cems烟气监测设备的预处理如此重要！这些常见问题核查方法一定要记住！

现在前面：在化工领域中，在线分析仪表的使用提升了生产的安全性，使生产效率明显改善，生产的产品质量明显提升。分析仪表可帮助实现及时反馈工艺控制，达到准确、实时的目的，*终使公司生产效率明显改善。因为分析仪表是比较精密的仪器，对样品的温度、压力、流量、含水量、含尘量等有很高的要求，因此，分析仪表测量是否准确主要取决于预处理系统功能是否满足要求。

一般情况下，对于在线分析仪表来说，其运行过程中涉及到预处理主要包括前级、后级预处理两个环节。其中，就前者来说，即对样品实施相应的处理，便于样品进行传输，防止在样品传输过程中发生滞后现象，*终降低后级预处理单元的负担。如降低样品温度从而降低样品露点，去除大量水分，适当调整压力等。对于后级预处理来说，即进一步处理样品，如深入调整压力、温度，有效控制流量，除去其中包含的有害物质等诸多方面，不仅如此，还涉及到流路切换、限流、泄压等诸多内容。将上述两个过程有机结合，确保其工作过程中的样品可以满足要求，方便进行分析，从而实现良好的效果。分析仪表涉及到的样品基本上是没有混合其他对测量组分有干扰的组分、没有腐蚀、清洁的样品。样品彼此保持在合适的流量、压力、温度区间之中。

一、预处理系统

在线过程分析特点就是长期连续，实时监测，所以必然要求连续取样和严格样气的处理技术，要求样气真实快速的传输，样气进入分析仪表时，要求达到接近于标准气的品质。过程分析系统的长期连续运行的可靠性和安全性，以及近于免维护的易维护性，都完全依赖样气处理系统的针对性设计，因此样品处理系统是过程分析系统的核心和关键。

气体预处理系统是过程分析系统的核心，其主要包含四个环节：样品的提取、样品的传输、样品的处理、尾气的排放等。

1取样系统

取样系统的功能：取样系统是确保仪器正常工作不可缺少的部分。它的功能是从分析对象中取出具有代表性的样品，经过一定的预处理(如冷却、过滤等)与控制(温度、湿度、压力、流量的控制等)，然后把符合分析仪器要求的样品送入仪器的发送器部分，进行分析。根据使用条件的不同，取样系统是千变万化的。

取样系统设计时需要考虑的因素：

(1)尽可能地缩短取样点与分析仪器的距离

(2)在一定条件下，适当减少取样系统传送样品管道的内径及其他部件中的传送空间的容积。

(3)在条件许可时，尽量降低取样点的压力。

(4)设计快速的取样系统。

取样探头的选择主要是减轻预处理的负担，对含尘量小的用直通式探头，含尘量较多的采用有过滤器的过滤式探头，但对于脏液不适用过滤式探头，而要选择口径较大的直通式探头。取样探头安装方式：对于水平管道气体取样，探头应从管道顶部插入，以避免可能存在的凝液或液滴；液体取样探头应从管道侧壁插入，以避开管道上部可能存在的蒸汽和气泡，以及管道底部可能存在的残渣和沉淀物。对于垂直管道，从管道侧壁插入，液体应从由下至上流动的管段取出，避免下流液体流动不正确时的气体混入。

2样品的传输

传输时间不宜过长，要求采样管线尽可能短。采样管线尽可能少弯头和转角，减少样品积累。控制温度，尽量保持样品物理特性，气态或液态，有时需保温处理、防止取样管线泄漏，减少误差，尤其是负压取样。

3样品预处理

预处理系统是对样品进一步处理，如流量、温度、压力的调节；进一步冷却、除湿、除尘、限流，流路切换和泄压等。

(1)流量调节：包括快速回路和分析回路，常见功能器件和方法有球阀、旋塞阀、单向阀、针阀、稳流阀、限流阀、浮子流量计等。

(2)压力调节：包括降压、抽吸和稳压，常见功能器件和方法有压力调节阀、安全泄压阀、压力表、蒸汽或电加热减压阀取样泵等。

(3)温度调节：包括降温和保温，常见功能器件和方法有冷凝器、旋风制冷器、冷却水降温等。

(4)除尘：常见功能器件和方法有过滤除尘、旋风分离除尘、静电除尘、水洗除尘等。

(5)出水除湿和气液分离：常见功能器件和方法有冷却降温、惯性分离、过滤、Nafion管干燥器、干燥剂吸收吸附等。

(6)去除有害物质。

4样品的排放

样品的排放分为旁路排放和分析后样品的排放，气体样品一般排入火炬。工艺管道，无毒无害的可排入大气；液体返回工艺流程或无污染就地排放。排放的*基本要求：不应对环境带来危险或造成污染。

5样气取样处理系统的基本性能特性

(1)滞后时间：样品处理系统的滞后时间是指样品从取样点传递到在线分析仪器入口端所经过的时间。又称样品传送滞后时间。样品传送滞后时间+分析仪器的响应时间=分析系统滞后时间，即指样品从取样点取出到得到分析结果的这段时间。

(2)渗透率(泄漏率)：在规定工作压力范围内，单位时间渗入(如大气)或漏出样品处理系统或其部件的流体量。表示样品处理系统的密封性能。

(3)综合误差：样品处理后的样品流和取样点被测组分浓度之差。其差异可能是有吸附、稀释、渗透或样品流中被测组分的相互作用而引起的。综合误差考察样品经过处理后是否失真及失真的程度。

(4)安全指标：样品处理系统由各部件按照系统流程设计要求配置，包括系统的供电及控制系统。安全指标主要指对系统的绝缘及耐压等强制性安全指标，也包括：系统的接地、防静电、防雷击及抗电磁干扰等安全特性。

二、在线分析仪表预处理系统重要作用

一些被分析的气体样品在工况条件下并不符合在线分析仪表的运行要求。而且还存在着高压、高温与腐蚀成分气体。在线分析仪表预处理系统则会对这些气体进行去除与调整，以达到分析仪表所需要的条件。

1去除腐蚀气体

在以往的化学在线分析仪表样品测试中，监测的很多成分的样品都包含有强腐蚀性的气体，如二氧化硫、硫化氢、氯化氢等。这些腐蚀性气体一旦溶于样品中的水，将会形成酸或碱，不但提高了湿度，而且可能会对在线分析仪表造成腐蚀损坏。在线分析表是精密器件，对于分析的气体介质要求较高，一旦出现腐蚀性气体，将会对分析结果造成直接的影响，无法保证结果的准确性。

在线分析仪表成套设备的发展已经可以为企业终端提供全部防腐系统。首先采用探头内外涂覆防腐层，有效避免了腐蚀气体的侵蚀；其次，把过滤器、阀件、冷凝器等重要的与气体直接接触的部件设计制造成防腐型，提高使用寿命；第三，分析仪器的防腐也提高了分析仪表适用性范围。对于包含有腐蚀性气体的样品，目前已经设计出了具有针对各种腐蚀性质与腐蚀强度气体的个性分析系统，以满足不同的用户需求。如果气体样品中包含有微量的腐蚀性组分，可以用水洗或化学方法进行去除。针对腐蚀气体*有效的办法就是保持温度在135℃以上，采用管道保温法，加上有效的脱水措施，就可以有效避免腐蚀气体对分析仪表造成的损坏影响。

2避免样品组分间相互干扰

随着社会的不断发展，化工领域也是日新月异，生产出的产品越来越复杂，与此同时，其工艺同样越来越繁琐。反应过程中涉及到的气体成分十分多，并且非常易于生产一些副产品。基于此，在线分析仪表运行过程中必须要面对许多类型的气体混杂条件，这样会对结果产生负面作用，导致或多或少的误差。干扰组分能够使得输出信号产生一定的误差，从而对所得到的测量结果产生干扰，使功能不能得到充分发挥。而其预处理系统成套技术去可以解决各种组分的负面作用，从而能够获得*佳测量结果。

首先，应当按照样品中存在着各种干扰组分的化学性质，选择科学合理的办法将它们一一除去。要是其中含有NH3，在这种情况下，则能够通过水洗的技术来将其除掉；要是其中含有SO2，则可通过碱来把它除去。预处理系统还可把样品中混杂的腐蚀性物质加以转变，例如，对SO2和SO3两者的转变，通过转换炉加温方法来进行，一直使温度保持在900℃以上；再如，就NO和NO2来说，两者的转变能够通过MO/C催化的方式来实现。该方法需要的设备运行比较稳定，具有相对偏高的效率，同时，其可靠性十分高。不仅如此，伴随科技的日益进步，分析仪器领域同样会设计出更好地仪器，其选择性将日益提升，从而能够有效解决多种组分的干扰，比如，紫、红外分析仪器等，可避免背景组分影响引起的误差。

3在线分析系统的安全性

在线分析系统的安全性主要包括系统电气安全、系统气路密封性、防爆安全及网络信息安全等。系统电气安全包括系统防止触电、着火、防雷击、防电磁干扰等电气安全；系统气路密封性是防止管路泄露造成毒害气体危机人身安全；系统防爆安全是系统在爆炸环境下的防爆设计的级别和能力，包括在线分析仪器及分析小屋的防爆设计要求；系统网络信息安全是系统输出的信息在传输中的安全性，以及分析仪器及系统的*网络的安全性等。在线分析系统的安全性又可分为硬件和软件的安全性，系统硬件安全性主要指系统各功能部件的安全性和系统对内外部的安全性，软件安全主要指防*及通信安全，特别是信息数据的传输安全。

从化学角度上来讲，在线分析仪表所测量的气体大多数都具有明显的化学危害，譬如腐蚀性、毒性等，如果不能妥善处理势必会造成大气污染、人身中毒、甚至是爆炸，危害人身安全。所以往往一些在线分析仪表大多具有特殊的防护措施。譬如防爆型的在线分析仪表的基本部件所采用的大多数是具有明显防爆性能，这样会保证其不出现爆炸意外，而特殊预处理系统往往会被安装在通过增压防爆的环境中。

4调节气体样品的压力

在线分析仪表的预处理系统还能够对压力和温度进行一定程度上的调节。因为对在线分析仪表来讲，其工作环境是需要具有一定特殊压力和温度的，而其预处理系统能够通过增减压力的方式来使外部环境的压力达到在线分析仪表所需要的范围内，以保证在线分析仪表能够得以正常的工作，一般来说，高压环境下通过一般的减压方式就能够使外部环境达到在线分析仪表所需的压力范围。

5去除焦油

化工生产过程中，焦油的存在会对在线分析仪表造成不可估量的影响，所以往往都需要采取一定的措施来去掉气体样品中渗入的焦油。虽然电捕法能够有效的去掉大部分焦油，但是仍有一些焦油顽固的掺入在气体样品中，影响在线分析仪表测量的数据，所以在预处理系统中仍要对焦油进行二次处理。预处理系统中处理焦油一般是采用降温法或水洗法来处理掺入的焦油。

三、预处理常见问题检查方法

01常见问题：

颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头未正常反吹。

影响：

不正常反吹将导致颗粒物测试仪镜片污染，使浓度偏大；气态污染物采样探头和皮托管探头堵塞，数据异常，严重时设备无法运行。

核查方法：

1.观察平台上颗粒物测量仪反吹风机叶片是否转动，听风机是否有运转的声音，用手感觉风机是否振动，判断风机是否正常运行。

2.观察平台上气态污染物探头和皮托管探头反吹管是否正常连接，平台上反吹气阀门是否打开。

3.观察监测站房内或平台上反吹气源压力表，压力一般在0.4~0.7MPa。

备注：

1.需反吹的部件包括3个：颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头。

2.颗粒物测量仪镜片采用连续反吹。

3.气态污染物采样探头、皮托管探头为脉冲式反吹，反吹周期一般为4~8小时，每次反吹时间为2~5分钟。

4.气态污染物探头反吹时，二氧化硫和氮氧化物浓度降低，氧含量增高。

5.皮托管全压反吹时，压力显示为满量程。静压反吹时，压力显示为零。

6.目前一般均对反吹时数据进行了屏蔽。如屏蔽，在CEMS和DCS历史数据中查询分钟数据时，可观察到反吹期间浓度、流速保持一固定值（如前5分钟均值）。如未屏蔽，可观察到有二氧化硫和氮氧化物浓度、流速（静压反吹）周期性波谷，氧含量、流速（全压反吹）周期性波峰。

7.反吹气源一般由监测站房内的空压机提供，压缩空气经管路输送至平台后分3路，分别供给颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头进行反吹。

部分企业有自备气源，不需配备空压机。部分颗粒物测量仪镜片吹扫由平台上风机直接反吹。反吹气源压力在0.4~0.7MPa。

02常见问题：

气态污染物采样探头内滤芯、预处理机柜内滤芯长期未更换，导致滤芯失效。

影响：

滤芯堵塞，导致采样流量降低，严重时设备无法运行。

规范要求：

一般不超过3个月更换一次采样探头滤芯（HJ/T 76—2007）。

核查方法：

1.查看气态污染物采样探头滤芯表面是否粉尘过大。

2.查看机柜滤芯是否变形、变色，表面有无大量粉尘。

备注：被测气体进入分析仪表前，需过滤去除粉尘和水蒸气，依次为：气态污染物采样探头内的陶瓷或不锈钢过滤器，预处理机柜内1~2处过滤器。正常情况下，分析仪采样流量一般在1~2L/分钟。

03常见问题：

1.冷凝器冷凝温度过高或过低。

2.冷凝温度不稳定。

影响：

1.冷凝温度过高，导致烟气中的水分不能充分析出，分析仪表损坏。

2.冷凝温度过低，尤其在低于0℃时，可能会导致冷凝管排水口结冰，无法正常排水。

核查方法：

1.查看冷凝器上的显示温度，一般冷凝温度应在3~5℃。

2.观察抽气泵，如果除湿不好，抽气泵易腐蚀。

备注：完全抽取法测量气态污染物一般包括冷干法和热湿法两类，国内应用的主要是冷干法仪器。只有冷干法仪器才需要使用冷凝器，目的是使烟气中的水分迅速结露冷凝析出。热湿法仪器和稀释法仪器不需要冷凝器。

04常见问题：

1.冷凝器排水蠕动泵泵管老化。

2.蠕动泵损坏。

3、蠕动泵泄漏。

影响：

冷凝水无法正常排出，严重时导致冷凝器不能正常工作。

规范要求：

每3个月至少检查一次气态污染物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（HJ/T 75—2007）。

核查方法：

1.查看蠕动泵电机是否按标识方向转动，观察蠕动泵管是否有水柱顺利排出。

2.查阅运维记录，检查是否定期更换蠕动泵管（一般3个月至少更换一次）。

3.将蠕动泵管拆卸下来，观察其是否有裂纹、能否恢复原状。如拆卸后不能恢复原状、泵管表面有裂纹，则需要更换。

四、结语

在线分析仪表对化工行业生产有着重要作用，而预处理系统则可以使分析仪表得到*佳的测量气体，避免形成各种干扰与腐蚀。在化工领域，在线分析仪表作用重大，在具体的运行过程中，其必须配备相应的预处理系统才能够取得*好的结果。

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