高政，方巖

(中材科技膜材料公司，南京 211100)

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煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)

高政，方巖

(中材科技膜材料公司，南京 211100)

摘 要：介紹了煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況，技術(shù)特征現(xiàn)狀及其發(fā)展狀況，安裝使用過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題及應(yīng)對措施。結(jié)果表明，當今的監(jiān)測技術(shù)主要存在探頭污染、冷凝裝置故障、管路泄漏等問題，從這些方面入手對煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行改進，將大大提高其在工作環(huán)境中的穩(wěn)定性和實用性。

關(guān)鍵詞：煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)；技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展；技術(shù)問題；應(yīng)對措施

0前言

袋式除塵器是治理煙塵污染，改善環(huán)境質(zhì)量的重要設(shè)備，它對細粉塵的除塵效率一般可達99%以上，而且適應(yīng)性強。玻璃纖維濾料是袋式除塵器的重要部件，需要定期更換。在袋式除塵器出口安裝煙塵濃度連續(xù)在線監(jiān)測儀不僅可反映煙塵的排放狀況，而且可在濾袋損壞的初期給出報警信號，減少環(huán)境污染，對玻璃纖維濾料維護及袋除塵器運行有重大意義。

煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)是指對大氣污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物進行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測并將信息實時傳輸?shù)街鞴懿块T的裝置，被稱為“煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)”。本文介紹了煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展狀況，對濾料及袋式除塵器的發(fā)展給出了一定的借鑒意義。煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)組成如圖(1)所示[1]。

1煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況

1.1煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在國外的發(fā)展狀況

20世紀60年代末，德國、美國設(shè)計生產(chǎn)了測量高濃度氣體的環(huán)境分析儀及將探頭直接插入煙道測量的現(xiàn)場分析儀，德國的不透明度光學(xué)系統(tǒng)和美國的熒光檢測等技術(shù)，為實現(xiàn)煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

美國第一臺煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)于1971年，隨后煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)制造業(yè)停滯不前，直到1975年末美國國家環(huán)保局制定了煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)性能的技術(shù)指標，并規(guī)定在某些排放源安裝CEMS后，才逐漸得以廣泛應(yīng)用[2]。一般認為原聯(lián)邦德國對大氣污染物的控制始于1974年4月1日《聯(lián)邦擴散防治法》的實施，同年8月24日《大氣質(zhì)量控制技術(shù)指南》的發(fā)布標志著SO2排放管理具體實施的開始，該指南明確規(guī)定SO2排放量超過100 kg/h的裝置需安裝一套SO2連續(xù)測量儀。

1.2煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展狀況

我國在20世紀70年代初期，認識到需要采用比手工采樣更方便、快捷的方法來測量煙氣中的污染物，1986年廣東沙角B發(fā)電廠從日本引進了首臺火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)[3]。20世紀80年代末和90年代初期，我國開始著手煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的自主研制和生產(chǎn)。1996年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-1996)要求Ⅲ時段及部分特定地區(qū)的火電廠安裝CEMS；2003年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2003)規(guī)定所有火力發(fā)電鍋爐都必須按照《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 75-2001)現(xiàn)修訂為《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 75-2007)的要求，裝設(shè)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測儀器。在此背景下，國內(nèi)涌現(xiàn)出南京國電環(huán)保設(shè)備有限公司、上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院、中綠環(huán)保技術(shù)有限公司等具有煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)研制和生產(chǎn)能力的機構(gòu)和企業(yè)，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備，推動了國產(chǎn)煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用。

2煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)特征現(xiàn)狀

煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)依靠多種技術(shù)支撐，主要包括：分析和監(jiān)測技術(shù)、取樣技術(shù)、分析儀器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)[4]。

2.1分析和監(jiān)測技術(shù)特征

分析和監(jiān)測技術(shù)主要是針對9個部分進行分析和監(jiān)測的，主要包括：二氧化硫和氮氧化物、顆粒物、流速、含氧量以及濕度。在分析和監(jiān)測的過程中，在二氧化硫和氮氧化物的監(jiān)測中采用了光譜分析技術(shù)，該技術(shù)具有較好的抗干擾能力，能夠?qū)⒐庾V譜寬減小至10～20 nm數(shù)量級。為了有效測定顆粒物，采用了濁度法和散射法來進行，具體技術(shù)應(yīng)用了抽取β射線法，這種技術(shù)不用光電信號來回轉(zhuǎn)換，降低了難度，在目前得了很好的應(yīng)用。流速監(jiān)測方法主要應(yīng)用了皮托管法，含氧量的監(jiān)測主要采取了順磁原理的電化學(xué)法，濕度的監(jiān)測方法主要應(yīng)用了電容法和干濕氧法。

2.2取樣技術(shù)特征

在取樣過程中，取樣方法分為兩種，主要為稀釋取樣法和直接取樣法，這兩種方法是針對不同的煙氣條件進行的，所以在應(yīng)用的時候要根據(jù)煙氣的特征進行選取。在取樣的過程中，對樣氣的處理十分關(guān)鍵，如果處理不當，不但無法得出煙氣測量分析數(shù)據(jù)，還容易對取樣系統(tǒng)造成較大的影響。目前我國采用直接取樣法較多，對煙氣的取樣達到了預(yù)期目的。

2.3分析儀器技術(shù)特征

分析儀器是煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)中的核心部件，在目前的應(yīng)用中，煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的分析儀器主要采用了非分散紅外技術(shù)，分析儀器的主要結(jié)構(gòu)為充氣-微音薄膜或充氣-微流檢測器，我國自主研制的煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)分析儀主要采用了半導(dǎo)體技術(shù)，將半導(dǎo)體技術(shù)和非分散紅外技術(shù)結(jié)合在一起，提高了分析的穩(wěn)定性和抗干擾能力。從國外的分析儀器發(fā)展情況來看，多數(shù)都采用了紫外熒光技術(shù)，目前國內(nèi)該技術(shù)處于起步階段，還沒有大規(guī)模的得到應(yīng)用，相信未來會朝著此方向發(fā)展。

2.4數(shù)據(jù)處理技術(shù)特征

數(shù)據(jù)處理是煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，只有實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的有效處理，才能保證監(jiān)測系統(tǒng)得出正確的監(jiān)測和分析結(jié)果。數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)加標、干濕濃度折算、參數(shù)和場系數(shù)校準及權(quán)限設(shè)定4個部分。數(shù)據(jù)加標主要是對分鐘數(shù)據(jù)進行標記，保證分鐘數(shù)據(jù)準確計入小時數(shù)值統(tǒng)計。干濕濃度折算主要是利用計算軟件對取樣數(shù)據(jù)進行濃度計算，并得出正確的折算結(jié)果。參數(shù)和場系數(shù)校準主要是將超聲波法測出的線上流速進行調(diào)整和校正。權(quán)限設(shè)定主要是保證煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止系統(tǒng)被惡意篡改。

3煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)的發(fā)展

目前煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，該系統(tǒng)的分析和監(jiān)測技術(shù)、取樣技術(shù)、分析儀器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)也得到了較大程度的發(fā)展[4]。

3.1監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)，目前已經(jīng)實現(xiàn)了在線測量，并取得了一定的效果。但是在線測量結(jié)果的準確性無法保證。在未來的發(fā)展中，監(jiān)測技術(shù)主要是朝著在線測量現(xiàn)場數(shù)據(jù)校準方向發(fā)展，以提高現(xiàn)場數(shù)據(jù)準確性為主。此外，監(jiān)測技術(shù)還將重點解決濕度測量儀適用性問題，并降低其故障的發(fā)生率。

3.2取樣技術(shù)的發(fā)展

在目前的煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)中，主要應(yīng)用了直接取樣法，通過實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，直接取樣法出現(xiàn)了許多問題，雖然可以有效解決高溫高濃度的二氧化硫取樣問題，但是對待低溫和低濕度的二氧化硫無法實現(xiàn)正常取樣。所以，未來取樣技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是朝著提高取樣效果方向發(fā)展，有效解決直接取樣產(chǎn)生的問題。

3.3分析儀器技術(shù)的發(fā)展

考慮到分析儀器對煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的重要性，其發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。目前分析儀器技術(shù)國外的發(fā)展速度較快，國內(nèi)對于分析儀器先進技術(shù)的引用也達到了一定的深度。國內(nèi)分析儀器技術(shù)的主要缺點是無法實現(xiàn)有效的低濃度污染氣體測量，因此在未來的發(fā)展中該技術(shù)應(yīng)該會得到突破。

3.4數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

對于煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展來說，最主要的是符合監(jiān)測系統(tǒng)的實際需要。煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)與配套的技術(shù)標準和規(guī)范相結(jié)合，保證數(shù)據(jù)處理軟件的有效性和實用性。從目前的發(fā)展情況來看煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)正在處于標準和規(guī)范結(jié)合階段，未來將能實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的完全標準化。

4煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)常見問題、原因和應(yīng)對措施

煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)最常見的問題是測量數(shù)據(jù)不準，主要原因有煙塵探頭污染、冷凝裝置故障、管路泄漏，由此引起污染物濃度測量值過低、氧量過高等。

4.1煙塵探頭污染

煙塵濃度測試不準，濃度值不穩(wěn)定，數(shù)值偏低，是煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)維護中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。遇到這樣的情況，需要優(yōu)先排查煙塵探頭污染問題[5]。這是由于煙囪入口處煙氣含有一定量的水分，而水滴中又溶有二氧化硫、硫酸、硫酸鹽等物質(zhì)，在煙氣經(jīng)過煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)探頭時，探頭易被污染。由于煙塵測量采用的是雙端安裝，維護后需進行光路對中，因此安裝時要求較高，當煙道振動較大時，探測光束可能會偏離探測器，也會導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準。

通過對煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行改造，加裝煙塵探頭的反吹裝置；加大探頭的清洗頻率；注意光學(xué)窗口的清潔，定期使用擦鏡紙擦拭；拆解后組裝時，安裝要對位一致。

4.2冷凝裝置故障

SO2測量濃度偏低是測量中常見問題，這可能是煙氣冷凝裝置故障所引起。因為一是一旦煙氣冷凝裝置發(fā)生故障，熱煙氣通過自然降溫，導(dǎo)致煙氣內(nèi)水汽在取樣管壁吸附凝結(jié)，因無法排出而越積越多；二是由于冷凝器內(nèi)玻璃熱交換管道堵塞或冷凝液泵(蠕動泵)故障以及排水管路堵塞造成抽水不暢，使煙氣通過冷凝裝置產(chǎn)生的冷凝水不能及時排出，都會造成煙氣中的SO2溶解于水，致使SO2濃度測量值偏低。凝水量越多，SO2濃度損失越大。特別是在低排放濃度時，由于SO2被凝水完全吸收而使顯示濃度為零。要避免上述問題，應(yīng)經(jīng)常檢查熱敏交換單元排水管是否堵塞，冷凝液泵(蠕動泵)排水是否正常[5]。

4.3管路泄漏故障

煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行中，常出現(xiàn)氧含量數(shù)據(jù)大于正常值，同時測定的污染物濃度偏低，甚至為零，這是由于管路泄漏。雖然泄漏現(xiàn)象與上述的凝水溶解現(xiàn)象都有可能致使SO2濃度偏低或顯示為零，但后者的煙氣含氧量不會發(fā)生變化。

管路泄漏排查包括整個取樣系統(tǒng)，從取樣探管、法蘭墊圈到機柜內(nèi)部的各管路連接接頭，都可能成為泄漏點。由于直接抽取法在取樣泵之前的管路為負壓系統(tǒng)，因此，取樣泵之前管路的微小泄漏，都會使氧量發(fā)生很大變化[5]。

5展望

煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個多參數(shù)、多用途的在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)，已經(jīng)成為熱電廠、鋼鐵廠等脫硫控制系統(tǒng)的一個重要組成，也是環(huán)保主管部門實現(xiàn)對煙氣污染型企業(yè)達標監(jiān)管的重要工具。但是，煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在實際使用中，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性和實際工作環(huán)境的不穩(wěn)定性，經(jīng)常會出現(xiàn)各種故障問題，正確判斷故障的原因，是解決故障問題的關(guān)鍵。

參考文獻

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Continuous Monitoring System for Flue Gas Emission

Gao Zheng，F(xiàn)ang Yan

(Sinomatech Membrane Materials Co.，Ltd.，Nanjing 211100)

Abstract:This article focuses on the developments of continuous and automatic monitoring systems for controlling soot and flue gas emissions at home and abroad，their technical features and evolutions，and the technique problems and corresponding solutions during their erection and operation.The research has shown that the current monitoring practice often comes across such problems as probe contamination, condenser trouble and pipeline leakage, and the improving of these monitoring systems over above problems would significantly enhance the stability and efficiency in their operation.

Key words:continuous monitoring system for flue gas；technical status quo and development；technique problem；solution

中圖分類號：TQ171.77+6

文獻標識碼：A

收稿日期：2016-03-25

作者簡介：高政，男，1980年生，工程師。主要從事高溫?zé)煔膺^濾除塵方面的研究。

修回日期：2016-04-29