CEMS煙氣在線監測系統

概述：TR-9300在線監測系統是依據HJ/T75-2001《火電廠煙氣連續監測技術規范》、HJ/T76-2001《固定污染源排放連續監測系統技術要求及檢測方法》為火力發電廠煙氣全連續監測控制系統（CEMS）設計。該系統由煙塵監測子系統、氣態污染物監測子系統、煙氣參數監測子系統、系統控制及數據采集處理子系統組成，通過直接抽取加熱采樣方式，測定煙氣中污染物濃度、煙氣氧含量、煙氣溫度、壓力、含水量及流量等煙氣參數，并且顯示與記錄。通過在線監測CO、O₂等成份量參與電廠鍋爐經濟運行控制，通過對脫硫裝置前后SO₂在線監測參與脫硫控制和監測，對節能增效發揮巨大作用。通過對CO、SO₂、NO_X的連續監測為控制污染提供依據。本系統具有安全可靠、取樣真實、響應快、分析精度高、配置和選型佳等諸多特點，實為高性能、高可靠性、低維護性的分析系統。

為滿足我國日益嚴格的煙氣監測需求，聚能公司基于自身在工業領域的豐富經驗，推出專門面向環保行業的煙氣分析全解決方案，本方案主要用于火力發電廠、各種工業窯爐/鍋爐、化學工業、鋼鐵燒結/煉鋼廠、水泥工業、垃圾焚化廠、石油工業、其它工業過程中產生污染氣體的固定排放源以及煙氣脫硫、脫硝系統的控制和監測。

●煙氣在線監測分析

● 垃圾焚燒煙氣分析

鍋爐的煙氣監測，分為過程控制監測以及排污口污染物的監測，若是監測排污口污染物的濃度等參數的話，對于鍋爐主要監測參數包括：SO2、NO、O2、煙氣煙塵、煙氣溫度、煙氣流量、煙氣濕度、煙氣壓力這幾項參數。監測上述參數的整套系統，在業內統稱為煙氣在線監測系統，并配合數據傳輸系統，最后將數據上傳到環保部進行備份。

一次儀表安裝位置：煙道，具體位置現場定；所有安裝在煙囪內或者煙囪上的或者提供煙氣氣路通道的CEMS 系統部件（包括氣路管）均由耐腐蝕材料組成。 

系統組成 

我公司生產制造的CEMS系統是針對污染源煙氣，用工業型儀器對其NOx / CO2 / CO / SO2 / O2含量、煙氣流量、顆粒物、溫度等進行連續測量。CEMS系統由以下四部分組成： 

1）.煙氣成份連續監測系統 

2）.顆粒物濃度檢測系統 

3）.流量檢測系統 

鍋爐燃燒過程中產生大量的煙氣煙塵，其中有SO2、NOx等大氣污染物，這些污染物排放到大氣中，會形成酸雨等，嚴重破壞生態平衡，給人們的生活帶來極大的不便。因此，減少鍋爐煙氣煙塵的排放量和降低廢氣的濃度是中國環保事業的重要組成部分。實行對鍋爐煙氣煙塵的監測是減少煙氣煙塵排放的一項有效措施。

 1鍋爐煙氣煙塵監測的指標和流程

  1.1監測的指標

  煙氣煙塵的監測指標有煙道氣壓力、煙塵速度和濃度、煙氣過剩空氣系數和漏風對熱效應的影響等。

  煙道氣壓力分為煙道靜壓和動壓，監測時，根據監測孔位置的不同有吸入式煙道和壓入式煙道，這兩種情況下的煙道靜壓和動壓一般均為負值。

  煙塵濃度的監測一般采用重量法，等速采樣，采樣斷面上的煙塵流速不應小于5 m/s。煙道中的煙氣和煙塵的分布在實際情況下并不是理論上的均勻分布，而是會隨著煙道直徑的變化產生渦流現象，影響監測數據的分析。一般情況下，監測孔的位置是監測結果準確與否的重要決定因素。

  鍋爐中燃料燃燒過程中實際所用空氣量與理論要用空氣量的比值稱為過剩空氣系數。煙氣空氣過剩系數是用來衡量煙氣燃燒所用的空氣量是否適合，進而判斷燃料的燃燒情況，合適的空氣過剩系數才能保證燃料完全燃燒，把各項熱損失降為最小。國標中規定燃煤鍋爐的過剩空氣系數為1.8，燃油燃氣鍋爐的過剩空氣系數為1.2。過剩空氣量約大，表示實際供給的空氣量比燃料燃燒所需的理論空氣量越大，爐膛里O2越充分，燃料燃燒就較充分。但是過剩空氣系數過大，則因大量冷空氣進入爐膛，爐膛溫度就會下降，對燃燒反而不利;排煙損失也會增加，使鍋爐熱效率降低;煙氣量增加，煙氣攜帶的煙塵量也隨之增加。所以，在實際運行中總希望排煙處的過剩空氣系數在1.8以下，當然，由于設備狀態不佳，運行水平低，實測時，過剩空氣系數往往大于1.8，而且有的大得驚人。這是因為負荷低，爐排燃燒面小、大量冷空氣從爐排竄入爐膛;鼓引風不匹配;再就是由鍋爐尾部煙道或除塵器本身大量漏風所致。這都是不正常的，應在試驗前加以消除。過剩空氣系數合適說明燃料燃燒的較為完全，產生廢氣中的有害物質較少;系數偏低，說明燃料燃燒的不夠充分，廢氣中CO和NOx等有害氣體含量較高。

  1.2煙氣煙塵監測過程中重點事項

  1.2.1采樣前的準備

  濾筒是監測工作的必要工具，放于煙道內用于捕塵，需要在采樣前認真準備。對濾筒要求是筒壁要均勻，太厚、太薄或者筒壁有針狀孔的要及時棄用。因為筒壁厚，在采樣過程中阻力大，煙氣煙塵粒子不容易被吸入;筒壁薄，強度較低，煙氣煙塵通過時筒壁容易破裂。常用玻璃纖維濾筒，同時監測過程中還必須有空白濾筒一直參與，用于參照，校正誤差。

  采樣前還要對測試儀器進行全仔細的檢查，包括采樣泵、傳感器和顯示器等。檢查儀器的管路系統是否有漏氣和堵塞的情況，若有問題應及時解決，以使監測工作順利進行。

  1.2.2監測點的選擇

  采樣位置應該選在管道中氣流平穩的垂直和水平管段中，避開斷面形狀發生急劇變化的管段和彎頭處，切采樣斷面的氣流不小于5 m/s。采樣點數量的確定與采樣斷面的形狀、大小以及斷面處的氣流大小有關。每一斷面的測點數要根據規范盡量多布置，才能保證測量數據的精確性。比如遠離彎頭和斷面均勻的部位，氣流也比較均勻，可以少取一些監測點;而不得已只能在離彎頭或者斷面急劇變化的附近部位選區監測點時，要盡量多布置一些監測點，以保證得到較為精確的數據。

  1.2.3溫度和濕度的控制

  煙氣煙塵的溫度和濕度也是監測過程中要重點得到的數據。溫度的測量常采用采樣槍在監測點處采樣，將數據傳至儀器進行分析。濕度的測量常用干濕球法，氣體以一定的流速經過干濕球溫度計，得到氣體的溫度，再根據監測點處的排氣壓力，可以計算出煙氣煙塵中水分的含量，即濕度。

  1.2.4流速的控制和采樣

  為了得到較為精確的數據，應該采用等速采樣方法。所謂等速采樣就是指氣體進入采樣嘴的速度等同于采樣點處的煙氣流速。等速采樣的方法是針對煙道不同部位不同流速的情況采用不同的與之相符合的采樣嘴，使不同流速的煙氣流入采樣嘴，流出等速的煙氣。

  當一切準備妥當就開始進行監測。首先把監測儀器進行調零，在采樣管中裝入稱量好的濾筒，裝上計算好的采樣嘴，連接好管道，此時采樣孔處于封閉狀態。當氣流趨于平穩，逐漸進入到采樣狀態，此時打開采樣孔，依次使采樣嘴對準氣流方向，完成采樣。采樣結束后要將采樣嘴反方向于氣流方向，取出采樣管，稱量濾筒吸入的煙塵顆粒的質量，重新再測一次，若煙氣流速和前次稱量結果相差大于±20%，則樣品作廢。全部工作做完后，檢查儀器是否完好并清洗干凈。

  若采樣過程中發現含氧量過高的現象，可能是由鍋爐系統出現了漏風或者引風量大引起的。應及時檢查鍋爐設備，對于漏風的情況，應對煙道系統采取密封措施，對于引風量大的情況，則要及時調換與鍋爐相匹配的系統。

  1.2.5數據記錄及處理

  監測工作準備過程中，要認真記錄鍋爐設備的型號、生產廠家、生產能力，環境的溫度、濕度、氣壓和風速，煙道的直徑和高度等;監測工作結束后要及時認真的記錄下各個監測點的數據，并經檢查無誤后填入到相應表格中。表格的填寫要嚴格遵守國標準，保證監測數據的完整性、準確性和公正性。

  2對煙氣煙塵監測可能產生影響的因素

  影響因素主要有監測環境、風量和設備的使用及維護。

  煙氣煙塵的監測要在規范規定的環境條件下進行，許多時候，監測場地、鼓風機以及閥門的位置不正確，監測數據就會失真。環境的溫度、濕度等也會影響煙氣煙塵的流速，使得實際監測數據偏離真實數據。風量的大小影響到煙道中氣流的靜壓、和流速動壓，影響到等速采樣計算結果采樣嘴的選擇。

  同樣的設備、同樣的環境條件，在不同的工作人員的操作下，得到的監測數據是不一樣的。設備的使用年限、承載力的大小以及維護情況對監測數據的影響也是很大的。比如，當鍋爐負荷60%時，煙塵排放濃度是額定負荷時的30%;鍋爐負荷80%的時候，煙塵排放濃度則升高至65%。

  3對鍋爐煙氣煙塵監測工作給出的一些建議

  a) 鍋爐的燃料要選用復合家標準的燃煤種類，鍋爐等燃燒設備應該選用符合國環境評價要求的型號，監測開始前一定做好準備工作，認真仔細地檢查除塵設備的工作性能是否良好、煙道及氣管是否有著良好的密閉性以及各種監測工具是否處于最工作狀態;b) 監測部門要著力于監測環境的改善，比如監測過程中對環境溫度、濕度以及氣壓的控制等;c) 監測部門要協同生產部門加強工作人員的專業素質以及職業道德的培養。鍋爐工作人員專業水平高，其掌握燃料的使用量和引風量的合理性，空氣過剩系數就接近于國標準，燃料的燃燒就比較充分，煙氣煙塵的排放量的濃度就接近于國標準，監測過程中得到的數據也就越是精確，同時監測工作量也會大大降低。

  4結語

  鍋爐煙氣煙塵排放量及其濃度是關系到大氣質量的關鍵因素，其監測也是中國環保部門的最基本的監測內容。鍋爐煙氣煙塵的監測工作不易實行，究其原因和鍋爐型號的多樣化、現場環境情況的復雜性以及工作人員的綜合素質有關。但無論情況有多么復雜多變，監測工作都有1個統一的國標準，即GB13271-2011鍋爐煙塵監測方法。工作人員應該嚴格遵守國標準，認真仔細的做好每一項細微的工作，保證監測結果的完整性、準確性和公正性。