循环流化床锅炉废气监测系统在化工企业中的实际挑战及解决方案

于国庆

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗 154100）

在化工企业中，循环流化床锅炉作为一种重要的热能设备，广泛应用于能源生产过程。然而，其废气排放对环境的影响也日益受到关注。废气监测系统的有效运行对于确保锅炉的环保性能和合规性至关重要。但在实际应用中，循环流化床锅炉废气监测系统面临着诸多挑战，如废气成分复杂、监测技术要求高、数据准确性难以保证等。这些问题不仅影响了监测系统的可靠性，也给化工企业的环保工作带来了困难。为了解决这些问题，本文将深入探讨循环流化床锅炉废气监测系统在化工企业中面临的实际挑战，并提出相应的解决方案。通过对现有监测技术进行分析改进，优化系统运行管理方案，以期提高废气监测的准确性和可靠性，为化工企业的可持续发展提供有力的支持。

1 循环流化床锅炉废气监测系统原理和应用

1.1 循环流化床锅炉废气监测系统

循环流化床锅炉废气监测系统是一种用于监测循环流化床锅炉废气排放的环保设备（如图1），通过对废气中的污染物浓度和排放量进行连续监测，以确保锅炉的环保性能和合规性。

图1 循环流化床锅炉废气排放监测系统

循环流化床锅炉废气监测系统通常包括采样装置、辅助设备、分析模块、效果检测模块和数据处理模块等部分。采样装置用于采集废气样品；去除样品中的水分、粉尘等干扰物质后，采用气体分析仪器，对废气样品进行污染物浓度的测量；数据处理系统用于处理和存储监测数据，并生成报告和图表。该系统可以监测多种污染物，包括二氧化硫（SO2）、一氧化氮（NO）、颗粒物、二氧化碳（CO2）等。监测数据可以实时传输到企业的环保管理部门，实时监测锅炉的废气排放情况。

1.2 系统在化工企业中的应用

循环流化床废气监测系统能够精确测量废气中的二氧化硫、氮氧化物等各种污染物浓度，有利于企业及时发现并解决潜在的环保问题。其次，通过监测数据，企业可以优化生产工艺，降低废气排放。例如，根据废气成分调整燃料配比或改进脱硫、脱硝设施等。此外，系统还能为企业提供准确的废气排放数据报告，便于环保部门的监管，也有助于企业树立良好的环保形象，提升社会责任感。

同时，在使用循环流化床废气监测系统时，也需要注意以下事项：（1）定期对监测系统进行维护和校准，以确保系统的准确性和可靠性。（2）选择合适的监测点，注意监测环境的温度、湿度等条件，以确保监测数据的代表性。（3）记录和保存监测数据，以便进行数据分析和评估。（4）定期向有关部门报告监测数据，以便及时了解废气排放情况。（5）加强对操作人员的培训，以确保他们正确使用监测系统。

2 废气监测系统在化工企业实际应用中面临的挑战

2.1 化工环境对监测系统的影响

化工生产的工艺流程通常比较复杂，废气排放点多且分布广泛，生产过程中的工况变化也会导致废气排放量和成分的波动，这需要监测系统具有良好的适应性，能够满足不同工艺环节的监测需求。首先，化工生产中可能产生多种不同的污染物，包括挥发性有机物、酸性气体、重金属等，要求废气监测系统具备广谱的监测能力，能够准确识别和测量各种污染物。其次，某些化工环境可能存在高温和高湿度作业条件，可能导致传感器的漂移和误差，影响系统的正常运行。此外，化工现场的电机、变压器等设备可能存在电磁干扰源，干扰监测系统的信号接收，影响检测过程的稳定性。

2.2 废气成分的多样性和变化性

废气成分主要有气态污染物，如二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、氟化氢等；重金属成分包括汞、镉、铅等；挥发性有机物包括苯、甲苯、二甲苯等；有毒的有机化合物；以及粉尘和颗粒物。废气成分的多样性和变化性会导致某些污染物的浓度在短时间内发生较大变化，监测系统的校准和标定工作也变得更加复杂。如果监测系统不能快速响应和准确测量，会导致数据分析和解读更加困难，出现监测误差。特别是某些特殊废气成分，需要监测系统具有更宽的监测范围和更高的灵敏度，以满足环保要求。

2.3 危害性废气对设备造成损害

不同的废气成分可能对监测系统中的传感器产生不同的影响，一些化工过程中会产生腐蚀性气体，如二噁英等，会侵蚀设备的金属部件，加速密封件的老化，导致设备生锈、腐蚀、甚至泄漏，影响设备的使用寿命和性能。某些危害性气体还会对设备电路造成干扰或损坏，导致设备无法正常工作。有毒的有机化合物成分会影响传感器的灵敏度，使传感器中毒或失效。粉尘颗粒物会堵塞传感器的进气口或附着在传感器表面，污染光学传感器的镜片，影响监测数据精度。

2.4 冬季低温对在线监测系统影响

在北方地区，冬季低温确也会给循环流化床废气监测系统的正常运行带来影响和挑战。零下低温会导致监测系统中的传感器、分析仪等设备性能下降，电池的性能受损，出现供电异常等故障，导致系统不稳定，运行速度变慢。同时，温度过低可能会导致废气中的水分结冰，堵塞采样管道或分析仪，影响正常废气成分识别检测过程。而且低温条件下，一些设备的零部件会变得脆弱，容易损坏，在寒冷的工作环境下，对监测系统进行维护和检修可能会更加困难，从而影响系统整体工作运行。

2.5 监测系统数据的准确性要求

基于上文分析，废气在线监测系统可能会受到传感器失灵、废气干扰、低温冻害、设备故障、等因素影响，导致系统监测数据异常。在数据传输、存储或分析过程中，也可能会出现数据丢失、错误或偏差等问题。如果系统校准不及时或不正确，也会影响数据真实性与准确性。 不准确的数据可能会误导企业的决策，例如，错误地评估废气处理效果，影响生产工艺的优化，且废气处理未真正达到合格标准，导致企业无法满足环保法规的要求，面临法律责任和处罚。因此，化工企业对循环流化床锅炉废气监测系统的准确性提出较高要求。

3 循环流化床锅炉废气监测系统优化解决方案

3.1 优化监测系统设备结构

针对废气监测系统在化工企业实际应用中面临的挑战，提出一些循环流化床锅炉废气监测系统优化对策。为了减少危害性废气干扰，可设计合适的样品预处理系统，在进入监测系统之前进行过滤、干燥、稀释等预处理，去除废气中的杂质和干扰物质，从而提高监测数据的质量。选择合适的传感器，确保其具有较高的环境适应性，定期对监测系统设备进行维护和检修，检查传感器、管路、采样泵等设备的工作状态，及时更换损坏的部件。废气监测系统优化结构图如图2。

图2 废气监测系统优化结构

采用实时监测技术进行在线数据分析，通过多种方法对监测数据进行校准和验证，如标准气体校准、实验室分析比对等，确保数据的准确性。同时，通过远程监控系统，实时掌握监测系统的运行状态，当出现数据异常或设备故障时，及时寻找问题的根源，发出报警信号，采取相应的措施进行解决。根据化工企业的实际需求，可以采用更先进的技术和设备对监测系统进行升级和改进，提高系统的性能和准确性。

3.2 优化废气监测系统指标

优化循环流化床锅炉监测系统废气检测指标，根据废气成分特征制定针对性类别检测，具体指标包括颗粒物浓度、气态污染物浓度、氧含量、温度、废气流量以及其他特殊污染物（VOCs）等。设置监测点应尽量靠近废气排放口，避免受到其他因素的干扰，确保能够全面、准确地反映循环流化床锅炉废气排放情况。根据环保要求和化工企业的实际情况，确定相应的监测频率，建立数据档案，便于对历史数据进行分析和比较。

3.3 系统定期维护校准

循环流化床锅炉废气监测系统进行定期维护校准，首先，要根据设备的使用情况和厂家建议，制定详细的维护校准计划，并记录维护校准的过程和结果，生成相应的报告。（1）日常维护工作。设备检查：检查监测设备的外观是否完好，连接是否松动，有无损坏或泄漏。清洁工作：清洁传感器、采样管路、过滤器等部件，去除污垢和积尘。功能测试：测试监测设备的各项功能，如数据采集、传输、显示等是否正常。校准工作：根据设备的要求，进行定期校准，确保测量的准确性。（2）系统校准工作。标准气体校准：使用标准气体对传感器进行校准，调整设备的测量参数。零点和量程校准：检查和校准设备的零点和量程，确保测量范围的准确性。数据验证：将校准后的测量数据与标准值进行比较，验证校准的效果。问题处理：如果发现设备存在问题或校准不合格，及时进行维修或更换。通过定期的维护校准工作，可以保证循环流化床锅炉废气监测系统的正常运行和数据的准确性，帮助企业更好地遵守环保法规，同时，也有助于提高锅炉的运行效率和节能减排。

3.4 建立故障报警机制

循环流化床锅炉废气监测系统的故障报警机制主要包括参数调整、规则制定、故障报警、系统维护几方面功能：（1）参数设置。根据环保要求和化工企业循环流化床锅炉实际运行情况，确定需要监测的废气相关参数。并根据情况变化适当调整颗粒物浓度、氮氧化物浓度、温度、湿度等参数监测指标，设置合理的异常信息报警阈值。（2）规则制定。根据在线监测系统各管道设备监测性能等实际情况，设置危险报警规则，规定不同危险触发的连续报警、延时报警以及报警解除等条件。考虑化工企业工作环境选择合适的报警方式，如声光报警、短信报警、邮件报警等。（3）故障报警。将监测参数实时传输到报警系统中，通过计算机控制系统进行数据分析，当处理数据处于报警阈值内时，启动应急报警响应机制，采取设备运行中断或通知管理员等措施进行故障干预。（4）系统维护。定期检查报警系统的运行情况，定时更新或清理系统冗余数据，保障系统功能的完整性，及时发现并处理故障问题，确保报警系统的可靠性。

3.5 冬季低温的应对措施

为解决循环流化床锅炉废气监测系统受冬季低温冻害影响，提出一些应对措施：（1）防寒设计。考虑冬季低温的影响，选择抗寒性能好的设备和材料，并对监测设备进行防冻保护，如采用保温材料包裹设备，还可以考虑给设备搭建一个小型的温室，这样能更好地防止设备受寒冻坏。在条件允许的情况下，准备备用的监测设备，以便在主设备出现故障时及时更换。（2）加热除冰。在采样管路、废气排放管道、气体监测传感器等关键部位安装加热装置，保持系统的温度正常，防止结冰造成管道堵塞等问题。定期对监测设备进行除冰工作，人工检查去除可能结冰部位的冰层。同时，还要注意对操作人员进行培训，使其具备冬季低温系统防护的专业操作技能，避免操作不对对系统设备造成损坏。（3）数据补偿。根据历史数据和经验，对冬季低温时的数据进行补偿和修正，提高数据的准确性。加强冬季系统数据处理状态监测控制，定期检查设备运行情况，及时发现并解决问题。

4 结语

综上所述，循环流化床锅炉废气监测系统在化工企业中面临着环境影响、废气干扰、低温冻害等诸多挑战，但通过优化设备选型和指标设置，建立报警机制，定期进行系统维护与管理，改善冬季保暖措施，可以有效减少以上干扰因素的影响。同时，随着环保要求的不断提高和技术的不断进步，化工企业应积极应对这些挑战，不断完善废气监测系统，以实现经济效益和环境保护的双赢。未来的废气监测系统将更加智能化和精确化，为化工企业的可持续发展提供更有力的支持。