CEMS烟气在线监测系统维护方法汇总

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　　抽取法CEMS烟气在线监测系统维护方法

 

　　1.看数据：主要看氧是否正常，如果高过10%就说明可能有漏气的地方，漏气主要检查采样泵负压侧的气路部分。如果感觉数值不准确就联系运行人员验证，需要标定分析仪。如果标定后仍然是开始的数值，就说明该数值是准确的。

 

　　2.检查所有气路：观察排水是否流畅，管路中是否有积水，过滤器中是否有水汽，采样泵工作是否正常。玻璃冷凝罐内的水应每天清空。浮子流量计的指示应在1.5~1.7，过大或过小都应及时调整。浮子流量计中是否有水，如果有水，说明蠕动泵排水不畅，需要维护，并把管路中的水用反吹气吹干。每天要用压缩空气对取样管路进行吹扫，以防堵塞。(将压缩空气来气门打开，按住柜门上的反吹按钮。)

 

　　3.蠕动泵排水不畅主要原因：

 

　　(1)排水管路阻塞

 

　　(2)泵的轴心滚轮部分不能跟好的将软管压死。导致不能形成真空，无法将水吸出制冷罐。如果是第2个原因，需要把泵里面的压管弹簧螺丝调松，使滚轮将软管压死。如果蠕动泵的轴心过于松动则需要更换蠕动泵。

 

　　4.检查伴热管线是否加温正常，用手摸采样管线是否有温感。控制伴热管线温度的温控器是否工作正常，调节温度(一般设定为120度)，把温度调高，看否加热(测电源是否有220V)。把温度调低，看是否不加热。

 

　　烟气在线监测系统样气传输管线和冷凝除湿设备技术指标要求

 

　　目前排污企业主流的脱硫主要有两种方法：湿法脱硫和干法脱硫。但这两种方法都会造成脱硫之后水分较多且烟气温度非常低，从而导致烟气取样管路发生结露，造成测量值不准确。为了解决上述问题，可以将采样管线进行伴热处理。

 

　　另外气体冷凝器是烟气在线监测系统中预处理系统的核心部件，不论是电子冷凝器还是压缩机式冷凝器，需要考虑的重点因素就是冷凝器的使用质量与技术要求能否满足相关的标准规范。接下来为大家总结一下HJ76-2017《固定污染源烟气(SO、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法》中对伴热管线和冷凝器的技术指标要求。

 

　　烟气在线监测系统CEMS样气加热传输管线技术要求：

 

　　1.外观：加热采样管线粗细均匀，最小弯曲半径≤30cm；

 

　　2.温度均匀性：各测试点温度与设定温度差值小于设定值的10%；

 

　　3.保温性能：加热线达到设定温度（120℃-220℃）时，表面温度小于等于55℃；

 

　　4.气密性能：冷状态下加热管线气路耐压≥0.6MPa。

 

　　烟气在线监测系统CEMS样气冷凝除湿设备技术要求：

 

　　1.稳定性能：冷凝器稳定后温度波动范围±2℃；

 

　　2.除水效率：当湿度＞5.0%~≤10.0%时，脱水率≥85%

 

　　当湿度＞10.0%~≤15.0%时，脱水率≥90%

 

　　当湿度＞15.0%时，脱水率≥95%；

 

　　3.SO2组分丢失率：湿度15%条件下：

 

　　SO2浓度≥250μmol/mol（715mg/m3）时，SO2丢失率≤5%；

 

　　SO2浓度＜250μmol/mol（715mg/m3）时，SO2丢失率≤8%；

 

　　SO2浓度＜50μmol/mol（143mg/m3）时，SO2丢失率≤5μmol/mol（14mg/m3）。

 

　　烟气在线监测系统数据采集与记录存储要求

 

　　烟气在线监测系统应具有具备数据采集、处理、存储、表格或图文显示、故障警告和打印等功能的操作软件。系统应设置通信接口，用于数据输出和通讯功能。由烟气在线监测系统的控制功能协调整个系统的时序，系统能够将采集和记录的实时数据自动处理为1min数据和小时数据。

 

　　●至少每5s采集一组系统测量的实时数据，主要包括:颗粒物测量一次物理量、气态污染物体积/实测质量浓度、烟气含氧量、烟气流速、烟气温度、烟气静压、烟气湿度等

 

　　●至少每1min记录存储一组系统测量的分钟数据，数据为该时段的平均值:主要包括颗粒物一次物理量和质量浓度、气态污染物体积/质量浓度、烟气含氧量、烟气流速和流量烟气温度、烟气静压、烟气湿度及大气压值。若测量结果有湿/千基不同转换数值，则应同时显示记录该测量值湿基和干基的测量数据。

 

　　●小时数据应包含本小时内至少45min的分钟有效数据，数据为该时段的平均值;主要包括:颗粒物质量浓度(折算浓度)、颗粒物排放量、气态污染物质量浓度(折算浓度)、气态污染物排放量、烟气含氧量、烟气流量、烟气温度、烟气静压、烟气湿度和生产负荷等。小时数据记录表即为日报表。

 

　　●日数据应包含本日至少20h的小时有效数据，数据为该时段的平均值:主要包括:颗粒物质量浓度和排放量、气态污染物质量浓度和排放量、烟气含氧量、烟气流量、烟气温度.烟气静压、烟气湿度和生产负荷等。日数据记录表即为月报表。

 

　　●月数据应包含本月至少25天(其中二月份至少23天)的日有效数据，数据均为该时段的平均值:主要包括:颗粒物排放量、气态污染物排放量、烟气含氧量、烟气流量、烟气温度、烟气静压、烟气湿度和生产负荷等。月数据记录表即为年报表。

 

　　●数据报表中应统计记录当日、当月、当年各指标数据的最大值、最小值和平均值。

 

　　当1小时污染物折算浓度均值超过排放标准限值时,烟气在线监测系统应能发出并记录超标报警信息CEMS日报表、月报表和年报表中的污染物浓度、烟气流量和烟气含氧量均为干基标准状态值。氮氧化物(NOx)质量浓度均以NO2计。

 

　　烟气在线监测系统数据采集与记录存储要求是确保监测数据准确性和可靠性的关键因素。为了满足这些要求，需要选择合适的设备和技术方案，并确保其性能可靠。同时，加强相关人员的培训和管理也是必不可少的。只有这样，才能确保烟气在线监测系统能够为环境保护和可持续发展发挥应有的作用。

 

　　烟气在线监测系统日常运行管理要求有哪些？

 

　　（一）烟气在线监测系统安装调试好后需要进行日常的运行维护管理，以保证监测系统正常运行，那烟气在线监测系统的日常运行管理有哪些？以下总结应包括这几方面:

 

　　1.日常巡检CEMS

 

　　运维单位应根据HJ 75-2017标准和仪器使用说明中的相关要求制订巡检规程，并严格按照规程开展日常巡检工作并做好记录。日常巡检记录应包括检查项目、检查日期、被检项目的运行状态等内容，每次巡检应记录并归档。烟气在线监测系统日常巡检时间间隔不超过7天。

 

　　2.日常维护保养

 

　　应根据烟气在线监测系统说明书的要求对系统保养内容、保养周期或耗材更换周期等做出明确规定，每次保养情况应记录并归档。每次进行备件或材料更换时，更换的备件或材料的品名、规格、数量等应记录并归档。如更换有证标准物质或标准样品，还需记录新标准物质或标准样品的来源、有效期和浓度等信息。对日常巡检或维护保养中发现的故障或问题，系统管理维护人员应及时处理并记录。

 

　　3.CEMS的校准和校验

 

　　应根据HJ 75-2017标准中规定的方法和质量保证规定的周期指定烟气在线监测系统的日常校准和校验操作流程。校准和校验记录应该及时归档。

 

　　（二）烟气在线监测系统日常运行质量保证是保障烟气在线监测系统正常稳定运行、持续提供有质量保证监测数据的必要手段。当监测系统不能满足技术指标而失控时，应及时采取纠正措施，并应缩短下一次校准、维护和校验的间隔时间。

 

　　1.定期校准

 

　　烟气在线监测系统运行过程中的定期校准是质量保证中的一项重要工作，定期校准应做到:

 

　　●具有自动校准功能的颗粒物CEMS和气态污染物CEMS每24小时至少自动校准一次仪器零点和量程，同时测试并记录零点漂移和量程漂移；

 

　　●无自动校准功能的颗粒物CEMS每15天至少校准一次仪器的零点和量程,同时测试并记录零点漂移和量程漂移；

 

　　●无自动校准功能的直接测量法气态污染物CEMS每15天至少校准一次仪器的零点和量程，同时测试并记录零点漂移和量程漂移:

 

　　●无自动校准功能的抽取式气态污染物CEMS每7天至少校准一次仪器零点和量程同时测试并记录零点漂移和量程漂移；

 

　　●抽取式气态污染物CEMS每3个月至少进行一次全系统的校准,要求零气和标准气体从监测站房发出，经采样探头末端与样品气体通过的路径(应包括采样管路、过滤器洗涤器、调节器、分析仪表等)一致，进行零点和量程漂移、示值误差和系统响应时间的检测。

 

　　●具有自动校准功能的流速CMS每24小时至少进行一次零点校准，无自动校准功能的流速CMS每30d至少进行一次零点校准:

 

　　2.定期维护

 

　　烟气在线监测系统运行过程中的定期维护是日常巡检的一项重要工作，维护频次按照HJ 75-2017中的要求进行，定期维护应做到:

 

　　●污染源停运到开始生产前应及时到现场清洁光学镜面；

 

　　●定期清洗隔离烟气与光学探头的玻璃视窗，检查仪器光路的准直情况；定期对清吹空气保护装置进行维护，检查空气压缩机或鼓风机、软管、过滤器等部件；

 

　　●定期检查气态污染物CEMS的过滤器、采样探头和管路的结灰和冷凝水情况、气体冷却部件、转换器、泵膜老化状态；

 

　　●定期检查流速探头的积灰和腐蚀情况、反吹泵和管路的工作状态；

 

　　●定期维护记录，以表格形式记录。

 

　　烟气在线监测系统——不同原理系统介绍

 

　　烟气在线监测系统主要是测量气态污染物的浓度以及烟气各项参数（温度、压力、流速、湿度、含氧量等），取样方式可分为直接抽取式、稀释抽取式和直接测量式。直接抽取式又可分为冷干法和热湿法。稀释抽取法采用现场样品预处理的气体采集方式。在采样探头顶部,通过一个音速小孔进行采样并用干燥的仪表空气在探头内部进行稀释。样品气进入分析仪之前不需要除湿处理，使之低于安装地的环境最低温度,从而避免了样品气在环境温度下产生的结露现象，再传输到分析仪进行分析。直接测量法是将分析仪直接安装到所要测量的烟道中现场分析。直接抽取法是通过采样探头和取样泵，将烟气从烟道中直接抽取出来，并通过特制的伴热管线输送到监测站房内的分析机柜中进行污染物组分含量的检测。

 

　　冷干法是通过一根伴热管将烟气传输到分析仪进行分析，传输过程中会将水分通过冷凝器去除，保证分析仪在无油无水的洁净环境下分析；热湿法是加热采样管和输送气体到分析仪的管路，把热湿气体送入分析仪，热湿系统在取样过程中保证所有分析成分不变，除了气体颗粒物浓度减少。

 

　　冷干法的测量结果为干基浓度，热湿法、稀释抽取式、直接测量式的测量结果均为湿基浓度，由于我国的排放限值是在干基浓度基础上的折算浓度，因此湿基浓度的结果，需要测量湿度值进行折算和修正。

 

　　由于某些工况现场会产生如SO2、NH3等易溶于水的气体，因此冷干法烟气在线监测系统应确保进入分析仪中的烟气为干燥的，若存在水分，将会导致易溶于水的气体数值较实际数值偏低。冷干法烟气在线监测系统要求气体在进入分析仪前保持无水，因此进入分析仪前要对样气进行预处理（除水除尘），主要通过①采样探头与伴热管线加热保持烟气中的水分保持在露点以上，不会因温度降低而产生冷凝水②冷凝器制冷排除水分。

 

　　热湿法气体分析系统只需对气路进行全程伴热,即可实现高温原烟气直接测量,无须任何冷凝除水设备。热湿法气体分析系统的预处理技术为抽取式全程伴热,即烟气从监测管道抽出后,通过保温伴热处理,始终维持其高于露点的温度,直至分析完成。

 

　　烟气在线监测设备中湿度监测的必要性及监测原理

 

　　烟气在线监测的数据已经成为我国环境监管执法的重要依据，如何确保在线监测数据准确是正确执法的基础。工业排放的烟气并不是理想的干烟气，总是含有一定的水分，所以烟气湿度成为烟气污染源监测中的一个必测因子，其测量的准确度直接关系到污染物排放总量、浓度计算及烟气净化系统效率的评估。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》标准中明确要求污染物排放浓度和烟气排放流量必须以干基折算（烟气露点≤4℃），湿度监测的准确性决定了烟气污染物、流量监测结果的准确性。

 

　　根据我国《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T16157-1996）和《固定源废气监测技术规范》（HJ/T397-2007）中相关规定，排气中水分含量应根据不同的测量对象选用冷凝法、重量法或干湿球法中的一种方法测定。冷凝法、重量法及干湿球法三种方法在实际采样中效果不理想。重量法、冷凝法测试复杂，测试的条件要求高，时间长，比较适用于执法监督测量。而干湿球法测试简单，但在适用工况较少，不能在温度较高、烟气流速过高或过低、酸性气体等工况下使用。因此，干湿球法通常用于大气湿度测量。此外，冷凝法、重量法及干湿球法均为手工测量，无法满足烟气水分动态在线测量的要求。

 

　　目前烟气在线监测湿度的监测主要有干湿氧和阻容这两种原理。干湿氧法通过氧化锆检测器测定烟道的湿氧含量和在烟气分析仪中内置的氧传感器测定的经脱水后的干氧含量，根据标准换算方法可得到烟气湿度,具有操作简便、无需温度稳定的优势。

 

　　阻容法是目前CEMS湿度测量中使用较多的方法，其测量原理是依据烟气排气中含湿量变化与阻容法的电阻和电容值的变化间的函数关系，直接测量烟气排气中含有的水分量。该方法具有测量灵敏，方法简单，对其他气体无交叉干扰的优点。

 

　　烟气在线监测系统——气体传感器介绍

 

　　随着人们生活水平的提高和对环保的日益重视，对大气污染、工业废气的监控的检测提出了更高的要求，作为感官或信号输入部分之一的气体传感器是必不可少的。气体传感器能够实时对各种气体进行检测和分析，具有灵敏度高，响应时间短等优点；加上微电子、微加工技术和自动化、智能化技术的迅速发展，使得气体传感器在大气污染、工业废气污染监测中使用越来越广泛。

 

　　气体传感器是气体检测系统（气体分析仪）的核心，通常安装在分析仪内。也会有置于待监测气体环境中的传感器。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测，测量该气体在传感器的浓度。

 

　　那气体传感器如何分类呢？

 

　　从检测气体种类上，通常分为可燃气体传感器（催化燃烧式、红外、热导、半导体式）、有毒气体传感器（电化学、金属半导体、光离子化、火焰离子化式）、有害气体传感器（常采用红外、紫外等）、氧气（电化学、顺磁式、氧化锆式）等其它类传感器。

 

　　从获得气体样品的方式上，通常分为扩散式气体传感器（即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触）、吸入式气体传感器（是指通过采样泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。）

 

　　按传感器检测原理，通常分为热导气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。

 

　　其中热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，即通过混合气体之导热率的测量来决定混合气体中某种气体的含量。一般监测气体为氢气或氩气。

 

　　红外气体传感器是由一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端，当有气体时，对红外光产生吸收，接收到的红外光就会减少，从而检测出气体含量。一般监测气体为CO、CO2、CH4、N2O等。

 

　　电化学氧气分析仪的的核心原件是一个电化学氧气传感器。常见的电化学氧气传感器由一个传感电极（或工作电极）和一个对电极组成，两个电极间有一层薄薄的电解液。要检测的气体先通过一个小的毛细口传感器，然后通过一个疏水膜扩散进入，最终到达电极表面。传感器的结构设计保证会有适量的气体进入与感应电极反应产生足够的电信号，并同时防止电解液泄漏出传感器。通过疏水膜扩散进入传感器里的气体在感应电极发生氧化/还原反应，电极间连接一个电阻，这样，阴极和阳极间会产生一个与氧浓度成正比的电流。通过检测这个电流，就反应出气体中的氧浓度。

 

 

　　烟气在线监测系统——取样点如何选择

 

　　烟气在线监测系统——取样点如何选择

 

　　首先要优先选择在垂直管段和烟道负压区域，确保所采集样品具有代表性。其次测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。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（前四后二）。气态污染物CEMS，应设置在距弯头、阀门、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，应以当量直径计，其当量直径按式(1)计算。

 

 

　　对于新建排放源，采样平台应与排气装置同步设计、同步建设，确保采样断面满足上述的要求。对于现有排放源，当无法找到满足上述的采样位置时，应尽可能选择在气流稳定的断面安装CEMS采样或分析探头，并采取相应措施保证监测断面烟气分布相对均匀，断面无紊流。

 

　　值得注意，为了便于后续颗粒物和流速参比方法的校验和比对监测，CEMS不宜安装在烟道内烟气流速<5m/s的位置。若一个固定污染源排气先通过多个烟道或管道后进入该固定污染源的总排气管时，应尽可能将CEMS安装在总排气管上，但要便于用参比方法校验CEMS；不得只在其中的一个烟道或管道上安装CEMS，并将测定值作为该源的排放结果；但允许在每个烟道或管道上安装CEMS。

 

　　最后，固定污染源烟气净化设备设置有旁路烟道时，应在旁路烟道内安装CEMS或烟温、流量CMS。