电厂CEMS管理和维护经验探讨

电厂CEMS管理和维护经验探讨

沈光玉

（江苏利港电力有限公司，214444）

摘要：本文介绍了CEMS（即连续烟气监测系统）的组成、测量方法及在电厂脱硫、脱硝系统中的应用，根据日常CEMS设备的管理和使用中存在的问题进行分析，对管理和维护经验进行相关探讨。

关键词：电厂CEMS；管理和维护；经验探讨

0 引言

CEMS即连续烟气监测系统，是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写，该系统实现对大气固定污染源排放的气态污染物浓度和颗粒物浓度的测量，结合烟气相关参数（温度、压力、流量、湿度）测量达到排放总量进行连续监测的目的；同时将监测的数据和信息送到环保部门作为污染源排放的主要监控手段，为环保中心提供了实时、准确、可靠的数据，对环境保护监测起到了重要作用。企业的各种环保设备，如脱硫、脱硝和除尘等装置，也需要依靠监测系统的数据对环保设施的有效运行进行监控和管理，提高环保设施的效率。火电厂同时将监测的数据和信息送至电监办作为脱硫脱硝电价的考核参数使用。

1 CEMS组成

CEMS由气态污染物监测子系统、烟尘监测子系统、烟气排放参数监测子系统、系统控制及数据采集处理子系统组成。组成CEMS的设备按照安装布置可分为烟道现场部分和仪器间部分，见图1 。

图1 CEMS系统的基本组成

烟道现场仪器包括：直抽取样探头、烟尘监测仪、烟气温度、压力、湿度、流速仪。

仪器间仪器包括：烟气预处理装置、分析仪器、工控机、气瓶等。

现场仪器和仪器间通过烟气采样伴热管、电缆连接，负责气体、电源和信号的传输。

2 CEMS采样方法分析

CEMS采样方法主要针对气态污染物而讲，目前主要分为两种，即抽取采样法和直接测量法；抽取采样法又分为稀释采样法和直接抽取法；直接采样法又分为内置式测量和外置式测量；本处只对使用率较高的直接抽取采样法和稀释采样法进行比较分析。

2.1直接抽取法（加热管线法），是通过加热管对抽取的已除尘的烟气进行保温，保持烟气不结露，经细除尘干燥装置冷凝除湿预处理装置后再送至分析仪。直接抽取法由于存在脱水过程，对烟气中浓度较低且易溶于水的HCl、NH3、H3S等成分测量偏差较大。若将高温高湿的烟气送入仪器中进行分析，则对分析仪的要求很高，整套系统价格昂贵，多应用于多成分、低浓度、易溶于水的气态污染物测量。直接抽取法适用于烟气除尘效果好的场合会。主要优点是：1）样气中去除了水分，为干气测量；2）用常量分析仪监测，精度可靠；3）无需稀释气，维修费用低；4）一台气体分析仪可进行多种污染物监测，成本低；5）系统价格适中。直接抽取法的主要缺点是：1）需要电（或汽）伴热；2）需要采样泵和预处理装置。

2.2稀释取样法，是将除尘后的取样烟气用大量的干燥纯净空气按一定比例稀释（100～250倍）后，使样气的露点温度远低于室温（一般达到-30。C以下），再送至微量分析仪进行分析，分析结果乘以稀释比，得到检测值。稀释法通过采用临界孔技术保证稀释比。所谓临界孔指：当临界孔两端的压力比达到0.53以上时，流体经过临界孔的流速被限制在声速，因此流体流过临界孔的流量是恒定值。很容易保证稀释气的压力恒定，即稀释气的流速亦是一个恒定值，所以样气的稀释比是一个恒定值。稀释法的主要优点是：1）样气经大比例稀释后降低了烟气露点，传输管道不会出现结露和堵管现象，防止了烟气中的水汽凝结造成溶解性污染物的成分损失；2）杜绝了由于酸性凝结水腐蚀管道引起的故障，提高了系统的运行可靠性；3）烟气抽取量小（典型值50mL/min）,延长了过滤器使用寿命，仪器维护量小；4）不需要烟气预处理装置，简化了操作环节；5）适用于各种场合，国际市场份额约占80%。稀释法的主要缺点是：1）样气中未除去水分，为湿法测量，结果需修正；2）需用微量分析仪，精度要求高，降低灵敏度，误差增大；3）需要空气净化装置，提高了成本，增大了维护量；4）系统价格较高。

3管理经验探讨

江苏利港电厂共有4×350MW和4×600MW燃煤机组，脱硫设施配置CEMS计16套；脱硝设备至全部投运后，配置CEMS计32套，CEMS设备厂家分别为江苏方天、北京西克、北京雪迪龙、南京国电环保。多套CEMS全部采用直接抽取法-后处理方式。

根据多套CMES的选用、安装及实际使用的情况，设备管理方面有如下体会：

1、前期设备选型，设备选型前需要充分调研，了解设备在用户处的真实使用情况，在实际使用中存在那些问题和出现过那些故障；确认设备制造厂家具备“中国环境保护产品论证证书”、“中华人民共和国制造计量器具许可证”和“国家环境保护总局环境监测仪器质量监督检验中心检测报告”等相关资质。

2、设备的安装过程，设备的安装质量对CEMS设备日后能否使用好至关重要，包括安装的点位是否具有代表性，安装是否规范化。以下几种现象需要引起注意：A）取样点没有代表性，烟气混和不均匀导致测量数据没有代表性；B）仪表安装点振动影响数据的测量，导致测量数据晃动很大，尤其在脱硝系统中，易出现这样的现象；3）取样探头的倾斜度不够，易导致取样管中积水等；4）CEMS小室的建造，需符合防雨雪、保温等规范。

3、各种制度的建立和张贴上墙，设备安装调试完成后，系统进入投运状态，要针对设备建立各种规章制度制度并上墙张贴，“CEMS设备监控、预防性维护、紧急故障处理及申报管理规定”“CEMS 系统介绍”“CEMS小室管理规定”“仪表维护标准”“仪表重要参数”等，并且结合制度认真执行制度中的各项规定。

4、定期维护和校验，根据已建立的定期维护和校验制度，定期对CEMS设备进行每周不少于一次的巡检和维护，定期对仪表进行每月不少于两次的校验工作，确保仪表测量值准确。如发现仪表偏差长期超出范围，则需要对仪表本身进行维修。

5、定期对测量数据分析，每月对CEMS数据测量值的历史趋势进行分析，结合脱硫脱硝系统的工艺变化查对CEMS数据的同步变化，通历史趋势分析查找系统是否存在问题。

6、定期对设备故障缺陷进行分析，每月对CEMS设备发生的故障缺陷进行分析，特别是重复发生

的故障缺陷进行彻底分析，查找引发故障缺陷的根本原因，并进行彻底解决。

7、备品备件的保证，CEMS系统在维护和缺陷处理过程中，需要定期更换消耗性备件，如探头滤芯、过滤器及蠕动泵管等材料；也会发生抽吸泵、冷凝器或仪表等较大的故障；需要长期具有备品的保有量，如CEMS选用同一型号产品，对备品的统一准备有优势。

4维护经验探讨

国控污染源使用率较高的是直接抽取采样法，CEMS系统投运以来，结合多套直接抽取采样法CMES在实际使用中的易发生故障，进行分析和总结，在此提出作共同的探讨。

1、故障率较高的是系统的管路接头部分，整个系统由非常多的管接头连结而成，也是系统定期维护和检查的重点，如系统配置的管接头、总排气管、排水桶盖、露点测量杯均容易发生故障，尼龙材料在酸性环境下使用，会出现腐蚀导致渗漏，直接影响烟气测量参数准确性，从而直接影响系统运行和设备损坏。改进方法：如有尼龙材料的管接件，全部更换为稀氟材料和管接件即可解决。

2、采样和反吹相结合部位出现积水导致不锈钢管腐蚀漏气。该现象针对S MC-9021型系统较突出，从采样探头的保温到管路连接至仪器柜都有较好的保温，探头在130℃，管路全程在100℃，采样阀反吹阀也都安装在100℃左右的恒温箱之内，但是在采样管进入仪表柜到采样/反吹阀之间段没有任何保温措施，采样气体由100℃变到室温20℃左右，温度的突然下降就在管路内形成了凝结水；而采样阀安装在上方反吹阀安装下方导致阀前反吹管中形成积水死区，每次反吹又将积水吹入采样管内，长期以往积水的含硫量很大且长期腐蚀导致不锈钢管腐蚀漏气。改进方法：将采样阀和反吹阀安装位置更换（反吹阀在上方，取样阀在下方），柜内取样管路至冷凝器从高到低放置；做好取样阀前柜内取样管的保温工作。也可以将采样阀和反吹阀更换为一只防腐的三通电磁阀，需要配合更改部分控制回路。

3、气体冷凝器效率低和易渗漏。这一故障在直接抽取采样法CEMS中占的比例较大，气体冷凝器的作用是降低样气中的露点，快速冷凝除去样气中的水份,从根本上避免了潮湿样气中腐蚀性气体结露对分析仪表的损坏，有些厂家为了节约成本，系统配置的样气冷凝器质量较低，容易出现故障，会导致气体中的水气不能除去，导致水汽进入仪表中引起测量不准，甚至损坏仪表；冷凝器中热交换器（又叫冷腔）用在含硫量较高的烟气中易被SO2与水形成的硫酸腐蚀损坏而造成渗漏。改进方法：采用可靠品牌气体冷凝器（如德国产Bühler EGK），从目前使用来看效果好不易渗漏，价格相对较高。

4、取样探头或管路堵引起流量偏低，无流量或大范围晃动。造成流量异常的情况主要有管路堵塞，接头泄漏，采样泵泵膜损坏，流量计脏污等。管路堵塞主要为有水以及灰尘结垢使管路阻力增大，流量降低，冷凝瓶温度低结冰也会造成堵塞，应定期检查保持管路通畅。接头泄漏引起流量变化的是在采样泵以后的管路，容易使流量明显降低，蠕动泵泵管破裂也会造成流量有节奏的波动及参数大幅变化，紧固接头或更换泵管会很快消除故障。采样泵膜片破损也会造成泵的出力下降，流量降低或规律性波动，更换膜片后流量应正常。流量计脏污则使浮球卡涩，显示的流量不能正确反映进入分析仪表的流量，影响测量的准确度，应进行流量计的清洁，使之正确显示。改进方法：每季度定期对取样探头，取样管路检查和清洗吹扫，维护好探头的反吹功能。

5、粉尘测量数据准确性。烟气粉尘测量受水汽和光线偏移和影响容易导致测量不准。测量原件镜头长期在恶劣的条件下运行，镜头很容易沾染污物，降低测量准确度，应定期检查清洁。有水需采用风机吹扫镜头在清洁镜头时，烟道内外温差较大，气候变化剧烈时容易形成凝结水珠影响光线的直射和反射，影响测量，定期检查和排水是非常重要的。激光光线的偏移则是由现场环境的振动，温差变化产生热胀冷缩使相对位置偏移造成的，经常检查光点的对准情况，及时校正。颗粒物测量是维护量相对较大的测量设备，应提高定期检查维护的质量，保证良好的测量环境，使测量系统准确测量，正常运转。

6、毕托管流量测量数据准确性。烟气流量测量容易受毕托管堵塞和腐蚀影响容易导致测量不准。测量原件毕托管测量嘴长期在易腐蚀的条件下运行，容易降低测量准确度，应定期检查清洁。，应定期检查维护反吹功能的质量，保证良好的测量环境，使测量系统准确测量，定期同环保部门环保核查时流量值进行比对，必要时根据环保测量值修改速度厂系数。

除此之外，CEMS系统的外围设备如工控机的维护，标气有效性，UPS模块维护都要进行定期检查，CEMS系统的软件也要定期维护，确保GPRS通讯设备正常工作，存储系统测量原始数据，形成日报表，月报表和年报表，检查处理出现的报警故障信号，保障监控系统正常工作。

4 总结

通过江苏利港电厂4×350MW和4×600MW燃煤机组的烟气排放连续监测系统的应用分析，对日常运行和维护中易发生的故障处理的经验总结，解决了CEMS系统运行中存在的问题，提高CEMS系统的可靠性和准确性，为相同系统的管理和维护中过程中提供成经验作为借鉴之用。

参考文献:

［1］《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)

［2］《火电厂烟气排放连续监测技术规范》(HJ／T75-2001)

［3］《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检验方法》（HJ/T76-2001）

［4］《烟尘烟气连续自动监测系统运行管理》（化学工业出版社）