CEMS烟气在线监测系统的常用资料

CEMS烟气在线监测系统的常用资料

脱硫烟气在线监测系统是由烟尘监测子系统;二氧化硫、氮氧化物气态污染物监测子系统;烟气排放参数监测子系统组成。通过抽取式连续监测采样方式和现场连续监测直接测量方式,测定烟气中污染物浓度,并按要求显示与记录。同时，系统对烟道中的烟气温度、压力、流量进行实时监测，从而计算出烟道中烟气的气态污染物和颗粒物的实时排放浓度和排放总量。

一、CEMS安装及规范问题
CEMS出口安装位置：
应该选取在前面四倍于烟道当量直径后面二倍于当量直径的位置，如果无法满足的，要选在烟道长度的二分之一处，装设露天的要增设防雨棚。脱硫CEMS原烟气和净烟气流量测点是：是净烟气稍大于原烟气，在塔内循环中有氧化风机在给塔内吹风，塔外循环基本上两者差不多的。
国家标准对CEMS监测位置的规定：
颗粒物CEMS的安装位置
1、颗粒物CEMS应安装在能反映颗粒物状况的有代表性的位置上，必须优先安装在垂直管段。
2、位于所有颗粒物控制设备的下游，且监测位置处不漏风。
3、光学原理的颗粒物CEMS所在测定位置没有水滴和水雾，且不受光线的影响
4、便于日常维护，安装位置易于接近，有足够的空间，便于清洁光学镜头、检查和调整光路准值、检测仪器性能和更换部件等。
5、测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍直径，和局上述部件上游方向不小于2倍直径处，当安装位置不能满足要求时，应尽可能选择气流稳定的断面，但安装位置前直管段的长度必须大于安装位置后管段的长度。
常见问题
1） CEMS中为什么要测氧含量？
这是环保要求的，so2的浓度要折算到6%的含氧量后，才能折算效率。测量氧含量的作用是确定烟气的空气过剩系数，以方便计算折算后的SO2浓度
2） 净烟气出口SO2波动大？
主要应该是粉尘浓度波动大。因为出口含水量高，影响粉尘的测量结果。
一般SO2波动，如果是直接测量法的，有可能是流速不稳定。如果是取样的，那要检查一下取样系统中取样流量是否不稳定、测量池里面是否积灰、烟气预处理部分是否有损坏或老化、还有就是测量池内是否由于温压补偿不好等等。 关于氧气和so2，有时也会产生波动，是由于反吹和仪器自动校零两个过程造成的。建议热工的适当改变逻辑，在这两个过程中，保持氧气和so2值。

3） 目前CEMS测量流速的方法都是按照皮托管原理设计的，即测量烟气的动压差，然后根据公式计算出流速。一般现场都是通过一个安装在皮托管头部的压差变送器来实现流速的测量与传输。 这种测量方法对烟气流场的稳定性要求很高，有条件的一定要按规定安装。

4）CEMS系统中如果入口O2高而SO2含量低是什么原因，出现这种情况，可以肯定的一点是抽取的气体中空气的成分较多。看看取样泵进口管道是否有松动的接口，取样探头位置的取样管是否有松动。取样泵工作是否正常，泵体是否漏气等等。

二、抽取法CEMS烟气在线监测系统维护

1. 看数据：主要看氧是否正常，如果高过10%就说明可能有漏气的地方，漏气主要检查采样泵负压侧的气路部分。如果感觉数值不准确就联系运行人员验证，需要标定分析仪。如果标定后仍然是开始的数值，就说明该数值是准确的 。
2.检查所有气路：观察排水是否流畅，管路中是否有积水，过滤器中是否有水汽，采样泵工作是否正常。玻璃冷凝罐内的水应每天清空。 浮子流量计的指示应在1.5~1.7，过大或过小都应及时调整。浮子流量计中是否有水，如果有水，说明蠕动泵排水不畅，需要维护，并把管路中的水用反吹气吹干。每天要用压缩空气对取样管路进行吹扫，以防堵塞。（将压缩空气来气门打开，按住柜门上的反吹按钮。） 3.蠕动泵排水不畅主要原因：（1）排水管路阻塞（2）泵的轴心滚轮部分不能跟好的将软管压死。导致不能形成真空，无法将水吸出制冷罐。如果是第2个原因，需要把泵里面的压管弹簧螺丝调松，使滚轮将软管压死。如果蠕动泵的轴心过于松动则需要更换蠕动泵。
3.检查伴热管线是否加温正常，用手摸采样管线是否有温感。控制伴热管线温度的温控器是否工作正常，调节温度（一般设定为100度），把温度调高，看否加热（测电源是否有220V）。把温度调低，看是否不加热。

三、抽取测量法烟气在线监测系统的故障判断
烟气在线监测系统，简称CEMS。目前国内的CEMS测量方式包括：直接测量法、稀释法、抽取法等。
直接测量法的发射接收装置容易受粉尘污染，也容易因高温损坏。一种是单侧测量，
一种是一端发射一端接收测量，还有一种是一端发射一端反射测量。
稀释法因为数据修改非常方便，有可能被环保部门禁用。
抽取测量法也存在着一些问题：
1、测量仪器远离测量源，存在着一定的测量滞后；
2、烟气预处理比较复杂，容易产生泄露；
3、分析仪容易因进水而损坏；
4、环节较多，维护麻烦。

综合来看，各种测量方法都有自己的特点。目前，似乎抽取法在国内应用较为普遍。           下面就抽取法经常存在的问题和故障现象，作个分析，以利于维护工程师快速判断故障点，快速消除故障。
一、最重要的故障——SO2检测不准。
一般的分析仪有几种情况：单组分——只测量SO2或者NOX；双组分——测量SO2NOX；三组分——测量SO2NOXO2。
最好的检查办法：把故障分为分析仪故障和仪器外故障两大类。如果是仪器故障，一般只有SO2不准，如果是仪器外故障，另外的组分也会显示不准，数据要高一起高，要低一起低。
1、如果数据偏高怎么办？    发生机率 ★☆☆☆☆
数据偏高有两个可能：一是分析仪需要重新标定；二是可能在分析管路内积累有比较浓稠的气体或者液体（下面统称积垢）。判明断方法很简单：先把样气隔断，用分析仪直接测量标准气体。如果测量结果偏高，属于第一种情况，重新标定就可以了；如果测量结果正常，应该属于第二种情况，需要检查分析管路。下面介绍检查方法：
管路应该从分析仪的入口开始检查，直到取样探头的入口。一般的管子都是透明的耐腐蚀管子，积垢容易看到。比较麻烦的是浮子流量计、采样泵、制冷器、过滤器、样气阀、伴热管线、取样探头的积垢比较不容易判断。下面告诉大家简单的判断消除办法。
我们遇到复杂问题，最好的办法有两个原则：一、把问题分成两大段，然后分段检查。确定哪一段问题后，再把那一段分成两大段，如此下来，几个步骤就能够搞定；二、先从最简单最容易检查的地方入手。这个问题应该首先遵循第二个原则再遵循第一个原则：从最简单的地方入手：看分浮子流量计带水没，带则解体流量计，清洗管路；不带则把样气阀断开，把标气与样气阀入口处接通，测量标气，如果只是偏高属于机柜问题，否则属于机柜外部问题。
如果是机柜内部问题，浮子流量计就不说了，如果有调节阀门，可以先检查；管路外观也能看见；过滤器可以打开看看。采样泵、制冷器样气阀的可能性都不大，实在不行再检查后者。
如果是机柜外部问题，先检查取样探头。打开取样探头检查滤芯，看积累水分多否，多则清洗吹干或者干脆更换。如果取样探头没有问题，则有可能是伴热管线有尖锐弯折的地方，检查到以后把这个地方弄平缓，然后把伴热管线两侧断开，一端对大气，另一端注射一些清水，然后用压缩空气吹干即可。或者干脆更换伴热管线，这个，代价太大。
2、如果SO2偏低怎么办？    发生机率 ★★★★★
SO2数据偏低往往带来的是分析仪所能测到的数据都偏低。数据偏低有两个可能：一是分析仪需要重新标定；二是采样管路存在泄漏情况。
确认办法：加标气到分析仪的入口，看测量结果与标准气体的含量是否相同。相同，则采样管路泄漏；不同则重新标定。
采样管路泄漏分两大步骤：确认机柜内部泄漏还是还是机柜外部泄露。判断方法，把样气阀入口断开，用手堵死，此时分析仪面板上的流量计和浮子流量计知识应该到零。到零择机柜内部无问题，不到零则机柜内部问题。
如果是机柜内部问题，则依次把过滤器（采样泵前）、采样泵入口断开，看流量到零否。哪一段到零，则是那段之前的问题。为什么不对采样泵出口、制冷器、浮子流量计采用相同方法检查？因为这都属于采样泵出口的环节，采样泵出口是正压，打开管路后，流量一定到零，因为没有压力了。
采样泵出口环节最大的可能是蠕动泵泄漏。堵住蠕动泵入口，如果分析仪显示正常，说明蠕动泵泄漏。更换泵管或者泵。其它的环节一一检查。
需要注意的是：采样泵本身也可能存在泄漏；各个连接管件也可能存在泄漏。
机柜外部问题的判断与解决：断开采样强于伴热管线的接头，堵住伴热管线，流量应该缓慢到零。到零则伴热管线泄漏，否则检查取样探头。泄漏机率比较大的情况是取样探头的滤芯堵头容易泄露。
3、浮子流量计流量偏低。    发生机率 ★★★★☆
流量到零最大的可能是蠕动泵进灰。如果进灰，蠕动泵出力降低。蠕动泵出口喷射无力，蠕动泵入口吸力降低。打开清洗。
也要检查流量发开度
检查采样泵到分析仪之间的管路、设备（包括过滤器、制冷器、蠕动泵、流量阀、浮子流量计），看有无泄漏。
还有可能使分析仪出口堵塞。不管蠕动泵出口压力再大，如果分析仪出口堵塞，流量也不会上去的。当然，这个可能性比较小，可以最后检查。
4、越来越重要的数据——NOX测量不准  发生机率 ★★★★★
2010年后，国家会把NOX纳入考核范围，这个数据就越来越重要了。判断方法通上。
5、不重要但受关注的数据——O2测量不准  发生机率 ★★☆☆☆
氧量之所以受关注，是因为它一方面是数据折算的重要参数，另一方面可以籍此判断数据是否作假。
如果是三组分分析仪，故障判断方法同上。如果不是，判断步骤如下：
需要重新标定
氧化锆用时间长了数据会发生漂移，重新标定就会准确。
如果数据偏高，可能有泄漏
泄漏包括两种情况：系统泄漏和测点泄漏。
系统泄漏是整个脱硫或者烟气管道中发生泄漏，不容易检查。
测点泄漏一般是法兰盘固定不紧导致。紧固即可。
6、第二重要数据——粉尘不准
国内大多数测尘设备属于光学测量。光学测量法数据很不准确，误差较大，故障率高，维护量大。目前国内尚没有非常可靠的数据检测方式。
1、对于静电除尘，易受除尘电场的干扰。安装部位应尽可能远离静电除尘位置，并且应该有法拉第笼过滤掉静电。
2、不易进行标定。真正要严格标定，方法有二：1、购买贵重的实验室级测尘仪，进行标定；2、委托有资质的单位，比如环保局协助标定。
光学测量包含对射式和向后反射式。不管哪种方式，其判断思路大致一致。
1）、光学测量法粉尘偏低  发生机率 ★☆☆☆☆
粉尘数据偏低的情况比较少。一般是信号处理的问题，调试信号处理，或者干脆重新标定即可。
2）、光学测量法数据偏高  发生机率 ★★★★★
最大可能是镜头堵灰。应该定期清洗发射和接受镜头。
也有可能是信号处理的问题，清洗之后，如果数据还有问题，可以重新标定。

四、CEMS系统主要参数及计算公式

1、流速
Vs = Kv * Vp
其中
Vs 为折算流速
Kv为速度场系数
Vp 为测量流速

2、粉尘
①粉尘干基值
DustG = Dust / ( 1 – Xsw / 100 )
其中
DustG 为粉尘干基值
Dust 为实测的粉尘浓度值
Xsw 为湿度
②粉尘折算
DustZ = DustG * Coef
其中
DustZ 为折算的粉尘浓度值
DustG 为粉尘干基值
Coef 为折算系数，它的计算方式如下:
Coef = 21 / ( 21 - O2 ) / Alphas
其中
O2 为实测的氧气体积百分比。
Alphas 为过量空气系数(燃煤锅炉小于等于45.5MW折算系数为1.8; 燃煤锅炉大于45.5MW折算系数为1.4; 燃气、燃油锅炉折算系数为1.2)
③粉尘排放率
DustP = DustG * Qs / 1000000
其中
DustP 为粉尘排放率
Dust 为粉尘干基值
Qs 为湿烟气流量，它的计算方式如下：
Qs = 3600 * F * Vs
其中
Qs 为湿烟气流量
F 为测量断面面积
Vs 为折算流速
3、SO2
① SO2干基值
SO2G = SO2 / ( 1 – Xsw / 100 )
其中
SO2G 为SO2干基值
SO2 为实测SO2浓度值
Xsw 为湿度
② SO2折算
SO2Z = SO2G * Coef
其中
SO2Z 为 SO2折算率
SO2G 为SO2干基值
Coef 为折算系数，具体见粉尘折算
③ SO2排放率
SO2P = SO2G * Qsn / 1000000
其中
SO2P 为SO2排放率
SO2G 为SO2干基值
Qsn 为干烟气流量，它的计算方式如下：
Qsn = Qs * 273 / ( 273 + Ts ) * ( Ba + Ps ) / 101325 * ( 1 – Xsw / 100 )
其中
Qs 为湿烟气流量
Ts 为实测温度
Ba 为大气压力
Ps 为烟气压力
Xsw 为湿度
4、NO
① NO干基值
NOG = NO / ( 1 – Xsw / 100 )
其中
NOG 为NO干基值
NO 为实测NO浓度值
Xsw 为湿度
② NO折算
NOZ = NOG * Coef
其中
NOZ 为 NO折算率
NOG 为NO干基值
Coef 为折算系数，具体见粉尘折算
③ NO排放率
NOP = NOG * Qsn / 1000000
其中
NOP 为NO排放率
NOG 为NO干基值
Qsn 为干烟气流量，它的计算方式如下：
Qsn = Qs * 273 / ( 273 + Ts ) * ( Ba + Ps ) / 101325 * ( 1 – Xsw / 100 )
其中
Qs 为湿烟气流量
Ts 为实测温度
Ba 为大气压力
Ps 为烟气压力
Xsw 为湿度。