警；检查DAS，查看每日报告，数据记录是否正常。 每周对粗滤网、音速小孔及其头部的石英棉、取样探头进行检查，确认是否有被泥浆堵塞、被水浸湿等问题
每月对含尘量探头的吹扫用压缩空气过滤器、镜片等，并进行清洁擦拭。
每季度检查校准气瓶压力，如果小于200psi，则必须更换标准气；如果有超过使用期限的标准气，必须进行更换
每年检查零气系统颗粒物过滤器滤芯、检查分析仪泵膜、干燥剂是否失效，检查SO2分析仪UV灯光强度、氧化镐探头晶体阻值。
3.对CEMS数据进行定期备份
每周对CEMS数据采集计算机中的环保数据进行备份，月底将本月环保数据统一刻入光盘，严防CEMS数据丢失；每周与DCS系统中的GPS时钟校对一次，以使CEMS数据采集计算机的时钟与PLC系统时钟保持一致，便于二者的数据进行比对。
4.比对CEMS与CRT画面显示数据的一致性
不定期地将CEMS与CRT画面显示的环保数据进行比对，对二者当中偏差较大的数据要认真查清原因并及时消除，避免出现同一数据在CEMS和CRT显示出现偏差甚至矛盾，以维护环保数据显示的严肃性。
5.规范对CEMS参数设置权限
CEMS系统分析仪及数据采集计算机中的通道参数的设置，必须输入管理员密码才能对诸如通道采集方式、量程等进行更改，每次更改必须认真填写《王滩电厂CEMS参数更改登记表》，记录更改日期、更改原因、更改内容等信息。
6. 主要维护经验
（1） 对于没有配备GGH的湿法脱硫，经过除雾器之后的烟气仍然会携带有大量水分，因此必须为稀释探头配备加热器，加热温度控制在160℃—250℃，以保证稀释探头不被堵塞。
（2）建议每3个月对净烟气探头前部滤网清洁并更换石英棉，每1个月对分析仪后部风扇滤网积灰进行清除，以确保系统工作在最佳状态。
四、结论
稀释法CEMS在王滩电厂投运后可以监视二氧化硫、氮氧化物，及氧气含量，烟尘浓度及烟气的温度、压力、流量、湿度等参数。整个监测系统分析精度高、分析速度快，日常维护量小，能够长期、可靠、准确运行，并定时向管理部门发送排放数据。稀释法CEMS在王滩电厂的安装运行符合国家相关环保法规的要求，为监测火电厂排放的大气污染物浓度及污染物总量提供了有效手段。
参考文献：
[1] 火电厂烟气排放连续监测系统技术规范 HJ/T75-2005
[2] 王滩电厂脱硫CEMS常见故障分析及提高可靠性对策；化学工程与装备；2011年11期
[3] 稀释法CEMS在王滩电厂中的应用；化学工程与装备；2011年11期
【关键词】烟气连续监测系统 稀释法 维护策略
一、引言
烟气连续排放监测系统（Continuous Emission Monitoring System，简称CEMS）是为连续监测排放污染物总量而设计的系统，环保部门可根据排放总量及排放强度制定有关的排放治理及处罚方案。
王滩电厂为2×600MW燃煤亚临界机组，该厂湿法脱硫系统安装并运行了稀释法CEMS，本文将对这一系统进行详细阐述，并介绍其突出优点及运行维护经验。
二、稀释法CEMS简介
烟气连续排放监测系统（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）是一种无人值守、实时采样分析、长期连续工作的自动监测系统，主要包括采样部分、分析仪器、数据采集三部分。稀释法CEMS由多个单元组成（见图1），主要由烟气连续（SO2、NOX）排放监测子系统、烟尘颗粒物监测系统、流量连续监测子系统、烟气排放参数（温度、湿度、静压、氧量）监测子系统、数据采集与处理分析子系统等组成。烟气采样系统采用当今先进的稀释连续采样（Dilution Samling）方式，所有分析仪器主要部件全由国外进口，是一套参数很全的CEMS。下面对其各子系统做一简单介绍。
（一）烟气排放连续监测子系统
烟气经采样探头过滤、稀释后经不加热采样管线输送到烟道下控制小室的相应分析仪器内进行连续监测，主要由采样稀释探头、分析仪等仪器设备组成。
（二）烟尘排放连续监测系统
烟尘的连续监测采用双光程浊度（不透光率）方法，半导体激光光源发射单元与反射单元分别安装在烟道同一截面两侧，光源发出的光通过烟气，由安装在对面的反射镜反射至接收装置，检测出光强并转变为电信号输出。光强度经过烟尘后的强度衰减与烟尘浓度的关系遵循郎伯-比尔定律（Lamber-Beer Law）。
（三）流量连续监测子系统
烟气流量的监测实质是对流速的监测，由流速与烟道的截面积相乘可得到烟气实际流量。该CEMS的流速连续监测系统采用皮托管差压法来实现烟气流速的连续监测。
（四）烟气排放参数监测子系统
测量烟气排放参数是为了把监测到的各种浓度值换算到标准状态，以符合我国的相关环保标准要求。该系统的温度测量采用热电阻法，湿度与压力的测量分别采用湿度传感器、压力变送器来连续监测。
三、稀释法CEMS在王滩电厂中的应用
（一） 王滩电厂脱硫CEMS系统组成
王滩电厂CEMS系统分别由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统和数据采集处理与通讯子系统组成。
气态污染物监测子系统主要用于监测气态污染物SO2、NOx等的浓度，主要包括43i 型脉冲紫外荧光法SO2分析仪、42i 型化学发光法NO-NO2-NOx分析仪及200LD型探头控
颗粒物监测子系统主要用来监测烟尘的浓度，主要仪器为测尘仪，型号为LAND4200；
烟气参数监测子系统主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，用于排放总量的积算和相关浓度的折算；
数据采集处理与通讯子系统由数据采集器和计算机系统构成，实时采集各项参数，生成日、月、年的数据报表，并将报表实时传输到主管部门。
（二）王滩电厂CEMS系统常见故障分析
1.故障现象：所有SO2、NOx仪器的读数与理论值相差较大（偏小），系统响应时间很长。但校准正常并校准后仪器数值迟迟不能恢复到正常测量数值
故障分析：稀释探头前端粗过滤器堵塞，致使烟气无法被采集到探头。
处理方法：清洗探头粗过滤器。
2. 故障现象：所有SO2、NOx仪器测量数值很小，校准时仪器没响应，真空度数值偏小。
故障分析：稀释空气中灰尘堵塞真空泵喷嘴，致使文丘里效应降低或真空度管漏气
处理方法：清洗探头粗过滤器。
3. 故障现象：探头控制器真空度数值非常小。
故障分析：音响小孔已损坏；真空度管严重漏气；稀释空气管路严重漏气或者系统稀释空气压力低；样气管堵塞
处理方法：更换音响小孔及石英棉并检查取样探头电加热装置；检查漏气原因，密封接口或更换真空度管；检查漏气原因，密封接口或更换稀释空气管；检查系统用压缩空气压力；检查样气管。
4. 故障现象：含尘量指示不合理或数值长期不变。
故障分析：含尘量测试仪镜头脏污
处理方法：擦拭镜头并手工校准；检查吹扫用压缩空气含油、含水、含尘情况
5. 故障现象：通烟量不准
故障分析：测点取样管路内积水结冰或测点内部堵塞。
处理方法：排除管路积水并检查管路伴热装置或疏通测点。
（三）提高CEMS运行可靠性和环保数据准确性的日常维护及管理措施
1.建立和完善CEMS仪表定期校验制度
（1）利用标准气和零气，每周对原烟气SO2、净烟气SO2、NOx分析仪进行校验标定；
（2）填写《王滩电厂CEMS仪表校验报告》，详细记录仪表标定原因、仪表标定前后主要参数等内容，并且执行设备专责人、热工室专工两级验收签字程序，使CEMS仪表定期校验标准化、程序化。
2.建立完善CEMS就地设备定期检查制度
每日检查cems系统稀释气压力、探头控制器DILUTION AIR压力表（60 psi）、探头控制器VACUUM真空表（大于14inHg）、探头控制器INSTRUMENT AIR压力表（1.5-2.0Mpa）、探头加热器温度（130-160℃）等仪表指示值，检查分析仪器间空调、照明、通风、室内温度是否正常；检查分析仪是否有报警；检查DAS，查看每日报告，数据记录是否正常。 每周对粗滤网、音速小孔及其头部的石英棉、取样探头进行检查，确认是否有被泥浆堵塞、被水浸湿等问题
每月对含尘量探头的吹扫用压缩空气过滤器、镜片等，并进行清洁擦拭。
每季度检查校准气瓶压力，如果小于200psi，则必须更换标准气；如果有超过使用期限的标准气，必须进行更换
每年检查零气系统颗粒物过滤器滤芯、检查分析仪泵膜、干燥剂是否失效，检查SO2分析仪UV灯光强度、氧化镐探头晶体阻值。
3.对CEMS数据进行定期备份
每周对CEMS数据采集计算机中的环保数据进行备份，月底将本月环保数据统一刻入光盘，严防CEMS数据丢失；每周与DCS系统中的GPS时钟校对一次，以使CEMS数据采集计算机的时钟与PLC系统时钟保持一致，便于二者的数据进行比对。
4.比对CEMS与CRT画面显示数据的一致性
不定期地将CEMS与CRT画面显示的环保数据进行比对，对二者当中偏差较大的数据要认真查清原因并及时消除，避免出现同一数据在CEMS和CRT显示出现偏差甚至矛盾，以维护环保数据显示的严肃性。
5.规范对CEMS参数设置权限
CEMS系统分析仪及数据采集计算机中的通道参数的设置，必须输入管理员密码才能对诸如通道采集方式、量程等进行更改，每次更改必须认真填写《王滩电厂CEMS参数更改登记表》，记录更改日期、更改原因、更改内容等信息。
6. 主要维护经验
（1） 对于没有配备GGH的湿法脱硫，经过除雾器之后的烟气仍然会携带有大量水分，因此必须为稀释探头配备加热器，加热温度控制在160℃—250℃，以保证稀释探头不被堵塞。
（2）建议每3个月对净烟气探头前部滤网清洁并更换石英棉，每1个月对分析仪后部风扇滤网积灰进行清除，以确保系统工作在最佳状态。
四、结论
稀释法CEMS在王滩电厂投运后可以监视二氧化硫、氮氧化物，及氧气含量，烟尘浓度及烟气的温度、压力、流量、湿度等参数。整个监测系统分析精度高、分析速度快，日常维护量小，能够长期、可靠、准确运行，并定时向管理部门发送排放数据。稀释法CEMS在王滩电厂的安装运行符合国家相关环保法规的要求，为监测火电厂排放的大气污染物浓度及污染物总量提供了有效手段。
参考文献：
[1] 火电厂烟气排放连续监测系统技术规范 HJ/T75-2005
[2] 王滩电厂脱硫CEMS常见故障分析及提高可靠性对策；化学工程与装备；2011年11期
[3] 稀释法CEMS在王滩电厂中的应用；化学工程与装备；2011年11期