烟气CEMS现场检查说明.ppt

烟气CEMS现场检查说明 内蒙古自治区污染物在线监控中心王晓东 污染源自动监控工作管理体系介绍烟气在线监测系统的简要介绍现场检查 目录 网络结构 网络结构 排污企业负责运行维护 环保部门负责运行维护 联通公司负责运行维护 污染源自动监控工作管理体系 污染源自动监控管理办法 国家环保总局令第28号 对自动监控设备等相关概念进行了定义 第三条 自动监控设备是指在污染源现场安装的用于监控 监测污染物排放的仪器 流量 速 计 污染治理设施运行记录仪和数据采集传输仪等仪器 仪表 是污染防治设施的组成部分 明确了各部门之间的职责 第六条 提出了第三方运行维护 第十三条 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法 定义了有效数据 第三条 提出了数据的应用 第四条 有效的国控企业污染源自动监测数据是国控企业计算主要污染物排放数量和确定达标排放的依据 是环境保护主管部门总量考核 监督执法 排污申报核定等工作的础 规定了企业对安装的自动监测设备的正常运行负责 第六条 2020年3月14日 验收合格 考核合格 考核不合格 考核合格 无效数据 有效数据 第一次 第二次 第三次 有效数据 无效数据 有效数据 企业采取人工监测方法向环保部门每天报送4次数据 每次间隔不超过6小时 对自动监控设施的运行进行了定义 第三条 自动监控设施的运行 是指从事自动监控设施操作 维护和管理 保证设施正常运行的活动 分为委托给有资质的专业化运行单位的社会化运行和排污单位自运行两种方式 对从事运行维护的单位 人员做了相应该规定 第十条 第十一条 规定了委托单位及运行单位的权利和义务 污染源自动监控设施运行管理办法 对信息传输与交换进行了定义 第四条 对数据上报方式进行了分类 第十六条 污染源在线自动监控信息传输规定 污染源自动监控设施现场监督检查办法 规定了各级环保部门要开展现场监督检查工作规定了现场监督检查的内容及流程规定了现场监督检查的成果 采样主要有三种方式直接抽取法冷干式热湿式稀释抽取法 清洁空气 典型稀释比100 1 直接测量法 在位法 烟气在线监测设备 气态污染物CEMS基本分类 CEMS各指标基本分析技术 1 直接 完全 抽取法 直接从烟道 囱 中完全抽取烟气 然后通过气体预处理系统 在送至分析仪 特点 经济实用 安装方便 运营成本低 适用范围广 缺点 污染源前端建设要求高 如取样头 取样管易堵 气体预处理难度大 需加伴热装置 产品厂家 德国SICK 西门子 北京雪迪龙 锦州华冠等公司 直接抽取法对伴热管线的要求 采样伴热管的长度从探头到除湿装置或分析仪的整条管路长度不宜超过76m 其走向应向下倾斜 角度不得小于5 并在每隔4 5m处装线卡箍固定 其走向为向上倾斜和出现U字形或V字形的布线 均容易形成水封 造成有害气体的损失 使监测结果偏低 采样伴热管的温度设置不得低于120 采样伴热管的温度低于120 烟气容易在采样内结露 形成水珠 吸附二氧化硫 使监测结果偏低 取样探头 由于烟气中含有颗粒物和水分 而颗粒物与冷凝水形成的结晶块易堵塞采样头 取样头过滤器是我们必选易耗件之一 我们通常将取样头 含过滤器 加热至160 防止结晶情况发生 根据经验看采用10 m 20 m粒径的过滤器可有效地解决这一问题 太小如1 m 10 m的过滤器 气体通过都很困难 需要增加泵的抽力 采样管 样气经取样头进入采样管后 必须对其管路保温和加热 使其温度高于烟温 同样防止结晶发生 尤其在铺线时弯角必须 120 走向 由上至下 直接 完全抽取法原理框图 烟气分析主机 20 加热采样探头 加热传输管线 数据运算 输出 分析测量单元 样气预处理系统 标定控制系统 1 采样探头堵塞 漏气 2 采样管堵塞 3 取样头 伴热带加热失效 4 采样管路漏气 5 SO2损失增加 6 排水系统失灵 湿度报警 7 预处理系统失效 8 过滤部件失效 2 稀释抽取法 抽取少量烟气 用清洁干燥气体稀释后 通常采用100 1的大比例稀释 送至分析仪 特点 无需气体预处理系统 可长距离传输 探头校准 取样量小 过滤介质负担小 探头维护量少 缺点 不适合低浓度测量 稀释气质量要求高 稀释比例需要随时校准 湿基测量 需转换干基烟气数值 运营 维护成本高 专业技术要求高 产品厂家 美国热电子 北京航天益来等公司 国内应用较少 稀释抽取法工作原理框图 23 烟气分析主机 23 稀释采样探头 传输管线 数据运算 输出 分析测量单元 样气预处理系统 标定控制系统 仪表气控制单元 稀释抽取法典型气路原理图 稀释抽取法常见故障 1 采样头堵塞 2 管路漏气 3 稀释比例不准 4 过滤器件失效 5 采样流量降低 6 零点气处理不纯 3 直接测量法 探头直接插入烟道 采用电化学或光电传感器 不需要采样和预处理系统 测量污染物浓度 根据探头构造不同可分内置 外置两种 直接测量系统采用分析原理主要是 差分吸收光谱原理 对于不同波长的光的吸收 符合朗伯 比尔定律 特点 结构简单 安装方便 不需要采样和预冷凝 对SO2直接测量的范围精度可以保障 缺点 调试复杂 不易维护 探头易受水滴 腐蚀性气体 震动影响较大 所以探头防护非常重要 对NOX需另置仪表 O2则一般采用氧化锆进行测量 测量数据需转换标况下干烟气 温度 压力影响其分析结果 需随时校准温度 压力 通常不能在线校准零点 量程 产品厂家 有北京牡丹 铜陵蓝盾等公司 应用较少 现在常见的几种形式的CEMS产品 采用直接抽取冷凝式的非分光红外法烟气监测仪SICK 雪迪龙 岛津 北京天融 锦州华冠 采用稀释抽取式的非分光红外法烟气监测仪世纪蓝天 中绿环保 采用直接抽取冷凝式的双波长紫外法烟气监测仪青岛佳明 采用稀释抽取式的紫外荧光 化学发光法烟气监测仪美国热电 航天益来 中兴环保等 采用直接抽取热湿式的紫外差分法烟气监测仪聚光科技 关于CEMS的说明 6 现场检查方法 经验介绍 1 现场检查的流程2 检查的核心 方法3 废气自动监控设施检查4 DCS系统检查5 废水自动监控设施检查 现场检查一般方法 1 查 历史记录 运维台帐 2 看 仪器运行情况 3 测 现场测试 4 听 听取介绍 5 问 询问运维单位 6 录 填写检查清单和现场调查笔录 污染源自动监控设施检查的核心 抓住现场端工作的三个核心 看设备调参数查数据 现场主要检查那些东西 1 监测站房建设的规范性2 采样点位的规范性3 采样平台 爬梯是否符合要求4 设备的运行状况 数据传输情况依据 国控重点污染源自动监控项目监控现场端建设规范 75规范 76规范 分析小屋 监测站房的基础荷载强度2000kg m2 其面积应 7m2 空间高度应 2 8m 站房建在标高0m处空调 采暖设备 室内温度25 35 湿度 85 RH站房内应安装排风扇最好有UPS电源 固定污染源烟气CEMS安装位置示意图 1 采样点位应优先选择在垂直管段和烟道负压区域 2 采样点位应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位 对于颗粒物CEMS 应设置在距弯头 阀门 变径管下游方向不小于4倍烟道直径 以及距上述部件上游方向不小于2倍烟道直径处 对于气态污染物CEMS 应设置在距弯头 阀门 变径管下游方向不小于2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 如不在以上位置时 应尽可能选择在气流稳定的断面 且采样点位前直管段的长度应大于后直管段的长度 对采样平台的要求 面积应不小于5m2平台宽度与长度应不小于2m 或平台的宽度应不小于采样枪长度外延1m周围设置1 2m以上的安全防护栏取样口垂直间距大于1 75m时 应设置双层取样操作平台 对参比孔的要求 参比孔应在CEMS监测断面下游 并尽量靠近参比孔内径不小于80mm 装法兰 正压烟道或有毒气时 应采用带闸板阀的密封采样孔采样点位置和数目 按照 固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法 GB T16157 1996 中4 2 4所述来布置应配备方便 安全的爬梯或电梯 大尺寸烟道两侧多层采样平台 爬梯的要求 操作平台与地面之间应易安全通行 当采样平台设置在离地面高度 5米的位置时 应有通往平台的Z字梯 旋梯 升降梯 爬梯宽度应不小于0 9米 禁止使用直爬梯 看设备 1 看测点 采样单元2 检查CEMS是否按照规范铺设检测管线 伴热 冷凝情况 3 看分析单元 废气采样管路 问题 漏气 积水 管材过度吸附 管道堵塞或气路不畅 基本要求 确保气样无变质的送到仪器 安装在烟囱上的烟气采样探头 探头与加热管无松动用手背感测加热状况探头 不正常运行情形判别 采样探头内部及滤芯玷污和堵塞 采样伴热管的长度不宜过长 通常在在76m以内 且其走向向下倾斜度大于5 管路无低凹或凸起 伴热管温度应大于120 不正常运行情形判别 a 目测加热导管存在平直的管段或明显U型管段 b 管线存在纽结 缠绕或断裂的现象 c 伴热管温度小于120 反吹气压缩机检查不正常运行情形判别 a 反吹周期大于8hb 空压机表头压力小于4kg cm2或大于7kg cm2 c 反吹时间不符合仪器说明书要求 采样泵检查不正常情况判别 手摸感觉有无规律震动 剧烈震动后果 异常震动时可能造成泵隔膜破损 空气进入 测试值异常 气水分离器工作正常气水分离器温度应低于露点或与登记备案一致 其滤芯应保持干燥状态 不变色 不正常运行情形判别 a 气水分离器冷凝器温度高于露点温度或与登记备案不一致 b 长时间无液态水排出 c 干燥器滤芯变色 气水分离器滤芯由白色变为其他颜色前置冷凝器工作正常 其温度略高于体温主冷凝器正常状况 右上角指示灯应是闪烁状态 标准气体 标准气体钢瓶号和标签信息 浓度值 生产厂商 有效期 不确定度等 标气钢瓶内压力 和初始压力对比 减压阀的情况 腐蚀或损坏 标气瓶有序摆放 用标准气体检查时 CEMS测定值与参考值的相对误差不超过 5 否则初步判断采样单元单元和仪器异常 浓度换算关系 1 mol mol 1ppm 二氧化硫相当于2 86mg m3二氧化硫质量浓度 1 mol mol 1ppm 氮氧化物相当于2 06mg m3氮氧化物质量浓度 1 颗粒物过滤器干净 不正常运行情形判别 颗粒物过滤器肮脏 积灰影响正常采样 2 皮托管应无变形 并与气流方向垂直 手摇紧固法兰无松动 不正常运行情形判别 皮托管变形 堵塞 与烟道气流方向偏离 不垂直 3 热敏温度计安装位置有效 固定无松动 其表面应无积灰 不正常运行情形判别 热敏温度计安装位置无效 固定松动 其表面有腐蚀情况 有积灰 4 仪器内部管路连接紧固 管壁无积灰及冷凝水 不正常运行情形判别 仪器内部管路连接松动 管壁存在积灰及冷凝水 分析单元 空气过量系数 皮托管系数K值 烟道截面积 速度场系数应与登记备案一致 不正常运行情形判别 空气过量系数 皮托管系数K值 烟道截面积与登记备案不一致 查看量程 废气排放量 气态污染物浓度等换算符合HJ T397的有关要求 不正常运行情形判别 烟气参数转换为标准要求的数据未按HJ T397进行计算 废气排放量 气态污染物浓度等换算不符合HJ T397的有关要求 污染物折算排放浓度计算公式 调参数 查数据 1 数据传输检查2 数据逻辑关系一致性3 数据异常判别 数据传输检查 去现场之前 到监控中心调取一段时间的历史数据到现场端设备工控机上调取同样时间段数据 对照检查调阅CEMS系统的历史数据 从日报 月报和季报数据中查看数据异常 缺失情况和标记以及处理方式和处理结果若在线停运 是否手工报数 数据逻辑关系一致性 以工况变化为例a 生产负荷升高 下降 在污染治理设施运行状况不变的情况下 自动监控数据应相应增大 降低 反之则为异常 b 生产负荷不变 污染治理设施运行状况正常 不正常的情况下 自动监控数据应相应降低 增大 反之则为异常 c 生产原料污染物成分增加 降低 在污染治理设施运行状况不变的情况下 自动监控数据应相应增大 降低 反之则为异常 d 生产工艺改进或实施清洁生产前后 在污染治理设施运行状况不变的情况下 自动监控数据应存在由大到小的变化 数据真实性检查 检查分析仪器数据 数采仪数据 监控中心数据是否一致 数据变化幅度无正当理由长期在 2 范围内波动 可通过标准样品实验确定测试数据是否真实 标准样品浓度应大于实际样品浓度 小于量程上限 2020 3 14 67 数据异常初判 长期无正当理由无自动监控数据 数据变化幅度无正当理由长期在某一固定值上下小幅波动 数据变化长期保持在仪器量程的2 以内的 自动监控数据长期在仪器分析方法检出限上下波动 监督性监测数值与同时段自动监控数值的误差 超过HJ T354及HJ T75规定的比对监测指标范围 案例 检查DCS系统 1 通过DCS检查CEMS数据准确性对于用烟气脱硫且CEMS测点安装在混合烟道上的的燃煤电厂 可在DCS通过开启旁路 关增压风机 或减小增压风机电流 叶片开启度 对其脱硫设施CEMS测点准确度进行验证 一般来说 脱硫设施的CEMS是很灵敏的 正常情况下做以上实验 5分钟内CEMS出口SO2浓度就会开始上升并逐步与入口浓度相当 资料检查时 一般需要企业准备好如下材料 机组投运时间 核算期的合计表和启停机记录 脱硫装置投运时间 核算期的合计表和启停机记录 脱硫装置停运及开启旁路的报告 分机组发电量 分机组燃煤量 脱硫剂使用量 脱硫产物产量 煤质化验单 煤质化验单月报表 在线监测 CEMS 月报表 DCS趋势曲线等 2 通过DCS检查脱硫设施的运行情况 通过DCS对电厂实时的排放情况 运行情况进行检查a 检查PH计 运行中PH值控制在5 4 5 8 PH值过低表示吸收塔反应条件酸性过高 此时SO2吸收率较低 石灰石浆液量不够 同时会造成设备腐蚀 当PH值低于5时 亚硫酸钙将生成亚硫酸氢钙 影响石膏品质 PH值过高会造成管道腐蚀 当PH值骤然升高时 急速结晶导致结垢 b 脱硫岛入口烟气量和烟囱烟气量对比 由于温度变化和含水量 烟囱烟气量比脱硫岛入口烟气量大3 5 C 从温度变化判断旁路挡板是否关严吸收塔出口温度和烟囱入口温度 一般要求相差不大于3 有GGH温度80 无GGH温度50 3 历史数据站的检查调阅脱硫历史趋势曲线 一般可以生成8条曲线 锅炉负荷 增压风机电流 增压风机动叶角度 入口烟气量 入口温度 入口SO2含量 浆液泵电流 出口SO2含量等其他参考数据 出口烟气量 出口温度 出口粉尘含量等历史站的数据环保部要求至少保存6个月备查 主要逻辑关系a 当机组负荷为0时 机组停运 相应的增压风机电流 原烟气二氧化硫浓度 浆液泵电流等参数应该也为0 此时烟气量 净烟气二氧化硫浓度应为一个较小的数值 而旁路挡板此时一般是开启的 b 当机组正常运行时 如增压风机电流或浆液泵电流为0 则脱硫设施停运 此时脱硫效率应为0 原烟气二氧化硫浓度与净烟气二氧化硫浓度应相差不大 c 当机组与脱硫设施都正常运行时 一般来说增压风机电流 浆液泵电流 烟气量会随机组负荷的增加而增加 d 如旁路开关信号为1或开启度数值不是0则代表旁路开启 如未经环保部门批准则为偷排 1 开烟气旁路问题2 增压风机电流与发电负荷没有同步变化 旁路开启度 发电负荷 入口SO2 增压风机电流 出口SO2 出口浓度作假 脱硫效率 机组负荷 增压风机电流 出口SO2浓度 06 00 0012 03 27 12 00 0012 04 02 12 00 0012 04 08 机组负荷基本恒定 但增压风机在12 04 01日停运 理论上出口烟气浓度升高 但实际出口SO2浓度不变 判断出口浓度作假 出口烟气量作假 机组负荷 17 10 3012 06 27 07 15 0012 06 28 17 20 0012 06 28 通过核查发现 净烟气流量值不符合相应时刻机组负荷产生烟气量的范围 通过整改 发现在2012 6 2814 05分之前 烟气流量是用实际值除以系数3 6 整改后从140跳变到500左右 由此判断机组出口流量作假 给煤机流量 净烟气流量 旁路挡板状态作假 脱硫效率 旁路挡板开度 增压风机电流 出口SO2浓度 17 05 0012 04 07 05 10 0012 04 09 17 15 0012 04 10 12 04 0820 23 00 机组运行 增压风机停机 旁路挡板仍为关闭 则说明旁路挡板状态为作假 机组负荷 脱硫停运 在线数据网络断 原烟气SO2浓度 旁路挡板开度 增压风机电流 出口SO2浓度 17 17 0011 04 29 17 22 0011 05 01 17 27 0011 05 03 自11 01 01 旁路挡板打开 脱硫设施停运 理论上出口浓度升高 但实际在线数据中断 判断是用网络中断回避偷排 机组负荷 出入口SO2浓度采用模拟量回路 原烟气SO2浓度 旁路挡板开度 增压风机电流 出口SO2浓度 17 27 0011 05 01 17 32 0011 05 05 17 27 0011 05 03 11 05 04 增压风机停机 旁路挡板打开 净烟气SO2浓度应相应升高 但净烟气SO2浓度仍然保持和原烟气SO2浓度相应的变化趋势 判断为采用模拟量 出入口SO2浓度采用模拟量回路 原烟气SO2浓度 出口SO2浓度 17 00 0011 05 04 18 00 0011 05 04 19 00 0011 05 04 原烟气SO2浓度和净烟气SO2浓度趋势一致 脱硫效率恒定在96 1 实际脱硫效率应该是有一定波动的 由此判断出入口SO2浓度采用模拟量回路 脱硫效率 不正常的曲线 石灰石 石膏湿法脱硫 循环流化床 炉外喷钙 氨法脱硫 管理制度及相关文件 台账检查 1 岗位责任管理制度2 设备操作和使用制度3 设备运行和维护制度4 设备校验和比对制度5 相关文件检查6 相关台账检查 岗位责任管理制度 排污单位的责任运行机构的责任设备供应商或设备制造商的责任管理人员的岗位责任运行维护人员的岗位责任事故报告及应急制度设备更新 更换 程序和制度设备档案建立和存档管理制度设备日常运行自查制度 设备操作和使用制度 设备使用管理说明系统运行操作规程系统运行作业指导书 设备运行和维护制度 日常巡检制度及巡检内容期维护制度及定期维护内容定期校验和校准制度及内容易损 易耗品的定期检查和更换制度 设备校验和比对制度 采用国家认可的标准物质对自动监测设备进行现场校验的频次 周期的规定每月至少2次用标气或校准装置校准一次仪器零点和量程并观察响应时间和回零时间每三个月对仪器进行