煙氣在線監測系統CEMS的組成與維護

    　摘要：CEMS是用來監測固定污染源的污染物排放監測系統，本文結合山東新澤儀器有限公司的煙氣在線監測系統詳細介紹了該系統的組成與日常維護。　

   　國家環保部在環境保護“十五”計劃中把實現污染源在線監測作為工作重點，要求全國重點城市實現占區域污染負荷65%以上的企業安裝煙氣和水質在線監測設備，并全面實現網絡化管理。隨著國家對環境監測能力建設投入的加大和自動監測技術的日益成熟，煙氣自動監測系統在全國得到了廣泛應用,其獲取的大量、連續、完整的基礎數據,為政府管理和決策部門提供了及時、全面的煙氣排放信息。

　　1、CEMS系統簡介

　　煙氣連續監測系統（CEMS,Continuous Emission Monitoring System）,用于連續自動監測固定污染源的污染物排放濃度。將儀器安裝在污染源上，實時測量監測污染物的排放濃度和排放量，同時，將監測的數據傳送到環保監控中心。

　　目前越來越多的國外CEMS產品進入我國，按取樣方法來分，有代表性的有3種：稀釋法CEMS，直接抽取法CEMS，及原位直接測量法CEMS。因我省大部分電廠采用了直接抽取法的CEMS產品，因此本文結合山東新澤廠家產品，詳細介紹CEMS在電廠環保監測中的應用及維護。

　　2、系統描述

　　 2.1總體說明

　　 本系統主要用于煙氣排放連續監測，適用于電廠、鋼廠等行業。監測參數主要有SO2、NOX、O2、粉塵濃度、流量、溫度、壓力等。煙氣監測參數經過信號處理傳輸至PLC再經過特定軟件對這些數據進行分析處理，以實現環保數據的存儲、打印、統計和傳輸的功能。

　　2.2氣體監測

　　煙氣的氣體分析主要包括SO2、NOX、O2其中SO2、NOX是通過伴熱管線取樣到氣體分析儀測量，氣體分析系統由采樣探頭、取樣管線、樣品預處理系統、氣體分析器、分析儀表柜等組成。

　　 2.3煙氣其他參數

　　 煙氣其他參數主要包括粉塵、流量、溫度、壓力等，這些參數的監測由安裝在煙道上的儀器直接測量，測量結果以4-20mA電流信號方式傳至上位機直接顯示。

　　3、系統維護

　　3.1SO2、NOX測量原理

　 首先利用取樣泵，從煙道內部連續抽取煙氣，通過伴熱管線（由于煙氣溫度比較高，且伴熱管線比較長，如果不加熱，煙氣樣會在傳送途中冷卻，從而水分從煙氣中冷凝出來，而與煙氣中的SO2和NOX反應，生成硫酸和硝酸，這樣不僅對系統產生腐蝕，而且對測量造成影響）傳送到冷凝器。冷凝器的溫度一般設定在5℃，能使煙氣中的水分迅速冷凝下來，冷凝的水分通過連續運轉的蠕動泵排走，使其不與煙氣中的SO2、NOX發生化學反應，冷凝器內的蠕動泵連續抽取冷凝水，為了使水分能順利排出系統外，通過管線與外界相通，空氣通過過濾器進入冷凝器內，除去水分的煙氣通過精密氣體過濾器，傳送到氣體分析儀。氣體分析儀是基于不分光紅外線吸收的原理，利用一定波長的紅外光的吸收衰減來測量氣體的濃度值。　　

　　為了保證系統取樣管路不被煙氣中的粉塵堵塞，氣體分析儀設定了定期用空氣壓縮機壓縮空氣通過電磁閥SV1對伴熱管線進行吹掃。

　　3.2氣體分析儀啟用前的準備

　　3.2.1啟動前的準備

　　由于該儀器是氣體分析儀所以在啟動前首先要檢查氣體是否存在泄漏，檢查氣體是否泄漏通常用一個U型管壓力計便可以用最簡便的方法測量出壓力。

　　（1）在樣氣路中施加大約0.1bar的壓力；

　　（2）記下壓力，繼續等15分鐘后再次記下壓力；

　　（3）如果在15分鐘內，壓力的變化量不大于1hPa（1mbar），則說明氣路具有足夠的防泄漏性。

　　3.2.2分析儀的標定

　　在分析儀安裝好之后，可以用標定氣來對分析儀進行標定。標定應該使用一種含有足夠濃度被測組分氣體（在N2或者合成空氣中樣氣的滿量程值的70%至100%之間）來進行。進行標定時應確保氣體流量在1.2-2.0L/min之間。在開始測量之前，分析儀至少要運行30分鐘，因為只有在這段時間之后，分析部分的充分穩定才可以得到保證。

　　3.3氣路系統的維護

　　 3.3.1取樣探頭的維護

　　 應每6個月檢查一次探頭過濾器，可以采用壓縮空氣對其進行吹掃清洗。如果濾芯嚴重堵塞或者裂縫應及時更換。

　　 3.3.2采樣管線的維護

　　 采樣管線通常為免維護的，需要注意的是不要使重物壓在管線上，以避免內部取樣管與加熱帶接觸而造成取樣管損壞，若取樣管損壞將難以修復，必須更換。

　　 3.3.3冷凝器的維護

　　氣體冷凝器維護量很小，每6個月更換一次安裝在冷凝器下端的蠕動泵泵管。如果發現冷凝器內有粉塵時可采用人工用水清洗的方法進行處理。

　　3.3.4保護過濾器的維護

　　當有水汽或粉塵物通過保護過濾器時，保護過濾器中的濾紙會變色。這時應更換濾芯。如果保護過濾器的濾芯變色較快，應對過濾器前級氣路進行檢查。原因可能是探頭過濾器失效，冷凝器工作失常所致。

　　3.3.5測塵儀的維護

　 正常情況下，應每季度檢查一次，如經首次檢查發現儀器運行環境惡劣，不能滿足要求，則需經常更換空氣過濾器。在正常情況下，測塵儀僅僅需要清潔光學窗口，清潔液為50%的酒精和蒸餾水的溶液，酒精需要化學純級的，不能用含油的酒精，用含油份的酒精溶液清潔光學窗口時，當酒精發掉后仍有殘留的油份，會影響測量結果的準確性。

　　4、常見故障及處理方法

　　4.1流量過低

　　探頭過濾器堵塞或取樣泵工作不正常是主要原因，氣體分析儀內部為了減緩氣體流速，增加了一個用塑料做的氣體擴容器，在長時間有腐蝕性氣體的沖刷下，可能產生破損現象，也應檢查擴容器完整情況。在檢查清除泄漏后，要及時處理。

　　 4.2保護過濾器故障

　　保護過濾器的故障主要表現在積塵過多和過濾器變色。積塵過多的主要原因是探頭過濾器損壞，應及時檢查清洗或更換。過濾器變色應及時檢查探頭加熱、取樣管加熱、冷凝器、蠕動泵工作是否正常。如果保護過濾器異常不及時處理，可能造成取樣管線的堵塞。那時清洗的工作量將會很大。

　　4.3冷凝器故障

　　冷凝器故障主要表現在其后管路有水汽，這時應檢查蠕動泵泵管是否正常，如泵管不在正常位置時應及時調整，如泵管損壞應及時更換。

　　4.4自動校準漂移過大

　　自動校準漂移過大，應檢查使用標氣是否過期，一般的標準氣體的保質期為半年左右，另外因為校準是在氣體分析室進行的，應檢查氣體分析室是否被污染，檢測器是否損壞，紅外光源是否充足。

　　4.5粉塵儀故障

　　當看到顯示粉塵儀的測量數據有異常時，應及時檢查粉塵儀的保險絲是否被燒斷或者發射端的變壓器是否被燒毀，如果確定是，則需寄回廠家維修。另一個原因是粉塵儀發射端得燈泡是個消耗品，當連續使用一段時間后，燈泡的光強度可能衰減到很低的水平或者燈泡的燈絲被燒斷，如果燈泡還有亮度但強度不夠，應及時更換。

　　5、結束語

　　在線監測是環境監測工作發展的方向，雖然大部分重點企業已經安裝了在線監測儀器，但是在企業內部缺乏專業的設備維護人員，因而常常出現有設備無人管，監測數據出現很大誤差等現象。希望本文能對在線監測設備的維護人員給予一定的幫助，讓我們共同為我國環保事業的發展多做貢獻。