燃煤锅炉超低排放后CEMS系统存在的问题与优化

为适应日趋严格的环保要求，近年来众多燃煤锅炉积极开展环保升级改造，实现锅炉尾部烟气中烟尘、SO2、NOx等气态污染物“超低排放”。本文针对烟尘、SO2、NOx气态污染物在“超低排放”后面临更高的在线自动连续监测要求，探讨了原有CEMS系统在后续应用中可能存在的问题，并提出若干优化完善建议。

超低排放是指锅炉尾部经环保治理后，在6%含氧量情况下，相关气态污染物排放浓度实现：NOx≤50mg/m³、SO2≤35mg/m³、烟尘≤10mg/m³。许多燃煤锅炉经环保升级改造后，尾部烟气中相关气态污染物己满足超低排放要求，但原有CEMS系统仍继续保留使用。在烟尘、SO2、NOx气态污染物排放浓度发生较大变化、面临更高测量需求下，原有CEMS系统在后续应用中或存在有待完善的问题。

在燃煤锅炉未实施“超低排放”环保升级改造前，为满足相关气态污染物相对较高的实际浓度测量需求，CEMS系统中原有分析仪测量量程均较大，分析仪存在测量误差值相对较高浓度值而言，相对误差较小，影响不大。在实施“超低排放”后，相关气态污染物排放浓度值极低，原有分析仪测量量程明显偏大，精度不够，许多现用分析仪没有较低的检出限，在超低排放值下可能存在无法显示监测数值或数值偏小的情况，难以保证在线自动连续监测数据的准确性。

燃煤锅炉在正常运行期间尾部烟气中含有NO、SO2、水蒸气等气态物质，CEMS系统在进行采样抽气期间，由于采样管较长，虽然都设置有伴热装置，但伴热温度经常无法保证，当烟气温度降到一定值时，其中的蒸汽会凝结成水，易在采样管内造成堵塞，且SO2能溶于水形成亚硫酸。若采样管线内存在较多冷凝水，不但影响测量准确性，而且严重影响CEMS系统有关仪器的使用寿命。

CEMS系统的采样探头、皮托管等在实际使用过程中存在水或灰尘等阻塞现象，造成测量数据偏小。尤其是燃煤锅炉为确保全工况下NOx的实现稳定的超低达标，多数会选择多种脱硝工艺进行叠加、补充使用，其中SNCR、SCR脱硝工艺是常用脱硝工艺，在SNCR或SCR脱硝过程中，作为还原剂的NH3必然存在一定的氨逃逸量，逃逸氨与烟气中的SO3形成硫酸铵盐（具有腐蚀性和粘结性），更易造成采样探头污染或阻塞。

当样气经冷却使烟温降至3~5℃时，烟气中水蒸气受露点影响形成液态水被分离。冷凝器若无法使冷凝水从烟气中快速分离出来，则会引起样气中SO2组分被部分吸收而造成减少。在超低排放情况下，该方面引起的SO2存在的损失测量值对于真实数值而言，相对值较大，对监测数据准确性影响较大。

由于超低排放情况下CEMS系统技术规范及有关规定还在不断完善，根据超低排放CEMS系统实际使用需求，对因无法满足使用要求拟对CEMS系统进行更换分析仪组件的，分析仪规格型号除满足有关行业技术规范或标准（如HJ/T75-2007、HJ/T76-2007）外，建议还要兼顾以下内容：

（1）SO2、NOx跨度不大于200mg/m³，颗粒物跨度不大于100mg/m³；

（2）采用冷干法的CEMS，进入分析仪的样气露点*好在4℃以下；

（3）CEMS系统应能监测所有氮氧化物浓度，包括NO和NO2；

（4）CEMS系统要能够实现全系统校验等。气态污染物（SO2、NOx）的监测量程建议设置多量程或至少双量程，且拥有自动切换量程功能，以确保同时满足日常超低排放监测低量程需求和治理设施运行异常时污染物超标排放的高量程测量需求。

要減少采样过程中烟气蒸汽凝结水，首先需要确保烟气温度不低于凝结点。虽然采样管都有伴热装置，但现场采样管线一般长度都较长，不能简单将伴热温度参照以往设置在120℃左右，否则无法适应超低排放情况下使用需求。

需要结合实际情况，适当提高采样管线的伴热温度，建议维持在150℃左右，以保证伴热温度，对于无法保证伴热温度需求的采样管线，要根据材质要求进行更换处理。同时，建议对采样管线的布置进行合理优化，在符合使用和规范要求基础上，采样管长度不宜过长等。

解决采样探头、托皮管阻塞等建议从两方面着手：

（1）加装或强化反吹系统，在吹扫的进口加装过滤设备，确保压缩空气的清洁和干燥，定时吹扫，做好日常定期检查维护，减少或避免烟气中的杂质污染或阻塞；

（2）对于存在氨逃逸的情况，严格按要求控制并可能减少氨逃逸率，减少或避免逃逸的氨与SO3形成硫酸氢铵。

要确保采样烟气脱水后维持一定的露点温度，尽量避免冷凝水与干燥后的气体接触，避免或尽量削减因冷凝器对SO2组分吸收而引起测量数据失真。要定期开展检查维护以确保冷凝液泵排水功能正常和热敏交换器的排水管通畅，同时建议维持CEMS监测室的室内温度在20℃左右，相对湿度在50%左右，以确保冷凝器散热效果，并为数据采集系统和CEMS系统相关各种高精度电子元器件提供较好运行环境，有益于CEMS系统使用寿命、稳定的性能。

本文探讨了燃煤锅炉在实施“超低排放”环保升级改造后，原有CEMS系统因相关气态污染物浓度值发生较大变化，数值较低，在后续应用中或面临的存在问题，并结合实际情况有针对性提出若干优化建议。通过有针对性进行CEMS系统优化完善，可保证“超低排放”情况下CEMS系统长期稳定运行，也提高了相关气态污染物测量数据的准确性，为相关环保管理工作开展提供可靠的数据自动监测依据。
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