劉 艷（新疆博爾塔拉州環(huán)境信息中心 新疆 博樂 833400）

CEMS氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)冷干法應(yīng)用中常見問題及分析處理

劉 艷（新疆博爾塔拉州環(huán)境信息中心 新疆 博樂 833400）

目前CEMS氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)普遍采用的是直接抽取冷干法，文章對(duì)CEMS冷干法運(yùn)行中出現(xiàn)的常見故障進(jìn)行分析，提出解決思路和辦法。

CEMS；冷干法；故障；處理

CEMS（Continuous Emission Monitoring System）是煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的英文縮寫，即污染源排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。CEMS系統(tǒng)由顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與通訊子系統(tǒng)等組成。它具有監(jiān)測(cè)和計(jì)算功能，能夠提供瞬時(shí)值、當(dāng)天及一月和一年的積累值、平均值，提供數(shù)據(jù)報(bào)表。CEMS的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：SO2、NOx、O2、CO、CO2、煙塵、流量、溫度、壓力、濕度等。

1 CEMS氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)介紹

CEMS氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)主要以煙氣從現(xiàn)場(chǎng)到分析房的取樣方法分類，涉及的參數(shù)是SO2、NOX等氣態(tài)污染物的濃度，與煙塵、流速、溫度、壓力等參數(shù)無關(guān)。CEMS系統(tǒng)采樣按取樣方式可分為：直接抽取式、稀釋抽取式、直接測(cè)量式。直接抽取式又可分為冷干法和熱濕法。稀釋法抽取法是將煙氣用干空氣稀釋后，使混合煙氣的結(jié)露點(diǎn)降到一定溫度以下，再傳輸?shù)椒治鰞x進(jìn)行分析。直接測(cè)量法是將分析儀直接安裝到所要測(cè)量的煙道中現(xiàn)場(chǎng)分析。直接抽取法是通過采樣探頭和采樣泵，將煙氣從煙道中直接抽取出來，并通過特制的管線輸送到分析機(jī)柜中進(jìn)行組分含量的檢測(cè)。冷干法是通過一根拌熱管將煙氣傳輸?shù)椒治鰞x進(jìn)行分析，熱煙氣在送至分析系統(tǒng)前，需降溫、脫水、除塵。熱濕法是加熱采樣管和輸送氣體到分析儀的管路，把熱濕氣體送入分析儀，熱濕系統(tǒng)在取樣過程中除減少了氣體的粉塵濃度以外，其余的所有成分均保持不變。

冷干法的測(cè)量結(jié)果為干基濃度，熱濕法、稀釋抽取式、直接測(cè)量式的測(cè)量結(jié)果均為濕基濃度，由于我國的排放限值是在干基濃度基礎(chǔ)上的折算濃度，因此濕基濃度的結(jié)果，需要測(cè)量濕度值進(jìn)行折算和修正，這使得冷干法抽取式分析儀在國內(nèi)占領(lǐng)絕大部分市場(chǎng)。

目前CEMS氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)普遍采用的是直接抽取冷干法采樣，煙氣經(jīng)加熱型采樣探頭過濾后伴熱輸送至冷凝器快速降溫、脫水，除塵后送至煙氣分析儀表對(duì)氣態(tài)污染物濃度分析。因此對(duì)冷干法應(yīng)用中常見故障及處理進(jìn)行歸納分析。

2 冷干法應(yīng)用中常見故障及分析處理

2.1 采樣管路出現(xiàn)液態(tài)水

如果系統(tǒng)采樣管路存在液態(tài)水，采樣泵不及時(shí)停機(jī)可能造成氣體分析儀和多個(gè)部件腐蝕。主要原因有：

（1）伴熱系統(tǒng)故障。采樣管線未全程伴熱或采樣管線伴熱溫度不足，采樣探頭加熱溫度不足，伴熱管線與采樣探頭、采樣閥、汽水分離器等連接部位沒有做好保溫措施等，以上故障會(huì)導(dǎo)致采樣管內(nèi)煙氣溫度低于露點(diǎn)，水汽結(jié)露，SO2溶于水中使測(cè)定結(jié)果偏低。

在日常檢查工作中，要觀察采樣管線是否全程伴熱，用手觸碰采樣管線，感覺是否有溫度異常偏低的部分。檢查采樣管兩端，恒功率伴熱管是否預(yù)留1米伴熱帶。若未預(yù)留1米伴熱帶，伴熱管最后一米無法加熱，用手觸碰此處，會(huì)發(fā)現(xiàn)溫度低，未伴熱。檢查探頭加熱溫度，一般加熱溫度不低于160℃。檢查伴熱管伴熱溫度，一般伴熱溫度不低于120℃。只有完全抽取法儀器使用伴熱管，稀釋抽取法不需要伴熱，但探頭也需要加熱。

（2）冷凝器故障。冷凝器故障時(shí)冷凝除水效果差，采樣管路會(huì)出現(xiàn)液態(tài)水。

（3）蠕動(dòng)泵故障。主要是蠕動(dòng)泵泵管老化、蠕動(dòng)泵損壞、蠕動(dòng)泵泄漏，蠕動(dòng)泵故障導(dǎo)致冷凝水無法正常排出，使冷凝器不能正常工作，還會(huì)進(jìn)入分析系統(tǒng)。

《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T75-2007）要求，每3個(gè)月至少檢查一次氣態(tài)污染物CEMS的過濾器、采樣探頭和管路的結(jié)灰和冷凝水情況、氣體冷卻部件、轉(zhuǎn)換器、泵膜老化狀態(tài)。要查看蠕動(dòng)泵電機(jī)是否按標(biāo)識(shí)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察蠕動(dòng)泵管是否有水柱順利排出。查閱運(yùn)維記錄，檢查是否定期更換蠕動(dòng)泵管。將蠕動(dòng)泵管拆卸下來，觀察其是否有裂紋、能否恢復(fù)原狀。如拆卸后不能恢復(fù)原狀，泵管表面有裂紋則需要更換。

2.2 采樣系統(tǒng)漏氣

表現(xiàn)為氧氣含量偏高。整個(gè)取樣系統(tǒng)從取樣探管、法蘭墊圈、過濾器到機(jī)柜內(nèi)部的各管路連接接頭，都可能成為泄露點(diǎn)。由于直接抽取法在取樣泵之前的管路為負(fù)壓，取樣泵后為正壓，因此取樣泵之前的管路的微小泄露，都會(huì)使氧量發(fā)生變化，氧量對(duì)污染物折算濃度影響很大，煙氣氧量越低污染物折算濃度越小。

檢查采用系統(tǒng)漏氣，首先檢查取樣泵前的負(fù)壓段管路，主要觀察流量計(jì)的流量變化情況衡量采樣系統(tǒng)是否漏氣。先斷開冷凝器與二級(jí)過濾器之間的接口，堵住二級(jí)過濾器進(jìn)口，觀察流量計(jì)流量是否明顯降低，如果流量急劇下降則表示二級(jí)過濾器不漏氣，如果沒有變化則表示二級(jí)過濾器漏氣，根據(jù)此法逐級(jí)向采樣探頭方向檢查，漏氣點(diǎn)就可以找到。如果取樣泵前的管路無泄露，則檢查取樣泵后的氣路。

2.3 采樣系統(tǒng)堵塞

表現(xiàn)為采樣流量偏低。采樣系統(tǒng)中采樣探頭、伴熱管線、冷凝器、二級(jí)和三級(jí)精密過濾器都可能堵塞。采樣系統(tǒng)的氣路流程是：采樣探頭→伴熱管線→冷凝器→二級(jí)過濾器→取樣泵→三級(jí)過濾器→流量計(jì)→氣體主分析儀。

檢查方法：由于采樣探頭和伴熱管線一般都安裝在煙道或煙囪上面，距地面較高，所以先對(duì)分析機(jī)柜內(nèi)部冷凝器、二級(jí)和三級(jí)精密過濾器進(jìn)行檢查。以取樣泵為核心將采樣系統(tǒng)劃分為泵前和泵后兩部分，由于取樣泵后管路中的煙氣已經(jīng)被過濾，要把排查重點(diǎn)放在取樣泵前的冷凝器和二級(jí)過濾器上。觀察流量計(jì)的流量變化情況衡量采樣系統(tǒng)是否暢通。斷開冷凝器和伴熱管之間的接口，觀察流量計(jì)是否變化，如果流量計(jì)流量劇增則是采樣探頭和伴熱管線堵塞，再繼續(xù)斷開采樣探頭和伴熱管之間的接口，觀察流量變化情況，流量變化則是采樣探頭堵塞，反之為伴熱管線堵塞。如果斷開冷凝器和伴熱管之間的接口，如果流量無明顯變化則表示堵塞部分在冷凝器和二級(jí)過濾器，進(jìn)一步斷開冷凝器和二級(jí)過濾器之間的接口，觀察流量是否有明顯變化，如果有則表示冷凝器堵塞，反之二級(jí)過濾器堵塞。

2.4 冷凝器故障

冷凝器故障主要表現(xiàn)在其后管路有水汽，SO2濃度很低甚至為零。主要原因有：

（1）冷凝罐堵塞。冷凝器在預(yù)處理中位于伴熱管后用于冷卻高溫?zé)煔?，承受的工況比較惡劣，高溫?zé)煔庵械姆蹓m水汽會(huì)富集在冷凝器罐內(nèi)日久天長(zhǎng)會(huì)堵塞罐體，處理該故障應(yīng)將冷凝罐取出清洗。

（2）冷凝溫度不穩(wěn)定，溫度過高或過低或溫度不能到設(shè)定溫度。冷凝溫度過高，煙氣中的水分不能充分析出，分析儀表損壞。冷凝溫度過低，尤其在低于0℃時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致冷凝管排水口結(jié)冰，無法正常排水。

（3）冷凝器內(nèi)玻璃熱交換管堵塞或蠕動(dòng)泵故障，排水管路堵塞造成抽水不暢。

（4）室內(nèi)環(huán)境溫度過高。炎熱夏季由于空調(diào)不制冷或制冷效果不良會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)溫度很高，有時(shí)在30℃以上，冷凝器在高溫環(huán)境下散熱效果差，經(jīng)常會(huì)造成電機(jī)過熱保護(hù)而停止工作。

冷凝器故障時(shí)，大量熱煙氣通過自然降溫，煙氣內(nèi)水汽在取樣管壁吸附凝結(jié)無法排除而越積越多，會(huì)造成煙氣中的SO2大量溶于水，使SO2測(cè)量濃度降低。如果煙氣在分析儀表內(nèi)冷凝，SO2遇水產(chǎn)生的硫酸或亞硫酸對(duì)儀表的分析測(cè)量單元腐蝕，影響測(cè)量精度或損壞儀表。

日常檢查工作時(shí)，要查看冷凝器上的顯示溫度，一般冷凝溫度應(yīng)在3℃-5℃。另外觀察抽氣泵，如果除濕不好，抽氣泵易腐蝕。檢查排水管是否堵塞，蠕動(dòng)泵排水是否正常。要保障CEMS主機(jī)柜的運(yùn)行環(huán)境，室溫過高或過低都有可能引起設(shè)備異常，將室內(nèi)環(huán)境溫度控制在20±5℃，相對(duì)濕度45%-65%，對(duì)降低CEMS的故障率是很有必要的。

2.5 氣體分析儀故障

氣體分析儀可能出現(xiàn)以下問題：

（1）零點(diǎn)和量程飄移頻繁，線性誤差較大。在線監(jiān)測(cè)氣體分析儀多為光學(xué)測(cè)量原理，應(yīng)查測(cè)量光源是否老化，操作方法按照儀器說明書進(jìn)行。如果是測(cè)量光源問題要時(shí)更換，若光源沒有問題應(yīng)檢查檢測(cè)器是否正常，或聯(lián)系生產(chǎn)廠家解決。另外檢查標(biāo)氣是否過期。

（2）氣體室污染。如果氣體室進(jìn)入水汽、灰塵污染了光學(xué)鏡面，則用干凈水清洗氣體室，再吹干。

（3）分析儀出現(xiàn)死值。分析儀出現(xiàn)死值時(shí)要觀察流量是否正常、氣路是否通暢，其次檢查參比光與探測(cè)光數(shù)值是否正常，若有異常則需檢查光路是否正常。

（4）分析儀顯示濃度值過低。取樣系統(tǒng)漏氣、取樣泵堵塞、氣室污染、反吹電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)等都可能造成分析值過低。

2.6 取樣泵故障

煙氣分析儀表顯示氣體污染物濃度迅速降低，氧量迅速升高。取樣泵將煙氣從煙道抽取至分析儀，為避免泄漏和泵體潤(rùn)滑油污染煙氣，常用薄膜泵和噴射泵，目前CEMS基本為薄膜泵。薄膜泵長(zhǎng)期運(yùn)行受煙氣腐蝕泵膜片會(huì)損壞，泵會(huì)發(fā)出異常響聲，泵口煙氣流量很小，此時(shí)應(yīng)更換泵膜。若樣煙氣流量偏低，也需檢查取樣泵，看取樣泵是否工作。檢查取樣泵出口流量，流量低說明取樣泵出力不足，由于顆粒物的磨損和化學(xué)腐蝕，泵頭會(huì)損耗。

3 結(jié)語

做好CEMS的日常保養(yǎng)和維護(hù)，不但會(huì)大大降低設(shè)備、系統(tǒng)的故障發(fā)生率，設(shè)備的使用壽命也會(huì)延長(zhǎng)，因此要依據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T75-2007）制定維護(hù)和巡檢計(jì)劃并嚴(yán)格執(zhí)行，確保設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，使CEMS真實(shí)、準(zhǔn)確地反映企業(yè)煙氣排放情況。

〔1〕國家環(huán)境保護(hù)總局.固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（HJ/T75-2007）（試行）〔s〕.2007.

〔2〕國家環(huán)境保護(hù)總局.固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法（HJ/T76-2007）（試行）〔s〕.2007.

〔3〕鄧光南，林灶發(fā).在線煙氣分析儀常見故障處理及防范〔J〕.化學(xué)分析計(jì)量，2014，23（5）：111-113.

Analysis of Common Problems in Monitoring Gaseous Pollutants with CEMS Cold Dry Method

LiuYan （Environmental Information Center of Bortala，XinJiang BoLe XinJiang 833400）

At present，CEMS gas pollution monitoring is commonly used the method of cold dry direct extract.This paper analyses the common failures in CEMS cold dry running process and puts forward countermeasures.

CEMS Cold dry method FaultTreatment

X830.2

A

1674-263X（2017）02-0057-03

2017-06-20

劉艷（1967-），女，本科，高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源在線監(jiān)控工作。