烟气排放连续监测系统（cems）运行管理和现场核查x

烟气排放连续监测系统（CEMS）运行管理和现场核查,中国环境监测总站 王 强,提纲,烟气排放连续监测系统现场考核（安装和运行）烟气排放连续监测系统运行管理、故障分析和数据结果初步判定,什么是CEMS？,固定污染源烟气排放连续监测系统烟气在线监测设备烟气自动监测设备Continuous Emission Monitoring System对固定污染源颗粒物浓度和气态污染物浓度以及污染物排放总量进行连续自动监测，并将监测数据和信息传送到环保主管部门，以确保排污企业排放污染物浓度和排放总量达标。,CEMS全系统示意图,CEMS系统组成,CEMS各指标基本分析技术,CEMS现场检查一,现场安装规范性检查 CEMS安装点位的选取 CEMS安装配套环境条件设施的建设 CEMS仪器安装自身的规范性（管线、标识）,现场安装的规范性-点位和位置,安装原则:固定污染源烟气排放连续监测技术规范（HJ/T 75-2007 ）“前四后二”、“前1.5后0.5”-有代表性点位每个排放源装一套CEMS多烟道汇总时，尽可能安在总排口，也可以每个烟道安一套CEMS安装平台应易于到达，便于维护,“前四后二”示意图,安装细则-周围环境条件,为了便于颗粒物和流速参比方法的校验和比对监测，烟气CEMS不宜安装在烟道内流速小于5m/s的位置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火电厂湿法脱硫装置未安装GGH（烟气再加热系统）时，可将颗粒物CEMS安装在脱硫装置前的平直管道上当烟气CEMS安装在矩形烟道时，若烟道截面的高度大于4m，则不宜在烟道顶层开设参比方法采样孔；若烟道截面的宽度大于4m，则应在烟道两侧开设参比方法采样孔，并设置多层采样平台,对采样平台的要求,面积应不小于5 m2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,大尺寸烟道两侧多层采样平台,同一烟道两侧简陋的平台、爬梯,大尺寸烟道单侧多层临时搭建采样平台,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/T 16157-1996）中4.2.4所述来布置应配备方便、安全的爬梯或电梯,CEMS的仪器安装,采样伴热管走向和布置 采样伴热管的核查内容主要有两个方面，即采样伴热管的走向角度和采样伴热管的设置温度。 采样伴热管的长度 适中，其走向应向下倾斜，角度不得小于5，并在每隔45m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一般不得低于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。,机柜内部线路敷设规范、明确标识,CEMS现场检查二,CEMS现场运行状况检查,掌握污染源的基本情况,污染源所在的地理位置 排污企业的类型污染物处理设施的情况污染源正常生产工况下的排放情况现场安装使用CEMS基本情况监测现场的安全性,现场条件检查,现场的防护性，操作人员维护的外部环境条件（平台、护拦等）以及爬梯情况（安全性）现场烟道的腐蚀和振动情况烟气静压变化（正/负）现场飞灰等其它杂物堆放情况现场感觉到的污染气体的泄漏情况（是否存在）,现场核查的安全防护,必备防护装备 安全帽、安全带（平台较高、较窄）、工作 服、隔热手套、防护口罩（烟道正压情况）、防滑鞋等 其他特殊装备 防毒面具、正压呼吸器等,现场恶劣环境,CEMS运行状态的检查,采样和传输部分分析系统分析小屋及预处理、辅助系统数据记录和处理系统（参数设置）,采样探头,目视检查（清洁度、灰尘）法兰情况，螺栓情况（锈死在法兰上）采样探头（略微向下倾斜） （有无腐蚀、堵塞）（系统是否具备定期反吹设备、是否定时执行）（湿、粘的颗粒物的黏附） （探头随气流抖动程度）,传输管线,从探头至分析小屋管线布设情况（至少倾斜5度）（管线是否有纽结、缠绕甚至腐蚀、断裂）伴热管线加热情况（伴热管线的对接部分、刚出探头部分等接头是否有非加热环节）（伴热管线的温度 设置温度/实测温度 机柜读出）,冷凝器,除湿装置的运行情况效果检查（冷凝温度，设置温度/实际温度，机柜读出） 冷凝器的核查主要是检查冷凝器的设置和实际控制温度是否在4左右，如果冷凝器工作不正常，烟气只通过自然降温，烟气内的水份在控制机柜内取样管壁吸附凝结，因无法排除而越积越多；冷凝器内玻璃热交换管堵塞或冷凝泵（蠕动泵）故障以及排水管路堵塞造成抽水不畅，烟气通过冷凝装置降温过程中冷凝的水汽不能及时排出，都会造成烟气中SO2大量溶解于水被水吸收，致使SO2测量浓度降低。,采样泵和细过滤器,采样泵的工作情况（有无腐蚀）（采样流量的变化，稳定）（腐蚀、噪声、泄漏、泵膜和轴承的更换） 细过滤器的工作状态（是否清洁，是否需要更换）,气体分析仪（机柜）的检查,分析仪流量是否稳定？是否在正常范围内？进分析仪前管路里有冷凝水吗？有湿度报警装置没有？系统是否有漏气？（零部件、阀、接头等腐蚀或泄漏情况）直接测量法气幕保护情况？量程设置是否合理？（污染源的正常排放数据应分布在所选量程的20%至80%内）标气的入口在哪里？是否是全程标定？现场通标气，检查零点，跨度漂移（2.5% F.S.）（注意）,颗粒物、流速、温度分析仪的检查,准直性（浊度法）气幕管线情况（裂、漏气）反吹气压缩机情况（马达噪声、振动等）反吹气预处理（过滤、除水）系统防护罩情况（防雨雪）流速分析仪堵塞、腐蚀情况（反吹情况）烟温分析仪的腐蚀情况,辅助系统,蠕动泵工作是否正常？贮水罐滋生藻类否？多久倾倒一次？废气排放口冬季会否冰冻？保温否？反吹的频率？压缩机状态？仪表气有净化装置吗？全程是否使用特氟龙管？零部件、阀、接头等有无腐蚀现象？,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2535，湿度85%RH站房内应安装排风扇最好有UPS电源,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,数据记录和处理系统检查,二级门禁管理员可以通过密码进入管理系统进行参数或系数的设置，一般工作人员（操作员）只能进行日常例行维护和操作进入退出：权限、密码数据状态之间的转换以及排放量核算等计算公式ppm 与mg/m3，实测，标干，折算,CEMS数据处理软件检查,历史记录：分钟数据、数据状态标记、一次物理量存储调节因子：气态污染物偏差调节系数、颗粒物相关校准曲线斜率、截距、速度场系数数据处理：标态浓度、折算浓度、排放量报表：小时平均数据,参数设置的检查,软件的相关设置 系统参数设置 （大气压、污染源尺寸、截面积、污染物量程、超标报警值、手工输入湿度等参数） （日期时间设置） （反吹、维护的设置） 过程参数设置 （调节因子、校准系数、截距、速度场系数等）,参数设置的检查,烟尘校准系数、流速的速度场系数对照CEMS的调试报告或验收报告中的烟尘校准系数和速度场系数与现场端是否一致皮托管系数一支合格的皮托管，出厂时皮托管系数应该在0.84 0.01，现场一般不必调整皮托管系数，除非该CEMS已运行多年气态污染物调节因子76标准中9.1.8一节，一般不需设置过程参数需对照调试验收或比对监测报告调整，备案（说明依据来源）企业不能私自更改设置，存在作弊的嫌疑,CEMS现场检查,数据传输情况检查,数据传输的检查,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,CEMS运行管理、故障分析和数据结果判定,CEMS故障：CEMS长期运行在环境相对恶劣的排污现场运行CEMS随着脱硫脱硝的治理测试结果准确度和灵敏度要求逐步提高CEMS连续自动运行部分耗材需要及时更换或更新,CEMS运行管理、故障分析,采样预处理系统故障,直接抽取系统：1. 采样探头堵塞2. 采样管路漏气3. 加热系统失效4. 采样流量降低5. 除水系统6. 过滤部件失效7. 排水或排气不畅,1,2,2,3,4,5,6,7,7,CEMS系统关键部件,完全抽取式CEMS关键部件,采样探头,安装过滤器（不绣钢或多孔陶瓷材料）加热反吹装置（工厂压缩空气）,伴热管线,恒功率自限温,冷凝器,电子冷凝器机械冷凝器（压缩机）渗透装置脱水,采样泵-过滤器-流量计,隔膜泵（常温、高温）射流泵,辅助系统,尾气排放（尾气排放管）冷凝水排放（蠕动泵、贮水盒）反吹系统（空压机、贮气罐、仪表气前处理装置）,CEMS运行管理、故障分析,采样预处理系统故障,1,5,4,3,6,2,稀释抽取系统：1. 采样稀释探头堵塞2. 采样稀释探头稀释比例不准确3. 过滤部件失效4. 采样流量降低5. 零气质量低、不纯净6. 排气不畅,CEMS系统关键部件,稀释抽取式CEMS关键部件 （内稀释/外稀释） 关键部件：稀释采样装置（采样探头和控制器） 稀释零气系统 过滤器、采样泵 测试气体分析仪,稀释采样探头和控制器,稀释探头和控制器决定了样气的稀释比，是稀释系统最重要的部件,稀释法零气处理单元,稀释气需要免于油、颗粒物、二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的污染,CEMS运行管理、故障分析,辅助系统故障,直接测量系统：1. 气幕保护失效，镜片污染2. 无法实现有效校准或等效校准失败,1,1,2,CEMS系统关键部件,直接测量式CEMS关键部件 （内置式/外置式） （单光程/双光程） 关键部件：气体分析系统（光源、检出器等） 气幕保护系统 流动等效校准装置,直接测量流动标气校准,直接测量法校准：流动标气池 （放到测试光路中，固定式、移动式手动、自动）,CEMS运行管理、故障分析,光路污染,器件寿命,成分干扰,漂移,量程不匹配,标定失误,核心气体分析仪,CEMS系统烟气参数常见故障,堵塞、磨损（定期反吹）,腐蚀、漂移（定期维护清理）,CEMS数据结果有效传递过程,CEMS数据结果判定,CEMS数据质量的问题：CEMS仪器系统故障或 长期无维护以及异常维护（虚假校准维护）（A）CEMS记录仪软件参数更改（数据造假）（B）CEMS数据采集失真（数模转换、传输丢失、内置软件控制等）（C）,CEMS数据结果判定,CEMS仪器系统故障或 长期无维护以及异常维护（A）系统故障（漏气）长期无人维护（过滤器失效、冷凝器损失等）虚假校准维护（用高浓度标准校准较低浓度） （零点负漂移）（通零气、空气看零点变化）,CEMS数据结果判定,CEMS记录仪软件参数更改（B）系统软件设置参数造假 系统参数设置造假（应是长期较固定的设置，核查）（量程设置缩小：420mA电流对应）（标准过剩空气系数或标准含氧量设置造假）（烟道或 烟囱测试截面积设置造假）（数据计算处理参数和 公式设置造假）折算/标干,CEMS数据结果判定,举例一：修改量程设置（与分析仪匹配一致）例如，NOx的浓度检测输出420mA对应量程为01000ppm， C = 62.5 A - 250 当输出电流信号为10mA时，实际测得的NOx浓度值为375ppm， 若此时将输出420mA对应量程改为0800ppm 则C = 50 A - 200 当同样输出电流信号为10mA时，显示测得的NOx浓度值为300ppm,CEMS数据结果判定,举例二：修改标准过剩空气系数或标准含氧量设置（对照各行业排放标准）例如，火电行业排放烟气的标准含氧量规定为6%（GB 13223-2011 ）电厂NOx的实际排放浓度为100ppm，O2排放浓度为6%时， 当设置标准含氧量为6%或设置标准过剩空气系数为1.4时，计算后的NOx折算浓度值等于标干浓度100ppm， 当设置标准含氧量为9.3%或设置标准过剩空气系数为1.8时，计算后的NOx折算浓度值为77.8ppm。,CEMS数据结果判定 举例三：,修改软件内部计算、转换等公式（对照相关标准和软件设置）修改换算系数例如，NOx的实际排放浓度为100ppm，转换标态应以NO2计 换算系数应为2.05，转换计算后的NOx标态浓度值=205mg/m3， 如果以NO计，换算系数则为1.34，转换后的浓度值=134mg/m3修改浓度折算公式正确公式：软件内部设置修改为：当烟气含氧量升高，实测系数标准系数值时，显示测量污染物折算值比正确的折算值要小,CEMS数据结果判定,CEMS记录仪软件参数更改（B）系统软件设置参数造假 过程参数设置造假（不允许私自设置，如有变动必须经环保主管部门同意并及时备案，每次核查） （烟气测量结果的调节因子设置造假）（气体一般不需设置，标气校准该设置理论应为1）（烟气流速速度场系数设置）点、线/面,CEMS数据结果判定 举例四：,修改软件参数设置（对照CEMS验收报告、调试报告或比对报告）修改调节因子（斜率、截距） 例如：NOx的实际排放浓度为100mg/m3，当斜率为1时，计算后的浓