CEMS烟气在线监测系统运行常见问题、规范要求及核查方法

文章导读

　　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。

　　采样和预处理单元

　　1.1采样点位

　　常见问题1：

　　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（HJ/T75—2007）。

　　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。

　　常见问题2：

　　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（HJ/T75—2007）。

　　2.应在旁路烟道加装烟气温度和流量采样装置（环办〔2009〕8号）。

　　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。

　　常见问题3：

　　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（HJ/T75—2007）。

　　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。

　　常见问题4：

　　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

　　常见问题1：

　　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。

　　常见问题2：

　　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

　　常见问题1：

　　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。

　　常见问题2：

　　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（HJ/T76—2007）。

　　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。

　　常见问题3：

　　1.冷凝器冷凝温度过高或过低。

　　2.冷凝温度不稳定。

　　影响：

　　1.冷凝温度过高，导致烟气中的水分不能充分析出，分析仪表损坏。

　　2.冷凝温度过低，尤其在低于0℃时，可能会导致冷凝管排水口结冰，无法正常排水。

　　核查方法：

　　1.查看冷凝器上的显示温度，一般冷凝温度应在3~5℃。

　　2.观察抽气泵，如果除湿不好，抽气泵易腐蚀。

　　备注：完全抽取法测量气态污染物一般包括冷干法和热湿法两类，国内应用的主要是冷干法仪器。只有冷干法仪器才需要使用冷凝器，目的是使烟气中的水分迅速结露冷凝析出。热湿法仪器和稀释法仪器不需要冷凝器。

　　常见问题4：

　　1.冷凝器排水蠕动泵泵管老化。

　　2.蠕动泵损坏。

　　3、蠕动泵泄漏。

　　影响：

　　冷凝水无法正常排出，严重时导致冷凝器不能正常工作。

　　规范要求：

　　每3个月至少检查一次气态污染物CEMS的过滤器、采样探头和管路的结灰和冷凝水情况、气体冷却部件、转换器、泵膜老化状态（HJ/T75—2007）。

　　核查方法：

　　1.查看蠕动泵电机是否按标识方向转动，观察蠕动泵管是否有水柱顺利排出。

　　2.查阅运维记录，检查是否定期更换蠕动泵管（一般3个月至少更换一次）。

　　3.将蠕动泵管拆卸下来，观察其是否有裂纹、能否恢复原状。如拆卸后不能恢复原状、泵管表面有裂纹，则需要更换。

　　分析单元

　　目前，国家标准中仅规定了调试检测期间判定CEMS是否合格的技术指标，定期校准、定期校验以及不定期比对监测期间判定数据是否失控的技术指标，但未明确日常检查中判定CEMS系统数据是否准确的方法和技术指标。在日常检查中，受时间、设备等限制，一般不采用参比方法对气态污染物进行比对监测，而是参考HJ/T76—2007第5.8.2条“气态污染物CEMS（含O2或CO2）主要技术指标”作为判定标准，即：相对误差不超过±5%，响应时间不大于200秒，零点漂移和量程漂移不超过满量程的±2.5%。对颗粒物和流速准确性的判定，必须采用参比方法，在日常检查时一般不具备比对监测的条件。因此，检查重点应放在设备实际状况。对颗粒物，重点检查光路是否准直、光学镜面是否清洁、安装位置是否剧烈振动；对流速/流量，重点检查安装位置是否合理、探头是否堵塞。

　　在用参比方法测定二氧化硫时，要注意一氧化碳对测定仪器的干扰。试验表明，一氧化碳对电化学原理测定二氧化硫的仪器有较大程度的正干扰，对CEMS系统基本无影响。用国内某型电化学法仪器和国外某型光学法仪器进行比对，烟气中4000ppm一氧化碳会对电化学二氧化硫产生606mg/m3正干扰，8000ppm一氧化碳会对电化学二氧化硫产生1170mg/m3正干扰。钢铁厂、焦化厂烟气中一氧化碳浓度在5000ppm以上，垃圾焚烧废气一氧化碳含量在3000ppm左右，在二氧化硫比对监测时，应注意一氧化碳的干扰。

　　常见问题1：

　　仪器未及时进行校准或校验。

　　影响：

　　测量误差增大，降低仪器准确度，严重时仪器精度无法满足标准要求。

　　规范要求：

　　对现有仪器，一般应该满足：

　　1.零点校准：气态污染物（二氧化硫、氮氧化物和氧）24小时一次；颗粒物和流速每3个月一次。

　　2.跨度校准：气态污染物（二氧化硫、氮氧化物和氧）15天一次；颗粒物和流速每3个月一次。

　　3.全系统校准：抽取式气态污染物CEMS每3个月至少进行一次全系统校准，要求零气和标准气体与样品气体通过的路径（如采样探头、过滤器、洗涤器、调节器）一致，进行零点和跨度、线性误差和响应时间的检测。

　　4.定期校验：每6个月一次（HJ/T75—2007）。

　　核查方法：

　　1.对气态污染物，现场测定零点漂移和跨度漂移，应不超过±2.5%F.S.。

　　2.如零点漂移和跨度漂移符合要求，则用接近被测气体浓度的标准气体进行全系统检验，误差不超过±5%。

　　3.查看CEMS或DCS中校准和校验期间的历史数据，如未屏蔽，则应能够找到相应的浓度值。如已屏蔽，则应保持一固定值。

　　备注：跨度漂移即为量程漂移。

　　常见问题2：

　　量程设置过高或过低。

　　影响：

　　1.量程设置过高，测量的烟气实际浓度远低于测量量程时（如低于20%），可能导致测量误差过大，影响数据的准确性。

　　2.量程设置过低，烟气实际浓度超过量程上限时，测量数据无效，排放情况无法得到有效监控。

　　核查方法：

　　1.查阅仪表历史数据，观察污染物实际排放浓度范围。

　　2.通常，实际排放浓度应该在量程的20～80%范围内。

　　3.如实际排放浓度低于量程的20%，通入与实际排放浓度接近的标准气体进行测定，相对误差应不超过±5%。

　　4.观察历史数据中是否经常发生超出仪器量程范围的数据。

　　常见问题3：

　　采用修改测量仪器标准曲线的斜率和截距、不正确设置校准系数、设定数据上下限等方式，对测定数据进行修饰。

　　影响：

　　人为作假，数据不真实。

　　核查方法：

　　分别用低、中、高浓度的标准气体进行全系统检验，误差不超过±5%。

　　常见问题4：

　　标气实际浓度与仪器设定的标气浓度不一致。

　　影响：

　　1.如果标气实际浓度低于仪器设定浓度，将使实际测定浓度接近等比例增高。

　　2.如果标气实际浓度高于仪器设定浓度，将使实际测定浓度接近等比例降低。如仪器设定的标气浓度为1000ppm，但标气的实际浓度为2000ppm，实际浓度为500ppm，则测定结果将显示为250ppm。

　　核查方法：

　　1.使用自备标准气体进行测定，相对误差应不超过±5%。

　　2.使用快速测定仪或将现场标气带回实验室测定，其浓度应与仪器设定的标气浓度一致。