CEMS系统故障原因与处理方法探析宋立立

CEMS系统故障原因与处理方法探析宋立立

宋立立

航天环境工程有限公司北京100074

摘要：尽管我国经济发展速度获得了持续提升，但是存在牺牲环境而发展经济的现象。目前，为了实现环境与经济可持续发展目标，我国逐步完善了环境保护的法律与法规，并得到了初步成效。此外，为了对大气污染情况进行监测，需要对大气污染排放源的气态污染物和颗粒物的浓度和排放量进行实时监测，从而使得烟气排放连续监测系统（CEMS）应运而生。因此，为了提升CEMS系统的工作效果，需要加强对其产生故障的原因与处理方法的探析。

关键词：CEMS系统；故障原因；处理方法

引言：目前，大气环境中硫化物以及氮氧化物的含量随着我国工业生产活动的加剧而呈现逐步增加的态势，从而引发我国大气环境污染问题的出现。因此，为了抑制大气环境中所出现的污染问题，我国环保部门加强了烟气排放质量的监督与审核力度，而作为监测大气质量不可或缺的CEMS系统，其工作的可靠性与稳定性对于能否体现大气环境质量的真实性就显得尤为重要【1】。

一、CEMS系统概述

1、CEMS系统的组成

气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统和数据采集处理与通讯子系统是CEMS系统重要的组成部分。气态污染物监测子系统主要对烟气中的SO2和NOX等气态污染物的排放量和浓度进行监测；颗粒物监测子系统主要对烟尘排放量和浓度进行实时监测；烟气参数监测子系统主要对烟气的温度、流速、压力、湿度以及含氧量等进行测量；数据采集处理与通讯子系统主要由计算机系统、采集器等设备组成，并对所收集的各项数据进行分析与整理，且自动上传至有关监测部门。

2、CEMS的测量方法及原理

直接测量法、稀释测量法与直接抽取法等是目前国内根据采样方法的不同而进行归类的CEMS测量方式。直接测量法有两类，一类是把传感器安装在探头顶端插入烟道直接测量，使用电化学或光电传感器测量较小范围的污染物浓度；另一类是把传感器与探头均安装在烟道上，传感器发射一束光穿过烟道，采用红外、紫外、差分光学或激光等多种技术，利用烟气中污染物的特征吸收光谱来分析测量。稀释测量法是采用独特的音速小孔进行采样，并用干燥的仪用空气或氮气进行稀释，稀释后的采样气体无需加热除湿直接进入分析仪进行测量。直接抽取法是采用加热管线对抽取的烟气进行保温控制，然后传输至预处理系统进行除湿除尘等处理，最后输送至分析仪进行分析测量。然而，由于每种方法均存在不同的优缺点以及适应性，所以应根据实际监测环境的特点来合理选择监测方式。从实际应用方式来看，直接抽取法在我国获得了较为广泛的应用。

二、分析CEMS系统出现故障的原因

下面所列的故障形式是CEMS系统在复杂工作环境下所容易出现的故障情况。

1、吹扫电磁阀漏气

CEMS系统的吹扫电磁阀如果漏气，则将会极大的影响系统检测的准确性。与此同时，在检测样本气体的质量时，漏气问题会导致结果出现不准确性，并且将难以正确检测后续污染物的浓度以及含量。其中，吹扫电磁阀内复位弹簧出现过大的屈服强度是导致吹扫电磁阀漏气问题发生的主要原因。

2、系统管路老化

CEMS系统长期处于具有较高湿度以及温度状态下的工作环境，从而导致管路老化破损情况的出现。系统管路老化的具体表现为有松动剂变色破损等现象出现在管接头位置，从而导致漏气问题出现在气体分析仪表处，对样品气体的检测结果存在较大影响。

3、分析仪抗腐蚀能力差

在拆分检查CEMS系统时，其内部开关、管线以及过滤器等元件会出现不同程度的腐蚀情况，对分析仪测量的准确性造成一定影响。

4、泵出力不足

压力泵随着工作时间的增加，其容易出现出力不足的情况，并且会导致取样管内部的水难以排出，从而造成电机出现卡死现象。与此同时，泵出力不足还会对仪表测量的准确性造成一定影响。

5、设备更换周期长

CEMS系统具有复杂的结构，如果系统中的元件出现故障，则会影响CEMS系统重新投入工作状态的时间，对CEMS系统的正常使用造成一定程度的影响。

6、温控器选型不当

如果没有根据系统设计要求来选择合适的温控器控温精度，则会降低仪表对气体污染物监测结果的可靠性与准确性。

三、针对CEMS系统所出现故障的处理办法

1、吹扫电磁阀换型

以CEMS系统所处的工作环境为出发点，在满足相关性能参数要求的同时来合理选择吹扫电磁阀的型号。与此同时，在使用先导式电磁阀后发现，漏风现象得到了极大的改善，并且吹扫效果与效率均有所提升。

2、消除系统内的漏点

鉴于管线的工作环境较为恶劣，所以采用抗腐蚀性与抗老化能力强的四氟管来代替传统的管线。与此同时，相关人员应在规定时间内检查管线接头以及密封圈的工作状态，如发现密封失效或松动等问题，及时对此情况采取相关的措施进行处理。

3、减少分析仪内元件和管路的腐蚀

分析仪内元件与管路出现腐蚀情况较为常见，并且通常存在两种解决此问题的方式，即自行对内部出现腐蚀的元件进行更换或者返厂对分析仪进行整机保养。在对比两种解决方式后发现，后者更加经济与合理。其中，分析仪在返厂保养后可以有效提升其工作性能与寿命，对其检测结果的可靠性与准确性也有所提升。

4、改造温控系统

仪表的计量结果与温控系统的控制精度有着密切关系，所以在对温控系统改造过程中，可用DCS系统将传统机械式温控器进行替代，从而到达精准温度控制的目的。与此同时，由于DCS系统带有显示功能，工作人员可以通过监控对温度参数的实时状态进行查看。此外，如果预定温度与加热温度出现较大偏差，DCS系统可以发出报警提示，从而提升温控系统工作的稳定性与可靠性。

5、其它处理措施

如果泵出现处理不足的问题，则应积极做好对其进行保养或者更换型号等工作。与此同时，由于分析仪过滤器长期与污染气体直接接触，所以应根据空气污染情况来对其过滤效果进行细致查验，如果过滤性能有下降迹象，则应及时完成滤芯的更换工作[2]。

四、提升CEMS系统可靠性和准确性的日常维护和管理办法

1、定期对CEMS系统校验并完善设备故障记录。

每月对CEMS系统的原烟气、净烟气分析仪及粉尘仪进行校验，按照环保局要求的格式，详细填写校验报告，包括：设备型号、工作原理、校验前后的参数变化、校验日期，最后由负责人签字，使校验报告完整规范。对当天发生过的缺陷，填写《烟气自动监测设备维修记录表》，记录中包含有缺陷发生的时间、现象、详细的处理过程。

2、定期对CEMS设备巡检维护

（1）每天巡检事项：检查CEMS系统电脑、环保局信号数采仪上传数据一致，传输正常，DAS系统电脑当日报表数据正常；检查分析仪表显示是否正常，处于检测状态，无故障报警；检查分析仪表流量计指示在1.2ml左右；检查设备开关全部送电，取样管路伴热及一次元件正常加热；检查蠕动泵、取样泵工作正常，排水桶积水未超过2/3，过滤器滤芯颜色正常无污染；检查标气是否处于有效期内，室内温湿度是否正常[3]。（2）每半个月定期检查事项：检查分析仪内SO2、NOX诊断值，O2电压值是否正常；检查粉尘仪风机工作是否正常，清洁风机滤芯、粉尘仪镜头，检查粉尘仪光点是否偏移；检查风量一次元件是否堵塞，检查反吹管路、电磁阀是否正常工作。（3）停机期间定期检查事项：对分析仪进行返厂检查，以检查分析仪反应室是否受污染能否正常工作；对DCS系统程序和数据进行备份，严防数据丢失。

结语：烟气连续监测系统的安装与运行作为国家环保法规的要求，不仅为了解各行业排放的大气污染物浓度及污染物总量提供了有效的手段，也有利于企业的安全运行与管理。但是在系统的使用中还存在不少问题，没有真正正常发挥CEMS的作用，只有完善烟气连续监测系统的运行管理制度和加强工作人员在对CEMS维护方面的技术培训，这样才能使烟气连续监测系统正常运行，保证其真实性、可靠性。

参考文献：

[1]刘艳.CEMS气态污染物监测冷干法应用中常见问题及分析处理[J].黑龙江环境通报.2017（02）

[2]王磊，高小强，马战南.关于火电厂超低排放气态污染物参数的CEMS监测方法初探[J].科技广场.2017（05）

[3]潘军涛，屠士凤，倪仲俊.超低排放改造后CEMS测量准确性的提高[J].浙江电力.2017（07）