杨平

摘 要：CEMS做为锅炉烟气排放连续监测装置，是环保排放监测和工艺过程检测的重要设备。CEMS在长期运行过程中会受到环境腐蚀、仪表元件故障、维护不足等多方面的原因影响上传到生态环境局专网的监测数据准确性，而日趋严格的环保法律法规，却对仪表的可靠性和稳定性提出了更高的要求。本文对影响CEMS稳定运行的常见因素进行了统计判断，并在处理方法方面做出了探讨。

关键词：CEMS;原理;故障;处理方法

0 引言

随着工业化的快速发展，人们的环保意识有了显著的提高，再加上国家对生态环境保护的政策和法规日益完善，各国都在致力于降低SO2、NOx和粉尘（颗粒物）等空气污染物的排放量，以保证生态环境的可持续发展。

烟气排放连续监测系统CEMS（Continuous Emission Monitoring System）已被广泛用于大气污染源排放的烟尘、气态污染物排放浓度进行连续监测，并将信息实时传输到监控系统。通过对固定污染源排放烟气中的颗粒、气态污染物的浓度和排放量进行连续地、实时地跟踪测定。检测结果既是企业核算上缴环境保护税的依据，同时也是生态环境保护部门环保执法的依据。因此，保证烟气排放连续监测系统CEMS连续稳定的运行尤为重要，一方面提供准确的数据支撑工艺调整，另一方面达标甚至减少排放履行环境保护责任。

1 烟气连续在线监测系统概述

3×480t/h高温高压煤粉锅炉，配套烟气脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR），烟气除尘采用布袋除尘器，烟气脱硫采用氨--肥湿法烟气脱硫工艺。3台锅炉配有3台布袋除尘器，在3台脱硫塔出口各设置了1套CEMS，构成及工作原理如图1所示。

CEMS由颗粒物监测系统、气态污染物监测系统、烟气参数测量系统、数据采集与处理系统等构成。其中包含着二氧化硫、氮氧化物、粉尘、氧含量、温度、湿度、流量流速、压力的测量仪表。

2 故障原因统计及分析

通过对长期运行的3套连续在线监测系统在2018年全年出现的故障进行统计，并分析其中突出的故障原因，得出处理方法或防范措施，来提高CEMS长周期运行的稳定性。故障统计情况见表1。

根据2018年故障统计情况，对影响在线监测系统稳定运行的各故障来源具体现象进行了原因分析，并制定了故障处理方法或防范措施。在2019年全年的运行过程中按照统计的故障原因以及相应的防范措施进行了预防和处理，使得2019年度除了氧含量表属于新增故障，其他仪表故障明显降低，具体如表2：

下面就影响在线监测系统稳定运行的各故障来源具体现象、原因分析、故障处理方法或防范措施介绍如下：

2.1 粉尘仪（颗粒物）故障

故障现象：①粉尘仪测量结果偏低，连续多个小时的显示数据范围0mg/m3～0.07mg/m3，最高测量结果小于1.0mg/m3;②粉尘仪测量结果在0～100mg/m3范围反复剧烈波动。

原因分析：按照除尘效率和正常状态下的测量结果以及手工监测数据比对等方面观察，粉尘（颗粒物）的测量结果一般在5mg/m3～20mg/m3。①测量结果小于1mg/m3的情况比较少见，也不会出现连续多个小时仅0.07mg/m3的情形，造成偏低的原因主要源于该仪表取样管堵塞，由于本工艺为氨法脱硫，水汽较大、浆液随水汽带入到取样管道结晶导致取样管堵塞，导致仪表显示偏低，仪表严重负漂移或信号放大故障、粉尘仪透光镜面被污染、光源故障几个方面;②测量结果反复剧烈波动主要是粉尘仪安装的角度不正、固定不牢固受振动影响的原因。

处理方法或防范措施：测量结果偏低，首先要清理取样管道，保证烟气畅通，然后对粉尘仪透光镜面的污染情况进行检查和维护，然后对量程进行校准，若故障还未排除则需要检查光源器件和电路板是否完好。测量时结果反复剧烈波动，一般都是对粉尘仪的螺丝固定进行检查，若有必要则卸下核对角度后重新安装固定，即可解决问题。

2.2 湿度仪故障

故障现象：①湿度值偏低，且长期显示固定值;②湿度值异常偏高，最高达到40%;③湿度值从正常逐渐走低，直至0.5%左右小幅波动。

原因分析：湿度严重偏低或偏高时二氧化硫、氮氧化物、粉尘（颗粒物）换算或折算值会随着严重偏低或偏高。①湿度值偏低，常由进气压力不足、湿度仪光室积水或堵塞导致;②湿度值偏高，多是湿度仪元件故障、阻尼需要调整;③湿度值逐渐走低的情况较多，部分原因是进气压力不稳定并且偏低;或是进气管路堵塞，多發生于冬天气温太低造成进气管路水汽冷凝甚至结晶堵塞。

处理方法或防范措施：首先通过手压进气管口测试压力大小，足够压力时或调节浮子流量计保持进气压力在0.5～1.0mL/min;定期维护湿度仪，拆卸光室用洁净仪表气吹扫;冬天时对进气管路定期检查维护，排出冷凝水。

2.3 数采仪故障

故障现象：数采仪出现的故障频繁发生于数据存储异常、上传重复数据、死机不上传数据。

原因分析：①数据存储异常是硬件故障，因为设备内SD存储卡损坏导致数据不能临时存储和上传;②3台数采仪在相近时间周期内都发生过上传重复数据的情形，因生态环境局监控中心核查数据时才得以发现，表现为流量数据间隔数小时上传两个重复数据。

处理方法或防范措施：对于数据存储异常的问题直接更换SD存储卡后即恢复正常;而上传重复数据的软件缺陷问题，后经多次与设备厂家联系经过数次软件升级才最终解决;死机造成的数据不上传只要重启数采仪，数据会自动补传，不会造成数据缺失的问题。

2.4 二氧化硫、氮氧化物仪表异常

故障现象：二氧化硫、氮氧化物这两台分析仪表的异常主要表现在零点漂移、测量结果偏差。

原因分析：二氧化硫、氮氧化物分析仪表漂移、偏差的主要原因还是在于日常的运行维护不到位。

处理方法或防范措施：按地方政府生态环境局的要求，企业委托了第三方进行运行维护，定期要求运维单位对二氧化硫、氮氧化物分析仪表进行校准可以完全控制住零點漂移和测定结果偏差的问题。经过测试和观察，确定了每周需要进行一次零点校准，每两周进行一次量程校准较佳。

2.5 流速流量仪表故障

故障现象：流速和流量显示偏低或偏高。

原因分析：流速仪表无法自行校准，故流速流量测量的偏差主要是受烟气带液和烟气在烟道内是否存在旋流或偏流的情形;若流速长期偏低还应检查采样管是否有结晶物堵塞。

处理方法或防范措施：检查温压流一体化监测仪的安装位置和采样深度是否合适，同时日常维护时定期对采样管拆卸清洗、吹扫保持通畅。

2.6 烟气采样故障

故障现象：烟气采样的探头堵塞，导致值显示为个位数，几乎不发生数据波动。

原因分析：主要是陶瓷加热故障或温度传感器故障则会影响辅助加热和控温，样气中水分冷凝伴随着吸入的粉尘（颗粒物）堵塞了过滤器，最后样品进气不足烟气样品不具备代表性进入分析仪表就会表现为二氧化硫、氮氧化物测定偏低。即便是水汽冷凝后未造成堵塞，冷凝的水也会溶解一部分烟气中的二氧化硫导致测定偏低。

处理方法或防范措施：通过观察室内设备上的烟气采样探头控制面板可以判断温度感应和控制是否正常，若不正常则需要拆卸采样探头具体检查和判断。烟气采样的流量对二氧化硫、氮氧化物的测定影响很大，以稳定保持在0.8～1.2mL/min为宜，避免流量太低造成进入分析仪表的气量过小，使得测量结果降低。

2.7 氧含量仪表故障

故障现象：氧含量异常偏低或偏高。

原因分析：主要原因还是因为烟气带液较重时造成氧表的氧化锆失效。

处理方法或防范措施：加强工艺控制，杜绝烟气带液的情形发生;氧化锆失效时及时更换后重新校准即可恢复正常。

3 结束语

以上系统对近两年的常见故障进行统计和分析，并改进提前预判、日常维护措施之后烟气监测系统CEMS运行稳定性显著提高。随着国家生态环境管理提升，烟气监测系统CEMS得到快速发展和更广泛应用。各地方政府环保管理部门也对监测数据实施动态在线观测与监督，提升烟气监测系统CEMS运行效率，既是在保障企业生产正常运行，也是在为企业降本增效做贡献。

参考文献：

[1]毛彩芳.CEMS在锅炉烟气系统中的应用[J].石油化工自动化，2012，48（05）.

[2]苏静，吴海平，王金奇.CEMS烟气在线连续监测系统常见问题的探讨[J].污染防治技术，2011，24（03）.

[3]HJ 75-2017.固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测技术规范[S].北京：环境保护部，2017.

[4]HJ 76-2017.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[S].北京：环境保护部，2017.

[5]岳菲菲，方燕.影响烟气CEMS比对监测准确性因素分析[J].资源节约与环保，2016（002）：117-117.