燃煤锅炉CEMS烟气在线监测系统

CEMS烟气在线监测系统设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，均符合国家HJ75-2017《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》、HJ76-2017《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》及有关环境保护标准和技术规范要求。
本系统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及数据采集与处理子系统组成，其中气态污染物监测子系统的预处理单元、分析单元和数据采集与处理子系统安装在机柜内，可以连续监测二氧化硫浓度（SO2）、氮氧化物浓度（NOx）、氧含量（O2）等参数的湿基值、干基值和折算值，以及根据颗粒物（粉尘）浓度、烟气温度、压力、流速等多项相关参数统计排放率、排放总量等，并能对测量到的数据进行有效管理，具有现场数据实时传送、远程故障诊断、报表统计和图形数据分析等功能，实现了工作现场的无人值守。整套系统结构简单、动态范围广、实时性强、组网灵活、运行成本低，同时系统采用模块化结构，组合方便，根据客户需求有所增减；并且能够与企业内部的DCS和环保部门的数据系统通讯。

烟气排放是环境监测的重要组成部分，直接关系到空气质量和生态健康。为了满足环保要求，烟气CEMS在线监测系统广泛应用于各种工业生产过程，实时监测和监控烟气排放。然而，在实际运行中，烟气CEMS在线监测系统可能会遇到各种问题。本文将汇总并分析这些常见问题，同时提出相应的规范要求和核查方法，以保障系统的正常运行和数据的准确性。


一、采样和预处理单元
1.1采样点位
u常见问题：
流速和颗粒物采样点位于烟道弯头、阀门、变径管处、弯道或前后直管段不足。
影响：
这些位置流场不稳定，流速和颗粒物浓度无规律剧烈波动。
规范要求：
1.应优先选择在垂直管段和烟道负压区域。
2.距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，距上述部件上游方向不小于两倍烟道直径处。
核查方法：
现场观察。备注：采样点位对气态污染物的影响较小，但也应尽量满足HJ/T75—2007规范中“距弯头、阀门、变径管下游方向不小于两倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于0.5倍烟道直径处”的要求。


烟气在线监测采样等安装点位
u常见问题：
采样点设置在净烟道，但旁路烟道未安装烟气流量和烟温监测装置。
影响：
旁路开启情况无法有效监控。
规范要求：
1.固定污染源烟气净化设备设置有旁路烟道时，应在旁路烟道内安装烟气流量连续计量装置。
2.应在旁路烟道加装烟气温度和流量采样装置。
核查方法：
1.现场观察旁路烟道是否安装了流量和烟温测量装置。
2.开启旁路，观察DCS和CEMS上流量和烟温变化情况，净烟道流量应下降，旁路流量应上升，旁路烟温应接近原烟气温度。
备注：目前，许多燃煤电厂不设旁路或已取消旁路，不存在此问题。但烧结机脱硫等仍设有旁路，需予以关注。
u常见问题：
参比方法采样孔设置在CEMS采样孔上游，或距离CEMS采样孔较远。
影响：
测定结果可比性差。
规范要求：
在烟气CEMS监测断面下游应预留参比方法采样孔，采样孔数目及采样平台等按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》要求确定，以供参比方法测试使用。在互不影响测量的前提下，应尽可能靠近。
核查方法：现场观察。
备注：参比方法采样孔与CEMS采样孔距离一般控制在1米以内。
u常见问题：
颗粒物采样孔设在气态污染物采样孔的上游。
影响：
颗粒物监测时需连续吹扫，吹扫空气会使气态污染物被稀释，监测结果偏低。
核查方法：现场观察。
备注：采样孔的正确布置顺序为：沿烟气流动方向，依次布置气态污染物、温度压力流速、颗粒物采样孔。相互距离不小于0.5米。
1.2采样管路
u常见问题：
1.采样管线未全程伴热。
2.采样探头加热温度或采样管线伴热温度不足。
影响：
导致采样管内烟气温度低于露点，水汽结露，二氧化硫溶于水中，加大测量误差，使测定结果偏低
核查方法：
1.观察采样管线，是否全程伴热。
2.用手触碰采样管线，感觉是否有温度异常偏低的部分。
3.检查采样管两端，恒功率伴热管是否预留1米伴热带。
4.检查探头加热温度（温度显示仪表在采样探头旁或分析仪机柜内），一般加热温度不低于160℃。
5.检查伴热管伴热温度（温度显示仪表在分析仪机柜内），一般伴热温度不低于120℃。
备注：
1.只有完全抽取法（包括热湿法和冷干法）仪器使用伴热管。稀释抽取法不需要伴热，但探头需要加热。
2.采样探头加热温度和伴热管伴热温度需根据烟气露点温度确定，必须保证能够将烟气加热到露点温度以上。对垃圾焚烧尾气等露点温度较高的烟气，采样探头加热温度和伴热管温度宜设置更高的温度，一般不低于180℃。
3.根据对某型伴热管实际试验，裸露管段长在30厘米时，烟气温度降低可达70℃左右；裸露管段长在60厘米时，可达90℃左右。也就是说，裸露管段长度超过60厘米时，烟气温度已经降低至接近室温。在此过程中，将产生大量冷凝水，吸收烟气中的二氧化硫，使测定结果偏低。在二氧化硫浓度较低时，对测定结果的影响更大（如普通湿法脱硫烟气浓度低于50ppm时，二氧化硫损失率可达10%甚至更高）。因此，在安装过程中，应尽量缩短采样管裸露管段的长度。


冷凝器（三级过滤二级冷凝）
u常见问题：
采样管形成U型管段。
影响：
冷凝水易蓄积在U型管段，加大测量误差，使气态污染物测定结果偏低。
核查方法：
现场观察。
1.3预处理
u常见问题：
颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头未正常反吹。
影响：
不正常反吹将导致颗粒物测试仪镜片污染，使浓度偏大；气态污染物采样探头和皮托管探头堵塞，数据异常，严重时设备无法运行。
核查方法：
1.观察平台上颗粒物测量仪反吹风机叶片是否转动，听风机是否有运转的声音，用手感觉风机是否振动，判断风机是否正常运行。
2.观察平台上气态污染物探头和皮托管探头反吹管是否正常连接，平台上反吹气阀门是否打开。
3.观察监测站房内或平台上反吹气源压力表，压力一般在0.4~0.7MPa。
备注：
1.需反吹的部件包括3个：颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头。
2.颗粒物测量仪镜片采用连续反吹。
3.气态污染物采样探头、皮托管探头为脉冲式反吹，反吹周期一般为4~8小时，每次反吹时间为2~5分钟。
4.气态污染物探头反吹时，二氧化硫和氮氧化物浓度降低，氧含量增高。
5.皮托管全压反吹时，压力显示为满量程。静压反吹时，压力显示为零。
6.目前一般均对反吹时数据进行了屏蔽。如屏蔽，在CEMS和DCS历史数据中查询分钟数据时，可观察到反吹期间浓度、流速保持一固定值（如前5分钟均值）。如未屏蔽，可观察到有二氧化硫和氮氧化物浓度、流速（静压反吹）周期性波谷，氧含量、流速（全压反吹）周期性波峰。
7.反吹气源一般由监测站房内的空压机提供，压缩空气经管路输送至平台后分3路，分别供给颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头进行反吹。
部分企业有自备气源，不需配备空压机。部分颗粒物测量仪镜片吹扫由平台上风机直接反吹。反吹气源压力在0.4~0.7MPa。
u常见问题：
气态污染物采样探头内滤芯、预处理机柜内滤芯长期未更换，导致滤芯失效。
影响：
滤芯堵塞，导致采样流量降低，严重时设备无法运行。
规范要求：
一般不超过3个月更换一次采样探头滤芯。
核查方法：
1.查看气态污染物采样探头滤芯表面是否粉尘过大。
2.查看机柜滤芯是否变形、变色，表面有无大量粉尘。
备注：被测气体进入分析仪表前，需过滤去除粉尘和水蒸气，依次为：气态污染物采样探头内的陶瓷或不锈钢过滤器，预处理机柜内1~2处过滤器。正常情况下，分析仪采样流量一般在1~2L/分钟。

烟气排放连续监测系统可以连续监测SO2、NOX、02、颗粒物浓度、烟气温度、压力、流速、湿度等多项相关参数，并统计排放率、排放总量等。

系统由气态污染物（SO2、NOX、02等）监测、颗粒物监测、烟气参数（温度、压力、流速、湿度等）监测及数据采集与处理4个必选子系统组成。

气态污染物监测采用抽取式冷凝法，其原理是利用紫外差分法测量烟气中的SO2、NOX含量，通过电化学法测量湿氧含量，然后通过干湿转化计算出SO2、NOX、02的干烟气浓度。

颗粒物监测采用激光后散射法，烟气的温度采用温度传感器测量，烟气压力采用压力传感器测量，烟气流速采用皮托管测量；烟气的湿度采用阻容法院里测量，将所有的测量信号送入数据采集与处理系统。

输出处理系统具有现场数据实时传送、远程故障诊断、报表统计和图形数据分析等功能，实现了工作现场的无人值守。整套系统结构简单，动态范围广，实时性强，组网灵活，运行成本低，同时系统采用模块化结构，组合方便，并且能够完全满足与企业内部的DCS系统和环保部门的数据系统通讯的要求。



监测参数：

在线监测因子：SO2、NOX、O2、烟尘、温度、压力、流速、湿度



监测方法：

烟气采样方法：抽取式冷干法

SO2、NOX监测方法：紫外差分光学吸收光谱法

O2监测方法：电化学法

烟尘测量方法：激光后散射法

温度测量方法：温度传感器（铂电阻）

压力测量方法：压力传感器

流速测量方法：差压法（皮托管）

湿度测量方法：阻容法