燃煤鍋爐超低排放后CEMS系統存在的問題與優化

為適應日趨嚴格的環保要求，近年來眾多燃煤鍋爐積極開展環保升級改造，實現鍋爐尾部煙氣中煙塵、SO2、NOx等氣態污染物“超低排放”。本文針對煙塵、SO2、NOx氣態污染物在“超低排放”后面臨更高的在線自動連續監測要求，探討了原有CEMS系統在后續應用中可能存在的問題，并提出若干優化完善建議。

超低排放是指鍋爐尾部經環保治理后，在6%含氧量情況下，相關氣態污染物排放濃度實現：NOx≤50mg/m³、SO2≤35mg/m³、煙塵≤10mg/m³。許多燃煤鍋爐經環保升級改造后，尾部煙氣中相關氣態污染物己滿足超低排放要求，但原有CEMS系統仍繼續保留使用。在煙塵、SO2、NOx氣態污染物排放濃度發生較大變化、面臨更高測量需求下，原有CEMS系統在后續應用中或存在有待完善的問題。

1主要存在的問題

1分析儀傳感器量程偏大及檢出限高

在燃煤鍋爐未實施“超低排放”環保升級改造前，為滿足相關氣態污染物相對較高的實際濃度測量需求，CEMS系統中原有分析儀測量量程均較大，分析儀存在測量誤差值相對較高濃度值而言，相對誤差較小，影響不大。在實施“超低排放”后，相關氣態污染物排放濃度值極低，原有分析儀測量量程明顯偏大，精度不夠，許多現用分析儀沒有較低的檢出限，在超低排放值下可能存在無法顯示監測數值或數值偏小的情況，難以保證在線自動連續監測數據的準確性。

2采樣管伴熱溫度不夠，冷凝水引起堵塞和腐蝕

燃煤鍋爐在正常運行期間尾部煙氣中含有NO、SO2、水蒸氣等氣態物質，CEMS系統在進行采樣抽氣期間，由于采樣管較長，雖然都設置有伴熱裝置，但伴熱溫度經常無法保證，當煙氣溫度降到一定值時，其中的蒸汽會凝結成水，易在采樣管內造成堵塞，且SO2能溶于水形成亞硫酸。若采樣管線內存在較多冷凝水，不但影響測量準確性，而且嚴重影響CEMS系統有關儀器的使用壽命。

3采樣探頭、皮托管易阻塞

CEMS系統的采樣探頭、皮托管等在實際使用過程中存在水或灰塵等阻塞現象，造成測量數據偏小。尤其是燃煤鍋爐為確保全工況下NOx的實現穩定的超低達標，多數會選擇多種脫硝工藝進行疊加、補充使用，其中SNCR、SCR脫硝工藝是常用脫硝工藝，在SNCR或SCR脫硝過程中，作為還原劑的NH3必然存在一定的氨逃逸量，逃逸氨與煙氣中的SO3形成硫酸銨鹽（具有腐蝕性和粘結性），更易造成采樣探頭污染或阻塞。

4SO2存在損失測量值

當樣氣經冷卻使煙溫降至3~5℃時，煙氣中水蒸氣受露點影響形成液態水被分離。冷凝器若無法使冷凝水從煙氣中快速分離出來，則會引起樣氣中SO2組分被部分吸收而造成減少。在超低排放情況下，該方面引起的SO2存在的損失測量值對于真實數值而言，相對值較大，對監測數據準確性影響較大。

2系統優化完善建議

1選擇適宜分析儀組件對CEMS系統升級

由于超低排放情況下CEMS系統技術規范及有關規定還在不斷完善，根據超低排放CEMS系統實際使用需求，對因無法滿足使用要求擬對CEMS系統進行更換分析儀組件的，分析儀規格型號除滿足有關行業技術規范或標準（如HJ/T75-2007、HJ/T76-2007）外，建議還要兼顧以下內容：

（1）SO2、NOx跨度不大于200mg/m³，顆粒物跨度不大于100mg/m³；

（2）采用冷干法的CEMS，進入分析儀的樣氣露點最好在4℃以下；

（3）CEMS系統應能監測所有氮氧化物濃度，包括NO和NO2；

（4）CEMS系統要能夠實現全系統校驗等。氣態污染物（SO2、NOx）的監測量程建議設置多量程或至少雙量程，且擁有自動切換量程功能，以確保同時滿足日常超低排放監測低量程需求和治理設施運行異常時污染物超標排放的高量程測量需求。

2減少蒸汽凝結，確保采樣管伴熱溫度

要減少采樣過程中煙氣蒸汽凝結水，首先需要確保煙氣溫度不低于凝結點。雖然采樣管都有伴熱裝置，但現場采樣管線一般長度都較長，不能簡單將伴熱溫度參照以往設置在120℃左右，否則無法適應超低排放情況下使用需求。

需要結合實際情況，適當提高采樣管線的伴熱溫度，建議維持在150℃左右，以保證伴熱溫度，對于無法保證伴熱溫度需求的采樣管線，要根據材質要求進行更換處理。同時，建議對采樣管線的布置進行合理優化，在符合使用和規范要求基礎上，采樣管長度不宜過長等。

3強化CEMS系統反吹掃功能，控制氨逃逸

解決采樣探頭、托皮管阻塞等建議從兩方面著手：

（1）加裝或強化反吹系統，在吹掃的進口加裝過濾設備，確保壓縮空氣的清潔和干燥，定時吹掃，做好日常定期檢查維護，減少或避免煙氣中的雜質污染或阻塞；

（2）對于存在氨逃逸的情況，嚴格按要求控制并可能減少氨逃逸率，減少或避免逃逸的氨與SO3形成硫酸氫銨。

4減少采樣分析過程中冷凝水與干燥氣體接觸

要確保采樣煙氣脫水后維持一定的露點溫度，盡量避免冷凝水與干燥后的氣體接觸，避免或盡量削減因冷凝器對SO2組分吸收而引起測量數據失真。要定期開展檢查維護以確保冷凝液泵排水功能正常和熱敏交換器的排水管通暢，同時建議維持CEMS監測室的室內溫度在20℃左右，相對濕度在50%左右，以確保冷凝器散熱效果，并為數據采集系統和CEMS系統相關各種高精度電子元器件提供較好運行環境，有益于CEMS系統使用壽命、穩定的性能。

3結語
本文探討了燃煤鍋爐在實施“超低排放”環保升級改造后，原有CEMS系統因相關氣態污染物濃度值發生較大變化，數值較低，在后續應用中或面臨的存在問題，并結合實際情況有針對性提出若干優化建議。通過有針對性進行CEMS系統優化完善，可保證“超低排放”情況下CEMS系統長期穩定運行，也提高了相關氣態污染物測量數據的準確性，為相關環保管理工作開展提供可靠的數據自動監測依據。

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