水分、气密性对CEMS系统数据的影响及对策.doc

水分、气密性对CEMS系统数据的影响及对策刘鹏 靖远第二发电有限公司，甘肃省白银市平川区 730919；- 4 -摘要：介绍了CEMS系统在火电厂的应用情况及工作原理、构成。重点对CEMS系统测量参数影响最大的两个因素进行分析，提出对策，以提高CEMS系统运行的可靠性和准确性。关键词：CEMS；水分；气密性1 引言CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写,即“烟气排放连续监测系统”。它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。火电厂CEMS系统是脱硫脱硝的核心设备，承担着设施安全稳定运行及满足环保要求进行达标排放的在线连续监测任务。某火电厂总装机容量为1300MW（2320MW+2330MW），四台机组CEMS系统采用北京雪迪龙公司成套产品。CEMS系统测量参数作为脱硫设备运行的重要指标，必须确保测量参数的稳定和准确，提高数据被环保部门采用的有效性。通过多年来对CEMS系统运维，发现系统气密性以及水分对CEMS系统影响极大，对于分析仪数据的有效性有决定性作用，随着近年来环保要求的提高，对于CEMS系统的维护要求也越来越高，只有及时判断出问题所在，才能迅速解决，本文通过多年来积累的案例就水分以及气密性对CEMS数据的影响以及采取的对策进行探讨。2 工作原理及构成2.1 烟气的气体分析（NOx、O2）采样方法为直接抽取加热法。据不完全统计，在我国已安装的气态污染物CEMS中，直接抽取法大约占70%。直接抽取法可分为冷-干直接抽取和热-湿直接抽取，冷-干抽取法给出的烟气浓度为干基，热-湿抽取法给出的烟气浓度为湿基。我国安装的基本为冷-干直接抽取法。2.2 测量原理NOx测量原理NRIR 不分光红外法；O2 测量原理电化学法；流量测量原理差压法；温度测量原理热阻法。2.3 系统构成CEMS系统由气态污染物监测子系统、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NOX等的浓度和排放总量;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、烟气含氧量等,用于排放总量的计算和相关浓度折算;数据采集处理与通讯子系统由数据采集器和DAS系统构成,实时采集各项参数,生成各浓度值对应的干基、湿基及折算浓度,生成日、月、年的累积排放量,并将报表实时传输到环保主管部门。3 水分对CEMS系统数据的影响水分是影响CEMS检测数据准确性的最大因素，通过对相关缺陷的统计，80%以上数据异常都是由于水分导致，其产生影响的主要方式为：烟气中水分在管路中凝结为凝结水，吸收样气中的SO2，导致数据失真。3.1 温度不足导致数据异常 运用冷-干直接抽取法的CEMS系统，温度控制非常重要，整个烟气抽取管路都要保证温度在120以上，冬季,环境较冷时，温度要保证在130以上，否则烟气中水分就会冷凝，导致数据异常。3.1.1 故障现象：净烟气吹扫后SO2参数突变，NOX和O2测量数据稳定。从故障现象看，可能是气态污染物烟气采集和预处理系统某个部件工作不稳定引起的。因此，对可疑部件进行检查和处理。经过检查，模拟量信号隔离器，吹扫电磁阀分析仪以及PLC模拟量扩展模块工工作都正常。就地采样探头加热温度设置在理论值120，由于湿法脱硫烟气湿度较大，烟气中的SO2会不同程度的溶解在冷凝水中。怀疑探头加热温度理论设计的偏低，调高探头温度到180，故障现象基本消失。说明原给定探头加热温度在湿法脱硫中不足以克服烟气的冷凝水，吹扫后冷凝水被吹掉，不再吸收SO2，导致参数变化。探头温度提高后，探头部位无冷凝水形成，问题得以解决。3.1.2 故障现象：原烟气SO2瞬间增大一倍或几倍，脱硫效率大幅波动。 此故障出现偶然性较大，故障现象无规律可寻。首先怀疑分析仪可能存在故障，在分析仪气体排出管上再接一台备用仪器进行监视。用空气对两台表计校零，SO2标气校验量程，表计均合格。当测量值瞬间波动时，两台表均出现此现象，说明表计正常。将就地采样探头温度调高到180，管线伴热调高到160，并对管线和就地采样探头进行吹扫，观察故障现象依然存在。预处理机柜的气路若存在漏气或堵塞也可能发生测量参数的突变，仔细检查气路严密，无漏气或堵塞现象。测量管线伴热电阻，发现其阻值偏低，与计算值差别较大，延采样管线检查，发现一段管线温度较低，伴热不工作，对该段管线伴热进行处理，恢复其伴热功能，由于SDL公司采样管线伴热采取并联方式，可能会出现某段管线热阻故障的现象，观察一段时间，故障现象消失，说明管线伴热不良，烟气冷凝水干扰测量参数的大幅波动， 3.2 预处理系统工作效果不佳在烟气抽取管路阶段要保持高温，在烟气预处理阶段烟气温度要迅速降低，若处理效果不良，会对后续测量过程造成干扰。3.2.1 除水故障现象：预处理机柜过滤器有水汽，过滤器滤芯发黄或表面附着脏物烟气预处理机柜的除水设备是整个烟气预处理的核心，除水效果不良，冷却压缩机工作性能差，若冷腔温度超过5或低于1，高温烟气不能瞬间冷却，烟气携带水份进入过滤器，析出在玻璃壁内。检查蠕动泵泵管是否老化产生裂纹，蠕动泵转速是否不均匀、平稳，是否有杂音，导致冷凝水无法从管路中不断排出，随烟气流动。若泵管老化变形，及时进行更换。储液瓶中的冷凝水超过三分之二要及时倾倒。液位过高会导致蠕动泵排水困难，冷凝水倒流回过滤器。3.3 CEMS室内温度过低 CEMS系统运行要求室内温度为常温，但北方冬季环境温度很低，导致温度条件无法满足要求。3.3.1 故障现象：分析仪数据不变化 就地检查发现，该机柜分析仪样气出口管路被靠近墙壁，由于冬季气温低导致管路被冷凝水冻结，分析仪中样气不能有效更新，分析数据无变化。提升室内温度后正常。4 气密性对CEMS系统数据的影响4.1 空气过量系数简介由于各种锅炉及其锅炉形式、燃烧方式的不同，锅炉过剩空气系数也不同，为了统一尺度对锅炉排放的二氧化硫进行监管，国家环保部在制定标准时定义排放浓度时也同时定义了温度273K、大气压101325Pa、锅炉烟气过剩空气系数等条件，折算到该条件下的排放浓度达到标准规定值即为“达标排放”，超过规定值即为“超标排放”。环保局的监测数据均按标准折算，以确定是否超标应予处罚，并按此计算排放总量。实测值与折算值得出的重量是一样的。过剩空气系数是燃料燃烧时实际空气需要量与理论空气需要量之比值，用“”表示。 20.9%/(20.9%-O2实测值) 20.9%为O2在环境空气中的含量，O2实测值为仪器测量烟道中的O2值排放浓度折算值实测值（实际值/国标值）在实际工作中，折算值对于运行指导意义更大，因为其被环保部门作为评价指标。而折算值变化最直接的原因就是氧含量的变化。在CEMS系统中，氧含量的异常变化一般都是由于系统气密性所致，下面就对其展开讨论。4.1 管路堵塞导致异常4.1.1 故障现象：样气流量低在气路完好的前提下，采样管线堵塞和采样泵工作不正常是主要原因，应对其进行检查。同时还应做系统气密性检查。旁路阀门开度过大，导致气体流量过低，对旁路阀门开度进行调整。检查疏水过滤器是否堵塞，疏水过滤器本身对于样气而言阻力较大。长时间运行后，由于灰尘以及水汽作用，阻力过大导致流量不能保证，可暂时将疏水过滤器去掉，确定其是否堵塞。采样管路堵塞，检查采样管线要注意不要使重物体压在管线上，或人员踩踏，以避免内部取样管与加热带亲密接触而造成取样管损坏，若取样管损坏，将难以修复，必须更换。当系统在意外的情况下出现取样管堵塞时，建议采用压缩空气人工的方法对其清洗疏通，同时应保护人身安全及系统设备。当采样气体流量降低时，应检查调节针阀和取样泵膜片，长时间运行后，由于气体腐蚀以及结垢，会导致取样泵内气路堵塞，或者取样泵膜片磨损。需要清洗或更换。探头过滤器堵塞。可采用压缩空气对其进行吹扫清洗（拆卸后由滤芯外侧向内侧吹扫）。如滤芯严重堵塞或裂缝及时更换。建议每6个月检查一次。4.1.2 故障现象：O2浓度稍高，检查不到漏点。 出现此类故障，在确认气密性之后，可以判断是由于采样探头、探杆出现堵塞，对其进行疏通即可。 CEMS样气采集管线一般比较长，采样泵的吸力与整个管路的阻力是一个动态平衡的过程，当源头堵塞后，就会从整个管路上最容易吸气的地方进气，在这种情况下，即使将所有接头都进行紧固，仍然有相对松的那个接头漏气，故检查不到漏点。 此类故障发生后，查找原因难度比较大，要彻底检查堵塞的原因，是由于反吹系统故障还是由于烟气中烟尘含量大，并制定相应的对策，防止此类故障再次发生。4.2 管路漏气导致数据异常4.2.1故障现象：SO2、NOX浓度偏低，O2浓度偏高或者不变。出现此种故障，一般是由于管路气密性不严，空气漏入导致。同时对气体分析仪器量程进行标定。首先检查气密性：将旁路调节阀开到最大，堵住进气管路，检查机柜管路的气密性，若流量接近零，说明机柜管路气密性良好。反之表明机柜管路存在漏气，逐一排查。出、入口O2测量值一般小于9%。比对二者差值，如果差别比较大（1以上），则需要检查采样管路的气密性，查看接头是否存在漏气，管路是否破损，采样探头电磁阀门是否漏气。检查管路中是否有积水，管壁是否有水珠，尤其是冷凝器出、入口管段。检查采样管线是否有弯曲以及伴热是否良好。怀疑管路中有水，可以采用99的N2进行吹扫。对气体分析仪器进行零点和量程校准。5 防范措施针对以上故障原因的分析及处理，在定期检查维护中应采取防范措施可以有效避免类似故障的发生，对维护人员提出要求：1、对CEMS系统温度控制点要了然于胸，何处高温，何处低温要能够予以保证。并根据环境温度的变化及时予以调整，保证系统运行要求。2、能够及时、准确的判断漏点、消除漏点。3、加强定期巡检，定期维护，保证设备健康水平。参 考 文 献 1 2 3 作者简介：刘鹏（1978-），男，甘肃兰州人，大学本科学历，工程师，主要从事热控保护以及