CEMS烟气连续在线监测系统技术及应用.docx

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1、CEMS 烟气连续在线监测系统技术及应用摘要本文简述了烟气在线连续监测系统CEMS监测技术原理及特点，争论了不同监测技术的优缺点及适用范围，并着重介绍 CEMS 的系统组成及实际应用，分析常见问题的缘由，并针对性的提出应措施及检查手段，便利烟气在线连续监测系统的推广。关键词：烟气连续在线监测、CEMS、应用1.概述CEMS 是烟气在线连续监测系统(Continuous Emission Monitoring Systems) 的简称，是一种大型的在线分析成套系统。CEMS 是由烟气颗粒物浓度监测单元、气态污染物监测单元、烟气排放参数烟气温度、压力、流速和含氧量监测单元和数据采集及处理单元组成。

2、烟气监测工作是大气环境保护的重要根底工作， 监测固定污染源污染物排放的总量，关系到重点污染源企业的环保治理与节能减排，为企业制定生产打算和环保部门制定相关政策供给参考。为了促进 CEMS 的实施，国家环保部门还制定了固定污染源烟气SO2、NOx、颗粒物排放连续监测技术标准、固定污染源烟气SO2、NOx、颗粒物排放连续监测系统技术要求及检测方法等标准，进一步对 CEMS 的设计和实施供给了具体的技术规范1。近年来，CEMS 作为烟气排放连续在线监测系统被广泛应用于大、中型企业，现将 CEMS 日常工作中可能消灭的问题进展归纳总结，分析常见问题的缘由，并针对性的提出应措施及检查手段。1.CEMS

3、技术简介我国市场上固定污染源连续监测系统从采样方式上主要可以分为两种：一种是抽取采样法，依据实行方式的不同，该方法又可以细分为直接和稀释抽取；另外一种是直接测量法。直接抽取法系统是通过直接抽取烟道中排放的烟气进展分析，这种系统对采样气体的干净度要求很高，采样烟气需经过预处理系统进展除尘除湿等处理，才能将枯燥干净的烟气送入进展分析。烟气预处理的结果将直接影响采集数据的准确度及稳定性。依据预处理系统的技术方式不同，直接抽取式烟气排放连续监测系统又可分为冷干法和热湿法，其主要区分在于冷干法测量的气态污染物无水分，而热湿法测量的气态污染物含水分，所以冷干法气态污染物浓度为干基值，热湿法气态污染物浓度为

4、湿基值。直接抽取法系统具有很强的适应性，可以分析各类烟气组分的气体，在各个污染行业都有广泛的应用；该方法对烟气进展预处理后，烟气比较干净，对器的污染较小，不会损坏器，整个系统的稳定性和准确性较高，便于长期运行，且后期维护本钱较低、维护量较少； 该方法的器均在特地的监测小室内，安装了空调，长期室温环境，保证了器的工作环境，延长了器的使用寿命。其缺点为因采样探头与烟气长时间接触，采样探头简洁腐蚀，且烟气中的水分和粉尘会附在采样探头上，造成采样探头堵塞，更有甚者会造成伴热管堵塞，从而影响气体的抽取；因器对经过预处理的烟气要求较高，需去除水分和粉尘，所以必需有一套完整的加热、除水、除尘、冷凝系统，烟气

5、经过的治理接头较多，简洁消灭漏气现象，从而影响测量；由于该方法预处理系统简洁，且器精度较高，一套完整的烟气测量系统造价较高，投资本钱远远高于其他系统2。稀释抽取系统则是仅仅采集少量烟气，然后混入大量干净空气进展分析，对 烟气的用量较小，通常状况下，稀释法采集的烟气只有直接抽取式的几格外之一 甚至百分之一。由于气流速度低，颗粒物根本上都随烟气流淌而不进入探头，这 样对烟气进展预处理时就不需要处理大量烟尘颗粒物，省去很多步骤。稀释法的 优点是烟气中的颗粒物、水分、二氧化硫等腐蚀性气体的影响被降低，系统的采 气量较小，不受烟气温度的限制，连续运行时间长，测量准确度高，可全程标定， 采样管线无需进展加

6、热及除湿，可防止在气体传输及测量过程中消灭水分分散和 管路堵塞的现象，而且无须加热和保温，大大削减了维护量。但是缺点也很明显，需要大量的稀释气体，且稀释气体的干净度要求高，处理难度大；系统简洁，尤其是采样探头系统，对维护人员的要求较高。烟气经过稀释，需承受精度较高的器进展测量，因此对的要求较高；烟气经过稀释，会造成检测的灵敏度降低，系统测量误差变大，不适宜低浓度的烟气测量；烟气经过稀释，因需要高纯度气体对气体过滤要求较高，需常常更换气体过滤装置，使得耗材及维护量增多。直接测量法 CEMS 是通过设备直接对烟气成分进展检测，没有或只进展较少的烟气预处理，这种方法通常承受的是电化学法和紫外差分吸取

7、法。电化学法是将烟气传感器安装在探头端部，探头直接插入烟道，使用电化学或光电传感器测量小范围内的污染物浓度相当于点测量。而差分吸取光谱法是传感器和探头直接安装在烟道或管道上，利用烟气的特征光谱红外/紫外/差分吸取对污染物进展分析并测量污染物的浓度相当于线测量。目前直接测量的技术主要是紫外波段的差分吸取光谱技术DOAS、可协谐调半导体激光吸取光谱技术TDLAS、差分吸取激光技术2。 直接测量法的特点是系统简洁，既没有采样预处理装置，也没有采样管线，避开了被测烟气会被前端干扰或破坏，同时可以避开组分之间的干扰，其监测数值响应速度快，且为实时数值，具有代表性。并且其测量精度高，可以用于低浓度数值的测

8、量。其缺点是该方法受到烟气温度压力等因素的限制，需要常常进展修正，使用维护不是很便利，而且由于存在水分和振动等因素的干扰，测量精度会很低。由于系统直接安装在烟道上，很难实现线性标定。仪表部件直接与未经过预处理的烟气接触，简洁被烟气腐蚀损坏，确定程度上影响了设备的使用。国家环保标准规定污染物排放浓度和排放总量按标准状态下的干烟气折算， CEMS 监测数据应折算到标准规定要求。CEMS 监测的准确性，不仅取决于污染物在线分析系统，也取决于烟气参数在线监测系统。烟气参数监测的主要工程包括： 烟气温度、压力、流量、水分含量烟气湿度以及含氧量，目的是要计算出标 准状态下的干烟气流量，从而准确计算烟气污染

9、物排放总量。烟气含氧量或二 氧化碳含量的在线监测是要计算实际空气过量系数，将污染物排放浓度折算成 标准规定的空气过量系数下实时排放的质量浓度。1.CEMS 应用通常状况下，完整的 CEMS 是由颗粒物监测单元、气态污染物监测单元、烟气参数监测单元、数据采集与处理单元组成。系统测量烟气中颗粒物浓度、气态污染物 SO2 和 NOx 浓度、烟气参数温度、压力、流速或流量、湿度、含氧量等，同时计算烟气中污染物排放速率和排放量，显示和记录相关数据参数，形成图表，并通过数据传输至治理部门，工作原理如图 1 所示。可广泛应用于火电厂、钢铁厂、水泥工业、化工厂、垃圾燃烧厂、氯碱厂、工业锅炉窑炉等场合的在线监测

10、和过程把握，具有很强的适用性3。图 1. CEMS 系统工作示意图CEMS 监测设备安装位置应由下面三个方面来打算：1、安装位置所在直管段选择；2、所在直管段上的断面选择；3、所在断面测量点位或线选择。CEMS 监测设备应优先选择在垂直管段和烟道负压区域，安装位置应避开烟道弯头及断面急剧变化的部位，安装位置的烟道振动幅度尽可能小，避开烟气中水滴和水雾的干扰，如不能避开，应选用能够适用的检测探头，且安装位置不能漏风4。对于圆形烟道，颗粒物 CEMS 和流速 CMS，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向4 倍烟道直径，以及距上述部件上游方向2 倍烟道直径处；气态污染物 CEMS，应设置在距弯头、阀

11、门、变径管下游方向2 倍烟道直径，以及距上述部件上游方向0.5 倍烟道直径处。对于矩形烟道，则应当依据当量直径计算。而采样孔的分布影响监测数据的稳定性，对圆形烟道，采样孔应设在包括各测定点在内的相互垂直的直径线上，对矩形或方形烟道，采样孔应设在包括各测定点在内的延长线上，在烟囱上预留采样孔时，保持采样孔接口法兰中心线与水平面成 5夹角， 防止烟气中分散水进入采样气路5。1.CEMS 常见问题CEMS 常见的问题有测量数据不准，数据波动幅度大，主要缘由有安装位置不符合标准、冷凝装置故障、烟尘探头污染、烟道密封不严混入空气，烟气预处理维护不到位，由此引起的排放烟气中测量值过低或氧含量过高等。4.1

12、 安装位置不符合标准由于环保部门对大气污染物排放管控政策的加强，一些地区要求属地化工厂的排放烟囱均装设 CEMS 系统，以便进展实时监控，但实际已有工程现状往往难以满足标准要求，这对 SO 、NO 的测量一般影响较小，但对烟尘和流量的测量有2x较大影响，这是由于烟气流速的测量要求烟道中烟气尽可能稳流。要避开此类问题，这就需要建设单位在规划阶段提前考虑 CEMS 系统，而对已有排放烟囱进展针对性的技改，以便满足标准要求。4.2 冷凝装置故障SO 测量浓度偏低是测量中常见的问题，这可能是烟气冷凝装置故障所引起的。2由于一旦烟气冷凝装置发生故障，热烟气通过自然降温，导致烟气内水汽在取样 管壁吸附分散

13、，因无法排解而积聚；冷凝器内玻璃热交换管道堵塞或蠕动泵故障， 再或者是排水管路堵塞造成抽水不畅，使烟气通过冷凝装置产生的冷凝水不能及时排出，烟气中 SO2溶解于水，也会造成 SO2浓度测量值偏低。另外，SO2溶解于水，水质呈酸性，对仪表分析单元造成腐蚀，进一步影响测量进度。要避开上述问题，应常常检查热敏交换单元排水管是否堵塞，蠕动泵排水是否正常。检查冷凝器制冷温度是否在正常温度，冷凝器风扇是否正常转动。检查机柜内各气管等是否有积水状况。4.3 烟道泄漏CEMS 采样过程中，常常消灭氧浓度大于正常值，甚至高达 20.96%，而测得的污染物浓度偏低，这是由于管路泄漏。管路泄漏需排查整个烟道及取样系

14、统， 包括烟囱上取样口法兰、取样管之间的联接都有可能成为泄漏点，对于合并的烟囱排放系统，各分支烟道的烟道阀门密封性对烟囱是否漏气起着关键作用。由于热烟气排放过程中，烟囱抽力致使烟囱底部消灭负压，空气会常常从停机燃烧炉烟道阀门处泄漏进烟囱。烟气中含氧量对污染物的折算浓度影响很大，折算浓度是评价烟气污染物排放是否超标的依据，折算浓度按下式计算：标准状态干烟气状态下颗粒物或气态污染物排放浓度；在测点实测的含氧量，%；有关排放标准中规定的基准含氧量，%；式中： C折算成基准含氧量时的颗粒物或气态污染物排放浓度；依据上述公式可知，必需严格把握排放烟气的含氧量，烟气含氧量越低，污染物的折算浓度越小，因此烟

15、道及采样装置的密封性对污染物浓度至关重要。1.结语随着越来越多环保相关法律法规的出台，凸显了国家对环保问题的重视，从目前形势来看，根本上全部涉及到废气排放的工厂企业都安装了烟气在线监测系统，并与环保部门联网。本文简述了烟气在线连续监测系统CEMS技术原理、实际应用，分析了 CEMS 常见问题的缘由，对 CEMS 的使用与维护具有指导意义，通过 CEMS 的应用与推广，将能更好的监管工厂企业的污染源排放，制定合理的区域环保政策，保护环境空气质量。参考文献：1 向一铭. 烟气排放连续自动监测系统CEMS监测技术现状综述J.科技资讯,2023,(21):116-117.2 张昊哲. 烟气连续在线监测系统设计D. 四川:电子科技大学,2023.3 郜武. 烟气连续监测系统(CEMS)技术及应用J. 中国仪器仪表,2023(1):43-47.4 陈书建,黄镇,王培. 烟气排放连续监测系统存在问题及建议J. 电力科技与环保,2023,28(2):59-60.5 康健民. 烟气连续排放监测系统日常维护的探讨J. 江苏科技信息,2023(19):46-48.