烟气排放连续监测系统(CEMS)异常原因分析及控制措施研究

李 霜

(中节能(攀枝花)清洁技术发展有限公司，四川 攀枝花 617000)

前 言

危险废物是指列入《国家危险废物名录》，或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。危险废物调整为50大类别467种，种类多、成分复杂，具有毒性、腐蚀性、易燃易爆性、反应性和或者感染性一种或者几种危险特性的[1]。危险废物常见的处置方式为焚烧、物化、稳定化固化、安全填埋，其中焚烧为危险废物无害化、减量化一种有效的处置方式，在工业中得到了广泛的应用。

以一家危险废物处理厂为例，研究其焚烧烟气异常原因。该厂焚烧日处理危险废物15t，配置一套烟气处理系统，采用“二燃室+余热锅炉+急冷脱酸塔+文丘里+布袋除尘器+烟气遇冷器+洗涤塔+烟气加热器+引风机+烟囱”的烟气净化工艺[2]。焚烧采用CEMS(Continuous Emission Monitoring System，排放连续监测系统)监测烟气数据，由于受测量原理、制造水平、安装质量、设备运行环境、维护成本等多方面因素影响，CEMS不同于常规仪器仪表，故障复杂多变，同类异常现象往往有多种可能的因素造成，故障诊断难度较大[3]。

1 材料与方法

1.1 焚烧工艺流程

危险废物通过供料系统进入回转窑一次燃烧，燃烧产生的大量可燃气体进入二燃室二次燃烧，烟气进入后端余热锅炉、急冷脱酸塔、文丘里、布袋除尘器等设施设备净化达标后排入大气。炉渣、飞灰经固化后安全填埋。焚烧工艺流程图见下图。

图 焚烧工艺流程图

1.2 烟气控制指标

危险废物焚烧会产生多种大气污染物，国家针对各种污染物出台了严格的排放限值。以设计焚烧量为15t/天为例，根据《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2020)列出危险废物焚烧炉几种大气污染物排放限值，见表1。

表1 危险废物焚烧炉几种大气污染物排放限值

1.3 常见烟气指标监测方法

1.3.1 颗粒物(烟尘)：激光后向散射测试法

激光后向散射测试原理完成对被测烟道的烟尘浓度的测定。

设备内嵌的高稳定激光信号源穿越烟道，照射烟尘粒子，被照射的烟尘粒子将反射激光信号，反射的信号强度与烟尘浓度成正变化。检测烟尘反射的微弱激光信号，通过特定的算法即可计算出烟道烟尘的浓度。

1.3.2 一氧化碳，氯化氢：激光气体分析法

激光气体分析模块基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术原理进行测量，获取待测气体特征吸收的光谱谱线。半导体激光器发射出特定波长的激光束(仅能被被测气体吸收)，根据穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，从而进行的定量分析。

1.3.3 二氧化硫，氮氧化物：紫外差分气体分析法

由于同种气体在不同光谱波段有不同的吸收，不同气体在同一光谱波段的吸收叠加作用，通过对连续光谱的分析，可以同时测量多种气体(如二氧化硫、氮氧化物)。

2 结果与分析

为确保CEMS设备数据的准确性，设备在正式投入运行前，设备供货商会邀请第三方检测机构对颗粒物、CO、SO2、NOx、HCl等指标开展比对检测工作，比对数据在《固定污染物烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ76-2017)[4]规定的误差范围内判定为合格。

CEMS设备正式投入运行后，烟气指标会因设备运行异常出现偏高、偏低、恒指、零值的情况。异常原因分为共性原因和个性原因。

2.1 共性原因

2.1.1 零点漂移

在仪器未进行维修、保养或调节的前提下，CEMS按规定的时间运行后通入零点气体，仪器的度数与零点气体初始测量值之间的偏差相对于满量程的百分比[4]。

通常分析仪器24h零点漂移量不超过±2%满量程；一周零点漂移不超过±3%满量程。零点漂移量超过限值，检查设备故障并处理。

2.1.2 量程漂移

在仪器未进行维修、保养或调节的前提下，CEMS按规定的时间运行后通入量程校准气体，仪器的度数与量程校准气体初始测量值之间的偏差相对于满量程的百分比。

通常分析仪器24h量程漂移量不超过±2%满量程；一周量程漂移不超过±3%满量程。量程漂移量超过限值，检查设备故障并处理。

2.2 个别原因

2.2.1 颗粒物(粉尘)

数据异常原因及解决办法见表2。

表2 颗粒物(粉尘)数据异常原因及解决办法

2.2.2 一氧化碳、氯化氢

数据异常原因及解决办法见表3。

表3 一氧化碳、氯化氢数据异常原因及解决办法

2.2.3 二氧化硫，氮氧化物

二氧化硫，氮氧化物数据异常原因及解决办法见表4。

表4 二氧化硫、氮氧化物数据异常原因及解决办法

3 结 论

3.1 判断监测数据是否异常是确保CEMS设备正常运行的前提。零点漂移量、量程漂移量超过标准限值，即可认为设备运行故障。

3.2 CEMS测量烟气指标异常原因往往复杂多变，给故障分析与诊断工作带来很大难度。通过梳理常见故障原因及控制措施，将缩短排查故障的时间，降低故障分析的难度，极大提高设备运行的可靠性。

3.3 烟气指标异常将导致地方主管环保部门处罚，企业生产经营活动的全面停止，员工处于失业状态，因此，企业了解烟气异常原因及控制措施有很重要的意义。