梅昌利

（中石化滄州分公司，河北滄州061000）

1 引言

CEMS即“Continuous Emission Monitoring System”的簡稱，意即“煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)”。其主要作用是監(jiān)測燃煤、燃油、燃氣以及脫硫脫硝裝置等釋放的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、濕度和流量等污染物，為環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測、排污收費、污染物治理、改善大氣質(zhì)量以及實施污染物總量排放控制提供可靠的依據(jù)。

滄州煉化全廠主要有2種CEMS系統(tǒng)，如表1所示。

表1 滄州煉化全廠2種CEM S系統(tǒng)對比

從2014年第一套CEMS安裝以來，出現(xiàn)了選型、安裝、維護及工藝運行等各方面問題，希望這些問題的發(fā)現(xiàn)和解決對石油化工行業(yè)其他CEMS系統(tǒng)使用有借鑒意義。

2 CEM S系統(tǒng)的問題及解決辦法

2.1 數(shù)據(jù)傳輸信號不穩(wěn)定

一段時間以來，CEMS系統(tǒng)運行正常，但是上傳到環(huán)保部門平臺的數(shù)據(jù)經(jīng)常偶發(fā)性丟失。經(jīng)過檢查確認，發(fā)現(xiàn)數(shù)采儀天線安裝在分析儀機柜內(nèi)部，造成移動網(wǎng)絡信號衰減嚴重，通信間歇中斷，這是數(shù)據(jù)丟失的主要原因。將數(shù)采儀天線更換為2m以上延長線的天線后，安裝到小屋外露天處，此問題大幅度降低，基本不再出現(xiàn)。

2.2 數(shù)據(jù)偏差大

2.2.1 遠程執(zhí)法監(jiān)測數(shù)據(jù)偏差大

初步判斷管路中水汽對SO2吸附，造成校準結果誤差大?？梢圆扇∫韵麓胧海?）加配全系統(tǒng)反吹管路，定期對整條管路反吹，減少管路內(nèi)水分殘存；（2）安裝樣氣除水系統(tǒng)，樣氣采出后先進行脫水處理；（3）遠程標定廠家重新敷設獨立樣氣管路。

通過這些措施，基本解決了遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)與CEMS系統(tǒng)SO2數(shù)據(jù)偏差大的問題。

2.2.2 CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常偏高

某CEMS系統(tǒng)某日發(fā)現(xiàn)SO2含量逐步升高到約130mg/m3，其他值如NOx、氧含量等沒有明顯變化。通過便攜式煙氣測量儀直接測量煙氣SO2含量，顯示約10mg/m3，排除了工藝原因。更換分析儀，另一臺分析儀也顯示約130mg/m3，排除了分析儀的問題。然后降低電伴熱溫度，從120℃降低到80℃，SO2逐步降低到約100mg/m3；繼續(xù)降低到60℃，SO2降低到約30mg/m3，找到了SO2升高的主要因素，逐項排查發(fā)現(xiàn)汽水分離器是造成此次SO2異常的原因。此設備的功能是將煙氣中水和雜質(zhì)分離。將此設備拆除后，分析儀SO2迅速從約100mg/m3恢復到20mg/m3。此設備已工作4年，累積了大量煙氣中的雜質(zhì)，當煙氣溫度低時，對煙氣測量影響不大；當煙氣溫度升高時，這些雜質(zhì)（主要是硫化物）氣化后帶入分析儀，造成分析儀測量數(shù)值變大。

2.3 采樣管堵塞

冬季溫度低，容易發(fā)生采樣管路堵塞，主要表現(xiàn)氧含量異常，各項數(shù)據(jù)折算值偏高，疏通后數(shù)據(jù)恢復正常。堵塞的主要原因是伴熱線伴熱效果不足（至少全管路120℃）或者伴熱線未完整覆蓋整個取樣管。同時，分析儀排液口保溫不到位也容易造成分析儀發(fā)生堵塞故障。日常檢查十分關鍵，可以采用紅外成像儀檢查伴熱管路工作情況，提前做出預防性整改。

2.4 SO2示值在氧含量低時異常偏高

焦化裝置F102加熱爐因熱效率提升項目，氧含量控制從約2%降到1%，CO含量從0升高到1×10-4，熱效率提高了約0.5%，效果顯著。但安裝CEMS系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)氧含量不能低于3%，不然必然出現(xiàn)SO2超標，但是通過多次手工測量發(fā)現(xiàn)此時SO2并不超標。

通過標準氣體標定CEMS系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對標準氣體反應正常。研究發(fā)現(xiàn)CEMS系統(tǒng)利用紅外吸收光譜原理來測定各類氣體，一般情況下比較準確、反應迅速。當加熱爐氧含量降低到2%以下時，爐膛內(nèi)即會產(chǎn)生CO，同時，瓦斯燃料中會殘留CH4，這2種氣體都會對SO2測量有干擾，造成SO2含量偏大。

為了證實以上判斷，對焦化裝置F102加熱爐CEMS系統(tǒng)進行測量比對試驗。將一臺紫外差分吸收光譜原理的CEMS系統(tǒng)串聯(lián)到紅外吸收光譜原理的CEMS系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)加熱爐進風量來調(diào)節(jié)爐膛氧含量，圖1是2臺系統(tǒng)不同氧含量下對應SO2測量值。

圖1 紅外吸收與紫外吸收原理CEM S系統(tǒng)SO2示值在不同氧含量下差異

由圖1可知，當氧含量降低時，紅外吸收光譜原理的CEMS系統(tǒng)SO2測量值直線上升，很快到達排放標準線（100mg/m3），這樣就造成加熱爐氧含量控制范圍小，而且效率不是最優(yōu)化（約1%為最優(yōu)）。紫外吸收原理CEMS系統(tǒng)SO2測量值變化不大，從4.26 mg/m3增加到15.1mg/m3都在正常范圍內(nèi)，允許加熱爐繼續(xù)降低氧含量，直到達到最優(yōu)效率。同時，紫外吸收原理CEMS系統(tǒng)對水蒸氣干擾表現(xiàn)良好，能極大地降低因煙氣預處理系統(tǒng)除水效果變差引起的測量問題。

通過比較2種分析儀的測量效果，確定采購CEMS系統(tǒng)時選用紫外吸收原理CEMS系統(tǒng)。目前，國內(nèi)有很多廠家都能研制、生產(chǎn)、集成此類CEMS系統(tǒng)，滿足使用需要。

2.5 設備驗收不通過

此問題主要出現(xiàn)在CEMS系統(tǒng)提標改造后。因原CEMS系統(tǒng)部分關鍵儀器不滿足超低排放檢測要求，需更新改造。此時，若新更新的設備與原設備型號偏差較大時，容易出現(xiàn)改造不能通過環(huán)保部門驗收的情況。所以更新改造最好先取得環(huán)保部門同意，并且更新的設備型號取得獨立的環(huán)保認證或與未更新的設備組成的CEMS系統(tǒng)一起取得環(huán)保認證[1]。

2.6 其他環(huán)保檢查發(fā)現(xiàn)的問題

2.6.1 站房及采樣平臺不符合面積要求

根據(jù)規(guī)范要求檢測站房若僅放置單臺機柜，面積應≥2.5m×2.5m。若要放置多套分析儀表的，每增加一臺機柜，站房面積應至少增加3m2。

在選型、采購階段最好就確定站房面積，考慮到分析儀至少一臺機柜，環(huán)保部門會安裝遠程執(zhí)法檢查系統(tǒng)，可設置為12m2。

2.6.2 全部CEMS系統(tǒng)小屋及采樣平臺增設視頻監(jiān)控

這也是規(guī)范及管理所要求的必要措施，在追溯問題時必須使用的工具。一般要求視頻記錄周期在半年以上，具有聯(lián)網(wǎng)功能。

2.6.3 除水或除雜質(zhì)的設備對測量數(shù)值影響較大

此項問題涉嫌數(shù)據(jù)作假并違法，所以選擇除水或除雜質(zhì)的方案時一定要慎重。盡量選擇成熟、可靠，且經(jīng)過環(huán)保部門認可的方案，如冷凝法。或者不用除水設施，直接采用全程高溫方案測量，避免出現(xiàn)水汽對測量數(shù)值有影響。

3 結語

CEMS系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不只是要在設備運維上做工作，還要研究選型、安裝、更新等各項工作。同時，在做任何運維時一定要依法合規(guī)，且留下記錄。只有這樣才能做好CEMS系統(tǒng)管理工作。