煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）運(yùn)維淺析

沈太寧

摘 要：本篇文章對(duì)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展階段和定義以及工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并對(duì)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常的原因進(jìn)行了分析和處理。然后展望CEMS系統(tǒng)在中國(guó)的應(yīng)用和將來(lái)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：CEMS;檢查;標(biāo)定

中圖分類(lèi)號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）06-0013-02

0引言

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，環(huán)境卻遭到了嚴(yán)重的破壞，大氣被污染的很?chē)?yán)重，為了防治大氣污染，企業(yè)使用煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)CEMS系統(tǒng)）監(jiān)測(cè)污染物排放量，為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)日常的維護(hù)和故障解決就尤其重要。

1 CEMS在中國(guó)發(fā)展的三個(gè)階段

改革開(kāi)放后中國(guó)比較重視重要農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)于環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重視程度不夠。所以CEMS在中國(guó)的使用也比較晚，可以分為三個(gè)階段。

1.1 CEMS從無(wú)到有的階段

我國(guó)在1980年首次引進(jìn)了第一套自動(dòng)煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是CEMS開(kāi)始出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的時(shí)期，我國(guó)人民對(duì)CEMS的探索時(shí)期是在1980年到1996年期間。那個(gè)時(shí)候我們對(duì)于污染物的檢測(cè)僅僅是對(duì)顆粒物，二氧化硫，一氧化碳的監(jiān)測(cè)。之后中國(guó)也開(kāi)始自己研發(fā)產(chǎn)品，其中就有北京分析儀器廠。但在我國(guó)進(jìn)行自主研發(fā)之前，對(duì)于煙氣排放的檢測(cè)都是人工取樣，這就出現(xiàn)了工作量大并且不能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)的問(wèn)題。對(duì)于CEMS的引進(jìn)，很大程度上改善了這個(gè)問(wèn)題，但是我們不太重視對(duì)自動(dòng)連續(xù)煙氣檢測(cè)裝置的保護(hù)，對(duì)于它的使用操作步驟也不準(zhǔn)確專(zhuān)業(yè)，并且缺乏維修工作者，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)引進(jìn)的裝置并沒(méi)有發(fā)揮多大的作用。

1.2 從1997年到2000年

直到1997年，一部關(guān)于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的法律性文件被發(fā)布。在文件中，我們可以明確的知道，CEMS連續(xù)檢測(cè)裝置對(duì)于火電廠污染物排放的重要性。之后在1998年2月6日，《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》的出臺(tái)，進(jìn)一步要求對(duì)在線(xiàn)式連續(xù)監(jiān)測(cè)計(jì)量裝置進(jìn)行安裝。在這個(gè)時(shí)期，CEMS逐漸應(yīng)用于各種污染源的檢測(cè)，并且，產(chǎn)品的種類(lèi)也相對(duì)比較多。但是大多數(shù)是依賴(lài)外國(guó)的技術(shù)和手段，所以在這個(gè)階段，中國(guó)所研發(fā)的產(chǎn)品都質(zhì)量良莠不齊，所以測(cè)得的數(shù)據(jù)相對(duì)來(lái)說(shuō)也不具備權(quán)威性。只起到為煙氣檢測(cè)系統(tǒng)將來(lái)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)的作用。

1.3 2001年到今天

在第三階段，相關(guān)政策的完善和對(duì)應(yīng)文件的發(fā)布，使中國(guó)CEMS的應(yīng)用得到規(guī)范，這些文件對(duì)CEMS的使用做出規(guī)范說(shuō)明。并且隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，裝置自動(dòng)化水平的不斷提高，CEMS在中國(guó)的使用得到不斷的完善，并且形成一套完整的體系，符合中國(guó)的基本國(guó)情，基本完成了對(duì)污染物如顆粒物，二氧化硫，一氧化碳等污染物的監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)煙氣參數(shù)的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，比如對(duì)煙氣的溫度、濕度、壓力以及氧流量的測(cè)定。環(huán)保部門(mén)也要定期對(duì)CEMS進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)和表格格式也被規(guī)范，數(shù)據(jù)完成后，要上報(bào)給環(huán)保監(jiān)測(cè)部門(mén)，CEMS系統(tǒng)得到了最大程度上的利用。

2 CEMS現(xiàn)狀

2.1 CEMS的技術(shù)現(xiàn)狀

固定污染源煙氣排放的在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)是由CEMS裝置完成的，其重要組成部分分別為顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理與通訊子系統(tǒng)組成。還有煙氣分析技術(shù)、煙塵分析技術(shù)、流量測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)控制采集技術(shù)和采樣技術(shù)等共同組成了排放煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)統(tǒng)。

2.2 采樣技術(shù)

參數(shù)法、直接測(cè)量法、抽取法是CEMS采樣方法的3個(gè)種類(lèi)，其中抽取法中包括稀釋法和直接測(cè)量法，然而直接測(cè)量法又可以分為點(diǎn)測(cè)試測(cè)量和管路測(cè)量?jī)煞N方法，物理參數(shù)的測(cè)量是參數(shù)法的主要測(cè)量手段，比如測(cè)量估計(jì)排放量時(shí)可以依賴(lài)于對(duì)于壓力，溫度，濕度的測(cè)量。一般來(lái)講，反應(yīng)性氣體和可壓縮性氣體由于自身的性質(zhì)原因?qū)τ跍y(cè)定時(shí)非常不利的，在煙道流動(dòng)時(shí)，這些性質(zhì)的氣體在一定情況下會(huì)發(fā)生反應(yīng)或者在一定條件下被壓縮成液體或固體，這大大加大了測(cè)定的難度。所以，要想使測(cè)定結(jié)果更加精確，采取合適的采樣方式是必要的。

2.3 煙氣分析技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，氣體分析技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對(duì)比較完善，其中有紫外線(xiàn)氣體分析、化學(xué)熒光氣體分析、非分散紅外氣體分析、焰離子檢測(cè)分析、磁氧氣體分析、傅立葉變換紅外分析等等分析方法。但是這些分析方法并非適應(yīng)所有氣體的檢測(cè)，它們通常有一定的局限性，對(duì)應(yīng)著幾種氣體的檢測(cè)。比如紅外吸收和紫外熒光法通常適合檢測(cè)煙氣中的二氧化硫。其中CEMS檢測(cè)方法中比較重要的是化學(xué)發(fā)光法和紫外熒光法，它們所占的價(jià)格比例約為全部檢測(cè)方法的20%，其中主要檢測(cè)氮氧化物的化學(xué)發(fā)光法和檢測(cè)二氧化硫的紫外熒光法是HJ 1044-2019中規(guī)定的。

2.4 煙氣測(cè)量技術(shù)

在我國(guó)，煙氣測(cè)量技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善和獨(dú)立。光學(xué)檢測(cè)和電學(xué)檢測(cè)是如今連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的比較重要并且最常使用的方法。而濁度作為煙氣測(cè)量技術(shù)的單位再合適不過(guò)了。在電學(xué)方法和光學(xué)方法中應(yīng)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)稱(chēng)法是特別適合的，但也存在一些問(wèn)題。

3 CEMS系統(tǒng)主要功能的應(yīng)用范圍

煙塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫化物、氮氧化物、氨氣等的體積分?jǐn)?shù)，同時(shí)CEMS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括煙氣流速、煙氣濕度、煙氣溫度、煙氣中氧氣所占總體積的比例等數(shù)據(jù)?；痣娦袠I(yè)、建材行業(yè)、化學(xué)化工行業(yè)等是使用CEMS的主要的行業(yè)。我國(guó)許多主要的工業(yè)工廠是主要的污染源，還有一些主要的區(qū)域，比如一些酸雨，二氧化硫超標(biāo)的城市與地區(qū)[1]。

4 運(yùn)行過(guò)程中比較常見(jiàn)故障及解決方法

CEMS系統(tǒng)是十分復(fù)雜的，在檢測(cè)過(guò)程中，任何一個(gè)步驟都有可能出現(xiàn)問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)將會(huì)使最后的數(shù)據(jù)存在很大的錯(cuò)誤。所以如果數(shù)據(jù)與預(yù)期有差距，我們應(yīng)該根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)去判斷最可能出現(xiàn)故障的部位，并且逐一排查，直到找到故障發(fā)生的部位，將其維修并使裝置恢復(fù)正常。

4.1分析儀量程或零點(diǎn)出現(xiàn)漂移

CEMS裝置的分析儀出現(xiàn)零點(diǎn)或者量程漂移時(shí)，肉眼并看不出來(lái)，一般可以采用對(duì)比分析的方法來(lái)判斷零點(diǎn)或量程的漂移現(xiàn)象是否出現(xiàn)。

4.2分析儀顯示氧量低于或者高于正常值

當(dāng)分析儀顯示氧量超出正常值時(shí)，檢測(cè)管路是否出現(xiàn)漏洞是必要的;若是氧量低于正常值，則應(yīng)該對(duì)氧量傳感器進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，觀察其功能是否正常，若不正常，應(yīng)該及時(shí)更換。

4.3氣路中的水分含量大

對(duì)于取樣探頭和伴熱管線(xiàn)加熱裝置的檢測(cè)是重要的，為了排除管路中所含有的水分，我們應(yīng)該對(duì)取樣管路進(jìn)行反吹。

4.4 分析儀故障

分析儀老化和樣氣預(yù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題是分析儀出現(xiàn)故障的兩大原因。因此，需要及時(shí)維修或者更換分析儀，不僅如此，對(duì)于提前處理裝置工作的狀況和查看采樣管線(xiàn)的加熱情況是必要的。

4.5 樣氣流量出現(xiàn)問(wèn)題

樣氣流量低于正常值或者沒(méi)有流量顯現(xiàn)是流量異常的兩大表現(xiàn)形式。為了解決這些問(wèn)題，我們應(yīng)該對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的堵塞情況進(jìn)行檢測(cè)，如果轉(zhuǎn)子流流量是正常的，我們需要對(duì)整個(gè)取樣的管路進(jìn)行檢測(cè)，觀察是否存在少許片段堵塞的情況。

4.6 溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)異常

如果出現(xiàn)溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象，應(yīng)該對(duì)相應(yīng)元件進(jìn)行檢測(cè)，觀察取樣管路的通暢程度。

4.7 氨逃逸測(cè)量數(shù)值異常

對(duì)氨逃逸分析儀能量值、探頭、對(duì)光、密封風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，觀察是否可以正常的使用。

4.8 顆粒物測(cè)量值異常

如果顆粒物測(cè)量值異常，那我們應(yīng)該對(duì)粉塵儀電源是不是正常、粉塵儀是不是損毀、探頭鏡片的潔凈程度進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，我們應(yīng)該采取相應(yīng)措施。除此之外，還應(yīng)該對(duì)吹掃壓縮空氣能否正常使用進(jìn)行檢測(cè)。

5維護(hù)過(guò)程中的注意事項(xiàng)

要想得到精確的CEMS裝置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于CEMS各設(shè)備的工作情況，歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)報(bào)表的仔細(xì)查閱是必不可少的，除此之外，還需要對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的排查并且更換，以便使系統(tǒng)的可靠性加以提高。做好以下日常維護(hù)保養(yǎng)工作是必要的[2]。

5.1 對(duì)分析儀進(jìn)行定期標(biāo)定

分析儀定期的量程標(biāo)定、零點(diǎn)標(biāo)定是重要的工作。高中低三種濃度的被測(cè)介質(zhì)因子標(biāo)準(zhǔn)氣體和高純氮在CEMS小室中都被配有，在標(biāo)定完成后，將另一濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣通進(jìn)去并進(jìn)行對(duì)比，就分析儀而言，不到半年就要進(jìn)行一次標(biāo)定。根據(jù)實(shí)際情況，自動(dòng)零點(diǎn)的校正大約每8-12小時(shí)進(jìn)行一次，從而使零點(diǎn)漂移的現(xiàn)象得以避免，使分析數(shù)據(jù)更加精確。

5.2 參數(shù)量程的一致性

選擇分析儀和標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí)，我們應(yīng)該十分注意，煙氣中所測(cè)介質(zhì)因子的設(shè)計(jì)濃度決定了分析儀的量程，一般情況下，量程小于等于污染源排放最大量的兩倍，使分析儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性在一定情況下得到保證。除此之外，分析儀的量程和所測(cè)介質(zhì)因子一般濃度也決定了對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氣體的選擇，所以標(biāo)準(zhǔn)氣體選擇的濃度應(yīng)該適宜。并且在設(shè)置上位機(jī)、DCS及數(shù)據(jù)采集儀的量程時(shí)，應(yīng)該遵循一致性的原則。

5.3 加熱設(shè)備和制冷設(shè)備檢查

用來(lái)保護(hù)分析儀的重要設(shè)備是加熱設(shè)備和制冷設(shè)備，日常巡查和維護(hù)時(shí)，應(yīng)該著重查看。130℃左右對(duì)于加熱生活設(shè)備來(lái)說(shuō)是比較合適的，在不加熱時(shí)，分析儀中會(huì)進(jìn)入一些水氣，濾芯堵塞，分析儀損壞等問(wèn)題將會(huì)出現(xiàn)，不僅如此，酸霧也會(huì)在管路中出現(xiàn)，檢測(cè)結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)偏差;4℃左右是制冷設(shè)備的合適溫度，如果冷凝器溫度一直高于6℃，則需要對(duì)其進(jìn)行維修或者更換。

5.4 反吹系統(tǒng)檢查

在檢測(cè)反吹系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)著重檢查反吹氣源壓力的范圍。除此之外，手動(dòng)反吹可能會(huì)損壞儀器，所以應(yīng)該將儀器切換到維護(hù)狀態(tài)再進(jìn)行反吹，而自動(dòng)反吹則不會(huì)出現(xiàn)儀器和設(shè)備受到損壞的情況。

5.5 蠕動(dòng)泵檢查

對(duì)于制冷器冷凝筒內(nèi)的水和密封取樣氣路的排出主要依賴(lài)蠕動(dòng)泵。在蠕動(dòng)泵長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有工作的情況下，冷凝水會(huì)進(jìn)入采樣泵和分析儀，從而使設(shè)備遭到損毀。在蠕動(dòng)泵泵管損壞時(shí)，取樣管路會(huì)出現(xiàn)密封不嚴(yán)的現(xiàn)象，使檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

5.6 采樣泵的檢查

CEMS中的主要裝置之一是采樣泵，為了使采樣泵的負(fù)荷得到降低，可以在采樣泵上額外裝上旁路閥，這樣的話(huà)，采用泵可以使用更長(zhǎng)的時(shí)間。還有，采樣泵的膜片由于長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生變形，使采樣泵的密封性變得不好。

5.7 過(guò)濾器的檢查

過(guò)濾掉樣氣中的雜質(zhì)和水分由一級(jí)過(guò)濾器、二級(jí)過(guò)濾器及疏水過(guò)濾器發(fā)揮作用。當(dāng)然，定期更換過(guò)濾器濾芯也是必要的，一個(gè)季度或者半年為一個(gè)更換的周期。

5.8 檢查采樣探頭

探頭濾芯的堵塞情況和采樣探頭加熱器的工作情況應(yīng)該被定期檢查。除此之外，應(yīng)及時(shí)對(duì)采樣探頭濾芯進(jìn)行清灰。當(dāng)發(fā)生堵塞情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)的更換，大約半年為一個(gè)周期。

6 中國(guó)CEMS現(xiàn)狀和前景展望

自1990年至今，陸續(xù)引進(jìn)了不同型號(hào)的CEMS大約有上百套，其中引進(jìn)較早的應(yīng)該是電力行業(yè)、火力行業(yè)、化學(xué)化工行業(yè)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)于環(huán)境的保護(hù)，所以我們應(yīng)該科學(xué)技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用，使環(huán)境得到改善。就煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，伴隨著人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)和國(guó)家對(duì)于環(huán)境治理的積極做法，相信煙氣連續(xù)排放系統(tǒng)的應(yīng)用將更加的廣泛。

7 結(jié)語(yǔ)

CEMS裝置是十分復(fù)雜的，各個(gè)部件都有可能出現(xiàn)故障，所以在使用過(guò)程中，精準(zhǔn)排查出現(xiàn)故障的原因，以便迅速找到故障并進(jìn)行相應(yīng)的處理。最后希望煙氣連續(xù)排放系統(tǒng)能夠廣泛應(yīng)用，我們的環(huán)境變得越來(lái)越好。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙延萍.煙塵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2004（8）：4-5.

[2] 梅玲強(qiáng).煙塵在線(xiàn)分析系統(tǒng)的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶(hù)，2019（3）：30-31.