CEMS烟气连续监测系统在火电厂中的应用与维护

烟气连续监测系统现在在火电厂的工业废气尾气的监测中已经得到广泛的应用。精确可靠的检测对于废气的合理排放有着很重要的作用从而有利于大气环境保护。本文对CEMS在火电厂的具体应用以及日常维护做了详细介绍。

CEMS可对颗粒和烟气基本参数、气体污染物浓度实施监测以及对于系统数据进行采集与处理。CEMS已得到广泛的应用且自动化程度较高，可以通过互联网向相关的环保行政单位传输烟气监测数据，也可以实现系统内部的数据交流和互通。对于不同条件的火电厂，配置的相关设备也有所不同，但是为了维护设备，定期时常检查很有必要。现就CEMS在火电厂的应用和维护方案做具体的说明。

1 CEMS烟气连续监测系统简介

所谓CEMS即烟气连续监测系统主要是对污染排放中的颗粒、气态（SO2、NOX、CO）的污染物的排放量进行监控的系统。一般火电厂的烟尘监测CEMS根据在厂内安装的地方不同，可分为两部分，一部分包括粉尘分析仪、气体取样探头、温度湿度测量以及压力流量测量；另一份为颗粒和气态的烟气连续监测系统、气体预处理和分析系统以及采集处理数据系统。

在火电厂中使用CEMS有着非常重要的作用。比如在工业脱硫方面，它可以为火电厂防控大气污染提供实际参考数据，它准确检测SO2的不同时间段浓度，确保脱硫效率，使工业上可以判断脱硫是否符合标准。除了检测SO2以外对于烟尘、NOX、CO等排放的气体，它都可以进行有效的检测来确保烟气尾气处理的水平。另外它也可以检测O2的含量来确保锅炉的充分燃烧。

2 CEMS在火电厂的具体应用现状

CEMS的监测装置安装在烟囱或者烟道处，但是鉴于烟囱的高度过高不利于采集数据，所以一般情况下都是在烟道处采取数据。在火电厂中，CEMS通常有以下几个主要应用：颗粒和烟气基本参数（温度、湿度、流量、氧气、压力）监测、气体污染物浓度检测和数据采集处理部分。

2.1 对于颗粒和烟气基本参数的监测

对于颗粒物的监测使用的是激光粉尘仪器。这种装置利用激光透射原理，结合反射型光学设计，将颗粒浓度信号先转换为电学量，然后传送至测量仪器后再计算回本来浓度值；这种方案设计不仅可以提高测量准确度和灵敏性，它还能增加可测的光程以及保证所有器件的同温度来达到良好的稳定性能。另外由于其反射性光学设计中的高性能发射材料，这大大减少了对光系统的调节需要，增加了抗震能力；它还增加了吹扫装置、保护风机和微处理装置，操作十分便捷，且清理维护简单，自动化程度很大。

烟气基本参数监测有对温度、湿度、流量、氧气、压力这些参数在同一条件标准下监测。对于温度监测，通常使用热电偶或热电阻测量法。在湿度上测量常用干湿氧测量计算法和电容法。对于流量，一般有超声波、热式、皮托管微差压力三种方法。相较而言，皮托管微差压法最便捷实惠，使用也广泛，但是测量精度水平不太高，在流速上面也有限定。对于压力，可用压力变送仪监测。

2.2 对于气体污染物浓度的监测

在火电厂监测气体浓度的方法有直接抽取和现场安装、稀释取样三种方式。

直接抽取法就是采用加热管来对抽取的样品气体保温，使其不凝结成露珠，然后在使用干燥设备将其除湿后送至分析装置分析。这种方法有脱水步骤，所以对于硫化氢、氨气、氯化氢等含量低的易溶性气体测量不成。这种方法优点是无需稀释气体，可对气体多组分检测，价格中等水平，测量准确，维护简单等；缺点是需要使用电伴热以及脱水器材及采样泵，对气体脱硫水平要求较高，如何高湿度高温度的气体则成本会很高。

现场安装法是指将分析的探头装置在烟道上，差分吸收式测量气体。基本原理是将单束光线照射在烟道内部的气体中，然后收集不同波长的分子吸收光谱，利用吸收系数的差值来确定各种分子浓度比值。这种测量优点便是抗干扰性能很强，缺点是维护不方便，光源损耗较大，后期的维修成本高，灵活性差无法随时在线校准等。稀释取样法是用大量的干净干燥的空气将除尘烟气进行100-250比例倍数稀释，使待检测的气体露点温度一般达到负三十摄氏度以下，然后到微量分析仪上分析，结果乘稀释比例可得实际值。在这种方法中包含临界孔技术，这种技术使气体流体以恒定流速流动，来保证稳定精确稀释比例。该方法优点是可用于少量微量气体测量，不需预处理，维护经济方便，运行稳定可靠等，缺点是为结果需要修正（因为是湿法测量），需要空气净化设备和微量分析仪，价格较高。

2.3 数据采集以及处理应用

数据的采集及处理的系统是由CEMS监测组件、DCS数据传送单元、工控机和集线相等部件组合而成，对于整个监测过程的数据进行采集和综合分析。其中集线相可收集所有设备在四到二十毫安的信号，并经处理单元转为RS485类别信号传输至工控机。CEMS监测组件是安装在工控机内部，可以监测和收集各种气体含量数据和工作中的信息，然后进行存储。记录并生成报表和环保相关行政单位进行信息传输等。DCS也有信息通信功能，它可以将CEMS监测数据传输至客户的DCS上面。

3 对CEMS进行日常维护的方案

在火电厂进行CEMS检测应用过程中涉及到的设备很多，虽然不同条件的火电厂使用的设备类别有所差异，但是为了保证检测的运作稳定准确，所以需要对于这些设备进行日常维护和检修，在发现操作异常时，应及时采取措施。

比如在流量检测一块，需要时常检查气体通道、探头等处是否有堵塞状况，如果有需要及时更换滤芯或其他举措；检查采样泵的运行以及泵膜是否需要更换等。在压缩制冷器设备上，时刻检查温度是否在限制范围值，超过范围应及时停止并认真检查是否故障。在分析仪上，看看二氧化硫与氧气的比值，如果二氧化硫过低而氧气较高，有可能是检测系统某处气体有泄漏；而如果显示数值不和常规，首先检查分析仪是否需校准。在取样管路电伴热的运行中要保证温控在150℃范围附近，如出现跳闸等状况，要暂停运行检测；此外要时常清理管路。除了以上列举的这些仪器，其他仪器也是如此，需要时常检测，比如保证管道清洁，阀门、膜等精细部分注意及时更换，仪器注意校准等。具体由操作人员严格按照仪器说明说来进行日常的维护。这样可以很大程度上保证监测系统的正常稳定运行以及监测参数的准确度和减少仪器的维护成本。

4 结束语

目前烟气连续监测系统在火电厂已经得到充分的推广和广泛的实验。这种检测技术目前也比较成熟，可以用于监测火电厂等的日常工业废气的监测。这样不仅仅在废气的处理上面有巨大的作用从而减少大气污染，还可以监控锅炉的充分燃烧状况以保证原料的高效利用。这种先进的检测技术，对于排放废气的控制和管理，保护大气环境有着很积极的效应。