连续烟气监测系统常见故障分析与处理
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摘 要 脱硫烟气监测系统是火电厂及环保主管部门对企业烟气排放监控的重要手段,以下针对火电厂连续烟气监测系统在运行过程中出现的故障进行分析,并提出一些处理方法。
关键词 烟气监测 故障 分析 处理
1电厂烟气监测系统简介
烟气污染物在线监测系统(CEMS)是实时、连续监测污染物参数的系统，主要监测烟气中的颗粒物浓度、气态污染物浓度（SO2、NOx、O2）、辅助参数（烟气温度、流速、氧量、湿度、压力）等。完整的CEMS包括气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、颗粒物监测子系统、系统控制及数据采集处理子系统等辅助设施子系统。
某电厂共5台燃煤发电机组，其中1～3号机组容量各为200MW，4、5号机组容量300MW。5台机组的烟气脱硫装置均采用石灰石-石膏湿法工艺，其中1～4号脱硫装置由浙江浙大网新公司提供，5号脱硫装置由上海常净公司提供。5套脱硫装置均为1炉1塔配置。机组烟气经脱硫处理后，由二条210米高烟囱排放。排放口处安装有北京雪迪龙自动控制系统有限公司生产的SIEMENS 7-200型烟气排放连续监测系统(CEMS)。颗粒物粉尘监测选用RBV-2030型光学法烟尘监测仪。
CEMS系统采用北京雪迪龙自动控制系统有限公司SCS -900系统配置(图1)。
图1 CEMS系统图
2 常见故障及处理
2．1 样气流量偏低
烟道中的样气经过采样探头和电加热伴热管由取样泵抽取至分析仪表柜。样气的过滤主要由探头过滤器来完成,过滤器中的滤芯为2μm 孔隙的碳化硅陶瓷材料,含尘气体经过滤芯,粉尘被过滤下来,虽然有自动反吹系统定时进行反吹,但因过滤器长期被加热至120 ℃及以上运行,不可避免出现堵塞和高温老化。如反吹压缩空气偶尔带有水汽会造成样气降温结露并产生少量液态酸水,容易与采样管中粉尘粘合并粘在采样探管内壁上,长时间不清理就会影响样气流量。可以在CEMS 系统停运期间,将采样管拆下清理内部杂物并检查采样探管的腐蚀情况。为保证烟气流量,过滤器滤芯每半年应更换一次,定时检查正常与否。反吹压缩空气管路应加装自动疏水装置。
经过冷凝器的样气仍可能有一部分残余水汽没能去除,并夹杂着少量粉尘颗粒进入到保护过滤器中,长时间运行后会污堵过滤器和流量计,使进入分析仪的样气流量下降,造成流量报警而停运采样泵。因此,要定期检查保护过滤器,如果表面颜色发黄 (正常为白色) 应及时更换。保护过滤器表面结露时还应及时吹扫采样管道，流量计中如挂有水汽应及时将机柜内的样气管路拆下冲洗烘干,以避免这些水汽进到检测池造成酸性腐蚀。
此外，当发现流量偏低并伴随流量计转子波动时，排除取样泵故障前提下，检查系统排气是否正常。
2．2 样气带水
为保证样气在传输过程中不出现冷凝现象,避免气体成分损失及样气管路腐蚀,采用直接抽取加热法的取样探头及取样管线均采用120 ℃～140 ℃高温加热。样气进入分析柜后,通过冷凝器对样气进行快速冷凝,经过致冷后的样气再经过保护过滤器过滤最后进入分析仪分析。样气带水是直接抽取加热法测量系统最常见的故障,原因有:
(1) 取样探头及伴热管的加热由探头温控器及取样管温控器控制,温控器的触点经常性地关断和吸合,会造成触点接触不良,即便温控器温度设定在正常范围,但电加热并未真正工作,造成样气在取样管线冷凝带水。应经常检查取样管线温度是否在设定范围,改变温控器温度设定值,观察触点切换是否正常。
(2) 烟气中的水汽冷凝成液滴后由蠕动泵排出。泵管长时间运行后胶管极易老化变形,致水汽无法及时排出。应经常检查蠕动泵是否停转,尤其要检查蠕动泵泵管,如泵管变形应及时更换,更换泵管时要注意把泵管卡到位。
（3）通过测量伴热管电阻可以评估伴热管性能，方法为：假设伴热管长50米，查设备资料得伴热采样管线功率为a瓦/米，则该伴热管理论功率为50a瓦。实测伴热采样管线功率为b欧姆，由公式P=U2/R得48400/b≈50a ，若偏差较远可适时更换该伴热管。
2．3 烟气参数失真
烟气测量参数(S02、NOx、02)、含尘量数据的失真既影响脱硫系统工艺控制,也影响环保对电厂排放的考核。影响测量结果准确性的原因主要有以下几方面:
(1) 烟气由取样泵从烟道内抽取至分析仪表,取样管线存在泄漏势必造成空气混入样气中,从而使烟气中参数S02 偏低,02 偏高。管线泄漏分为加热管线泄露和机柜内预处理系统泄露两种。区别方法为于分水器处断开管线连接，用手堵死采样口，在取样泵的作用下，如果机柜内预处理系统无泄露，则正常情况流量计内转子应慢慢下降然后在流量计下半部分跳动。之后对应检查管路中的接头、胀圈是否紧固,电磁阀是否密封。特别是探头吹扫电磁阀和校零电磁阀由于需定时进行切换吹扫和校零,阀门滑杆挡头磨损和空气中污物进入会影响电磁阀密封性,应经常进行检查和清理。更换探头过滤器时要检查密封垫,并同时更换手柄塞上的O型圈。
(2)CEMS零位是通过标定空气校准的。空气取样管应远离污染气体，避免零位偏移造成烟气参数异常。选择标气时应尽量选择实际测量值处于标气量程附近的标气。
(3) 烟尘仪光学窗口镜片极易被烟道中的粉尘及油汽附着而降低其透光性造成监测数据增大。因此运行中要定期检查光学窗口是否被污染,清洁光学窗口需用50 %的化学纯级的酒精和蒸馏水的混合溶液。如光学窗口表面经常短时间内积灰应检查清洁风系统有无脏堵现象,风机是否运转正常,保证灰尘不进入光学头。
3 其他注意事项
(1) 严禁在不安装探头过滤器的情况下使用取样探头,否则将会导致探头及采样管线的严重堵塞。更换探头过滤器时要切断样气和电源,并使用防护手套,防止烫伤。
(2) O2 传感器的测量电压因老化会逐渐降低,经常检查其测量电压,当< 6mV 时应及时更换O2传感器,防止因O2 电势过低造成系统故障无法进行测量。O2传感器中含有醋酸，会烧坏无防护的皮肤，所以在替换O2传感器时，不可以损坏它的外壳。老化或有故障的废O2传感器为有毒废弃物，必须封装好送仓库回收统一处理
(3) 清理烟尘仪光学窗口镜片时应确认光学头已断电,所使用溶液应不含油分,如用含有油分的酒精溶液清洁光学窗口,当酒精挥发后在镜片表面会有残留的油分,影响测量准确性。
(4) 烟气分析系统通常放置在监测小屋内，应保持屋内的环境卫生，保持CEMS 小屋的温度在20 ℃左右,注意空调和通风是否正常,如果房间内温度过高或过低，不仅会对数据准确性产生影响，而且会造成设备故障，影响设备的使用寿命。
(5) 经常检查收集水箱内积水情况,并及时清理,防止废液溢出,污染CEMS 小屋。
4 结语
脱硫效率(或S02 排放量) 是火电厂脱硫工艺过程中监控的主要性能变量,无论采用何种调节方法都依赖于连续烟气监测系统(CEMS) 对锅炉烟道中原、净烟气主要参数的实时检测,因此CEMS 在电厂脱硫系统中有着极其重要的地位,做好CEMS 系统的日常维护,及时消除故障,保证测量数据的准确性,一方面为脱硫效率满足环保法规的强制性要求提供保证,另一方面为实现最经济的运行方式提供参考,同时为环境质量管理和总量控制提供可靠依据。
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