烟气排放连续监测系统存在问题及建议

陈书建，黄镇，王新培

(南京国电环保设备有限公司，江苏南京 210031)

烟气排放连续监测系统存在问题及建议

陈书建，黄镇，王新培

(南京国电环保设备有限公司，江苏南京 210031)

介绍了烟气排放连续监测系统(CEMS)中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的配置现状。针对现场CEMS的安装、运营、环保检查、质控比对监测中常见的问题，进行了研究与分析，对分析、校准、测量等关键单元进行了优化，提出了合理改进建议和对策。

烟气排放连续监测系统;问题;建议;对策

烟气排放连续监测系统(Continuous Emission Monitoring System，简称CEMS)是对固定污染源排放的污染物进行连续、实时的跟踪测定。通过采样和非采样方式，测定烟气中颗粒物浓度、气态污染物浓度，同时测量烟气氧量(或CO2含量)、烟气温度、烟气压力、烟气流速、烟气含湿量(或输入烟气含湿量)等参数;计算烟气中污染物排放浓度和排放量;显示和打印各种参数，并将监测数据和信息传送到环保主管部门，以确保排污企业污染物排放浓度和排放总量达标。同时为脱硫、脱硝等环保设备提供闭环控制数据，以提高环保设施的效率［1］。

1 烟气排放连续监测系统配置

1.1 气态污染物监测子系统

气态污染监测子系统按采样方式可分为直接抽取式、稀释抽取式和直接测量式［2］，而直接抽取式又可分为冷干法和热湿法。直接抽取冷干法的测量结果为干基浓度，直接抽取热湿法、稀释抽取法及直接测量法的测量结果为湿基浓度。我国主要以直接抽取冷干采样法为主，少量的稀释抽取式和直接测量式为辅。

气态污染物监测用的分析仪器原理主要有电化学法、吸收光谱法(NDIR、NDUV、GFC、FTIR、DOAS)、发光方法［4］等。由于目前我国CEMS系统以直接抽取冷干采样法为主，而非分散红外(NDIR)技术的分析仪器可以共用一个光电平台，测量组件可以模块化，其性价比高，因而有80%以上采用非分散红外技术的分析仪器。

1.2 烟尘监测子系统

烟尘测量方式以浊度法、后散射、DOAS差分吸收法三种测量方式为主，均为现场直接测量方式，基本没有抽取法的。

1.3 烟气排放参数子系统

根据国家标准要求，所有污染物的排放浓度以干烟气标态反映，国家对污染物进行浓度和总量控制，为了同时获得污染物的标态干烟气浓度和排放量，烟气连续监测系统需同时监测烟气的温度、湿度、压力、流速和含氧量［3］。温度多为热电阻、压力为压力变送器、流速为皮托管或是热扩散式的质量流量计，湿度为干湿氧计算或薄膜电容法。

2 CEMS常见问题及处理

2.1 安装位置问题

CEMS 监测设备安装位置的选择应由下面三个方面来决定:一是安装位置所在直管段选择;二是所在直管段上的断面选择;三是所在断面测量点位或线选择。一般脱硫控制CEMS系统是将原烟气监测点设在FGD入口挡板门后、净烟气监测点设在出口烟道上，但这种设计不能满足环保部门对排放监测的要求。解决方法是将FGD入口监测点移到原烟气挡板门前的原烟道处，FGD出口监测点移到原烟气与净烟气混合的烟道处。这样满足了电监会对综合脱硫效率的要求，也满足开旁路挡板门的环保检查试验时的FGD入口、出口的SO2折算浓度一致的要求，同时满足环保排放监测的要求。

2.2 监测系统问题及解决方案

(1)烟气预处理子系统。在我国有超过80%的气态污染物监测子系统为直接抽取冷干法CEMS，系统中的烟气需经过预处理，有效除去烟气中的水、尘、油后，方可进入分析仪器。实际运行中，预处理系统遇到的除尘问题较少，但冷凝除水不彻底的问题较为常见。当除水不彻底的烟气进入分析仪器后，一方面会腐蚀分析仪器及预处理的设备，另一方面还会对红外分析仪器的测量产生干扰，导致测量误差增大。经过除水后仍有水汽现象的解决方案是在烟气进入分析仪器前安装一种能够有效去除酸雾的组合装置。

(2)烟气分析仪器。烟气分析单元有80%以上采用非分散红外技术的仪表，且以进口仪表为主，这种分析仪表在运行中要特别注意水汽对SO2、NO的测量干扰。测量的烟气要尽可能的减少水分，以满足分析仪器对烟气相对湿度的要求，特别是有酸雾的现场要增加除酸雾装置，这样才能确保测量数据的准确性。另外，有些进口分析仪器要求使用空气作零点气，这是由于仪表校SO2、NO零点的同时将O2的20.9%也一同校准了。这样同样要求零空气一方面不含有被测气体如SO2、NO;另一方面要求零空气的相对湿度满足分析仪器的要求。

(3)烟气校准。CEMS系统烟气校准单元应具有自动校准零点或跨度的功能与全系统校准功能。如没有自动校准功能则每15天至少用零气和接近烟气中污染物浓度的标准气体或校准装置校准一次仪器零点和工作点。对于抽取式气态污染物CEMS每3个月至少进行一次全系统的校准，要求零气和标准气体与样品气体通过的路径一致，进行零点和跨度、线性误差和响应时间的检测。

(4)烟气流速测量。流速测量有点、线、面三种方式，其中以机翼式最具有代表性，点与线测量方式均不能有效地代表烟道或烟囱的断面。机翼式流速计需贯穿整个烟道，其用于测量的取压口容易堵塞，如遇堵塞只有在停机时，方可到烟道内疏通取压口，运行维护难度高、工作量大。一般现场的流速CEMS均无自动校准功能，建议每3个月校准一次仪器的零点或跨度。

(5)烟尘测量。浊度法烟尘仪适合测量高浓度的粉尘，而散射法烟尘仪则更为适合测量低浓度的粉尘，这二种测量方式均是光学法，均会因燃料、除尘效率的变化、烟尘颗粒物的颜色、水分的影响或安装点的振动等造成光路的偏移和干扰，所以仪器需要定期校准、校验。为保证烟尘的浓度数据的有效性，须对颗粒物CEMS每6个月至少做一次校验。

3 结语

(1)为了提高CEMS数据的可靠性，应选择合适的安装位置，在预处理单元配置膜式干燥器或组合除湿装置，对SO2分析仪、烟尘仪等关键仪表定期进行校准和监测比对，对分析、监测等单元进行优化改进，并建立相应的监督管理机制。

(2)CEMS日常巡检应每天通入零气检查分析仪器的零点，同时检查指征分析仪器线性的技术指标，以便及时发现仪器的传感器老化问题，并及时更换维修。同时，对于维修周期长的关键部件都应有备用仪器，如烟气分析仪器、烟尘仪、流量计等，以满足72h内排除故障的要求。

［1］环境保护部科技标准司.烟尘烟气连续自动监测系统运行管理(试用)［M］.北京:化学工业出版社，2008.

［2］齐文启，孙宗光，边归国，等.环境监测新技术［M］.北京:化学工业出版社，2004.

［3］朱法华.全国火电厂烟气连续监测系统运行状况调研及分析［J］.中国环境监测，2000，16(5):7－11.

［4］魏复盛，易江.空气和废气监测分析方法指南(上册)［M］.北京:中国环境科学出版社，2006.

［5］Robert E Sherman，Process Analyzer Sample Conditioning System Technology［M］.北京:化学工业出版社，2004.

Discussion on Continuous Emission Monitoring System existing problems and suggestions

The configuration status of CEMS is introduced and the experience of CEMS integration，installation，commissioning，operation are also included.According to the problems usually appeard during the installation，operation，environmental protection and inspection of CEMS，the optimization to analyzing，calibrating and measuring units are carried out.Some reasonable suggestions and countermeasures are put forward.

Continuous Emission Monitoring System(CEMS);problem;suggestion;countermeasure

X851

B

1674－8069(2012)02－059－02

环境保护部火电厂烟气治理设施运行管理技术研究及规范(1453.17)

2011-11-20;

2012-03-14

陈书建(1969-)，男，江苏泰州人，学士，主要从事烟气排放连续监测系统的研发、集成、运营、管理及环境监测仪器的研发工作。E－mail:chenshujian8888@vip.163.com