煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CEMS），可對(duì)固定污染源（如鍋爐、工業(yè)爐窯、焚燒爐等）排放煙氣中的顆粒物、氣態(tài)污染物的濃度（mg/m3）和排放率（kg/h、t/d、t/a）進(jìn)行連續(xù)地、實(shí)時(shí)地跟蹤測(cè)試�；蛘哒f(shuō)CEMS是一種可以有效行使工藝過(guò)程檢測(cè)以及環(huán)保排放監(jiān)測(cè)職能的一種設(shè)備，在火電廠中，主要的應(yīng)用為對(duì)煙氣的排放過(guò)程進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)督以及檢測(cè)。本文小編將從CEMS系統(tǒng)構(gòu)成、原理、安裝設(shè)計(jì)以及具體應(yīng)用等方面，對(duì)CEMS系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用以及工程設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究。
CEMS系統(tǒng)構(gòu)成及其原理探究
1.1氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要的測(cè)量方式包括完全抽取法、直接測(cè)量法等，現(xiàn)如今脫硫以及脫硝項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛的方法為完全抽取法，同時(shí)可將此類方法具體分為紫外吸收法以及紅外吸收法兩種，基本原理為利用氣體分子可吸收某一特定譜段中光的特性，對(duì)相應(yīng)氣體分子的衰減度實(shí)施有效測(cè)量，進(jìn)而經(jīng)由計(jì)算得出相應(yīng)氣體的實(shí)際濃度。基于應(yīng)用此類方法進(jìn)行的測(cè)量，得出的參數(shù)普遍呈干態(tài)，利用一個(gè)分析儀便能對(duì)4種及以上的氣體成分實(shí)施合理分析，此類污染物具體包括CO、SO2以及氮氧化物等。
1.2顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
    現(xiàn)如今應(yīng)用較為廣泛的煙塵儀主要包括激光散射法煙塵儀以及激光對(duì)射透過(guò)法分析儀，前者僅需要合理設(shè)置于煙道的某一側(cè)，主要職能為監(jiān)測(cè)光在透過(guò)煙塵時(shí)所發(fā)生的強(qiáng)度變化情況；而后者則需要在煙道的兩側(cè)位置處實(shí)施對(duì)稱設(shè)置。同時(shí)為了有效降低煙塵可對(duì)探頭產(chǎn)生的不良影響，可以利用空氣實(shí)施連續(xù)性吹掃。
1.3數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理子系統(tǒng)
    在CEMS機(jī)柜中的小型PLC可有效控制系統(tǒng)的反吹單元以及抽氣等功能，同時(shí)儀表中的信號(hào)也需要輸送至PLC中實(shí)施具體處理，即將經(jīng)由通訊接口接收的數(shù)據(jù)傳輸至CEMS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要指的為一臺(tái)含有數(shù)據(jù)處理以及采集軟件的工業(yè)PC，可依照相應(yīng)區(qū)域環(huán)保的實(shí)際需求，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施有效的統(tǒng)計(jì)以及存儲(chǔ)，并利用通訊口將相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)保部門(mén)中。
1.4煙氣排放參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要是對(duì)煙氣的溫度、流量以及濕度等實(shí)施測(cè)量。其中測(cè)量流量時(shí)，可以應(yīng)用超聲波法等。依照相應(yīng)的規(guī)范要求，在測(cè)量濕度以及大氣壓力的過(guò)程中，可以應(yīng)用的方法包括：在線儀表測(cè)量法以及人工輸入法。一般而言理應(yīng)通過(guò)折算氣體污染物濃度的方式，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楹�氧量為百分之六的狀態(tài)，因此有必要對(duì)煙氣中的氧濃度進(jìn)行測(cè)量，可應(yīng)用電池法以及磁氧式測(cè)量法等。
CEMS在火電廠應(yīng)用和設(shè)計(jì)分析
2.1安裝設(shè)計(jì)
隨著有關(guān)部門(mén)對(duì)CEMS的安裝及測(cè)量提出的要求不斷增多，在實(shí)施具體的CEMS安裝時(shí)所需要注意的因素也越來(lái)越多。其中安裝CEMS的區(qū)域應(yīng)具備密封性良好、振動(dòng)幅度較小等特點(diǎn)。通常來(lái)講，首先應(yīng)考慮的為煙道的負(fù)壓區(qū)以及垂直管段位置，同時(shí)，安裝區(qū)域的煙氣流速應(yīng)大于每秒五米以上。在對(duì)CEMS實(shí)施安裝設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)CEMS小房位置、平臺(tái)設(shè)計(jì)以及煙道布置等方面進(jìn)行充分考量。此外CEMS機(jī)柜與取樣點(diǎn)間的距離應(yīng)適中，一般而言將其控制在30到60米以內(nèi)為佳�；�于每隔一段時(shí)間就需要對(duì)CEMS進(jìn)行比對(duì)以及檢修等操作，因此相應(yīng)區(qū)域平臺(tái)的高度不小于5米，那么就不應(yīng)考慮對(duì)其進(jìn)行直爬梯設(shè)計(jì)，而是應(yīng)進(jìn)行Z字梯或者升降梯設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有脫硫項(xiàng)目實(shí)施的分析可以得知，現(xiàn)如今多數(shù)脫硫項(xiàng)目普遍是直接將CEMS安裝于煙囪口區(qū)域的煙道中，有助于提升后期檢修工作的效率以及便捷性。與此同時(shí)由于此類設(shè)計(jì)中的煙道一般較短，包含異形設(shè)計(jì)，實(shí)際可以進(jìn)行CEMS安裝的區(qū)域較少，且大多無(wú)法符合流量?jī)x表的實(shí)際安裝需求。據(jù)有關(guān)文件表明將CEMS安裝于煙囪中，有助于更快捷的對(duì)排放污染源實(shí)施綜合監(jiān)管，所測(cè)量的流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性相對(duì)較高，但相對(duì)需要應(yīng)用的取樣管線也相對(duì)較長(zhǎng)。
2.2具體應(yīng)用
2.2.1煙氣脫硝項(xiàng)目
    在該項(xiàng)目中，對(duì)CEMS以及SCR實(shí)施監(jiān)測(cè)的參數(shù)應(yīng)包括：反應(yīng)器入口以及出口處的含氧量、氮氧化物、煙氣流量，與反應(yīng)器出口的氨逃逸濃度。對(duì)CEMS以及SNCR實(shí)施監(jiān)測(cè)的參數(shù)應(yīng)包括：含氧量以及濃度。對(duì)比脫硫煙氣而言，脫硝煙氣存在明顯的特征為煙塵含量較高，更易導(dǎo)致探頭以及儀表等出現(xiàn)堵塞以及磨損問(wèn)題。此外，由于脫硝煙氣具有的溫度相對(duì)較高，因此，所應(yīng)用的探頭理應(yīng)具備較為優(yōu)良的耐高溫性能。
2.2.1.1煙氣流量測(cè)量
在對(duì)脫硝煙氣實(shí)施測(cè)量時(shí)，較為困難的點(diǎn)為脫硝煙道的設(shè)計(jì)普遍較為緊密，實(shí)施流量測(cè)量時(shí)的直管段長(zhǎng)度無(wú)法良好符合所規(guī)定要求；優(yōu)勢(shì)點(diǎn)為煙道中設(shè)置的脫硝系統(tǒng)普遍會(huì)優(yōu)先設(shè)計(jì)出流場(chǎng)模擬，促使后期運(yùn)行過(guò)程中的煙氣流場(chǎng)具備較高的均勻性，對(duì)提升流量測(cè)量值的準(zhǔn)確性以及可靠性具有積極影響。其中，在測(cè)量煙氣流量的過(guò)程中，需要測(cè)量的因素包括：威力巴以及超聲波等。煙氣的主要特征為靜壓較低，因此，測(cè)量?jī)x表的壓差也應(yīng)較小，所以，可以通過(guò)應(yīng)用多點(diǎn)差壓傳感器的方式，促進(jìn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性提升。此外，為了有效降低煙氣流量測(cè)量的準(zhǔn)確性較低以及誤差較大等原因?qū)�控制回路造成的不良影響，個(gè)別脫硝項(xiàng)目會(huì)通過(guò)合理應(yīng)用鍋爐參數(shù)計(jì)算的方式，得出煙氣流量的具體數(shù)值，且據(jù)有關(guān)實(shí)踐表明，此類方法的實(shí)效性也相對(duì)較高。
2.2.1.2NH3分析儀
對(duì)比脫硫煙氣流量測(cè)量而言，脫硝煙氣流量測(cè)量中對(duì)煙氣的NH3濃度進(jìn)行測(cè)量是于近年來(lái)新加設(shè)的項(xiàng)目之一。同時(shí)NH3分析儀的種類具體包括化學(xué)發(fā)光法以及激光式，其中，在應(yīng)用化學(xué)發(fā)光法時(shí)，主要是經(jīng)由將NH3轉(zhuǎn)化為一氧化氮，進(jìn)而促使一氧化氮與三氧化氮反應(yīng)形成熒光，隨后將NH3轉(zhuǎn)換之前以及之后的煙氣中一氧化氮的流量值進(jìn)行比對(duì)，再經(jīng)由實(shí)施相應(yīng)計(jì)算得出NH3的實(shí)際流量值。通過(guò)有效利用此類方法的方式，可以同時(shí)對(duì)氮氧化物實(shí)施測(cè)量，所應(yīng)用的取樣方法為抽取法。
激光式NH3分析儀所采取的的則為直接測(cè)量的方法，無(wú)需優(yōu)先進(jìn)行取樣操作，且與此同時(shí)，由于其光程的長(zhǎng)度較短，因此，可以有效抵御相應(yīng)區(qū)域內(nèi)基于灰塵干擾產(chǎn)生的不良影響。由于鍋爐中煙道的截面較大，煙塵的濃度也相對(duì)較高，因此，在具體將此類分析儀安裝于鍋爐中時(shí)，可采取的方式包括：于煙道角中合理?yè)襁x2到3米的距離進(jìn)行具體安裝，同時(shí)，由此類分析儀的測(cè)量值極易受到煙道流場(chǎng)分布的影響，因此，倘若相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)分布均勻性較低，則會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的測(cè)量值缺乏較高的準(zhǔn)確性。上述為現(xiàn)如今大多脫硝項(xiàng)目廣泛應(yīng)用的方式之一。
在脫硝系統(tǒng)中加設(shè)取樣風(fēng)機(jī)，便于對(duì)煙道出口位置的煙氣實(shí)施多點(diǎn)取樣操作，并于風(fēng)管中加設(shè)管段，再將NH3分析儀安裝在其中。此類方式的主要優(yōu)勢(shì)在于，取樣具有的可靠性較高，相對(duì)測(cè)量值的準(zhǔn)確度也相對(duì)較高；弊端為促使取樣風(fēng)機(jī)基于粉塵較多、溫度較高的環(huán)境下進(jìn)行連續(xù)性工作，將會(huì)大幅度縮短其實(shí)際的使用壽命，且會(huì)導(dǎo)致其用電負(fù)荷增加。
2.2.1.3氮氧化物的測(cè)量
其中CEMS系統(tǒng)可利用催化劑，促使經(jīng)過(guò)預(yù)處理以后的煙氣中存在的二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮，鍋爐煙氣中具有的一氧化氮量高達(dá)百分之95，使得儀表所測(cè)量的為煙氣中一氧化氮的總濃度。其中應(yīng)重點(diǎn)注意相應(yīng)規(guī)定內(nèi)容中指出，應(yīng)利用二氧化氮表示氮氧化物的濃度，因此使用上述方式進(jìn)行的測(cè)量，需要對(duì)所得出的結(jié)果實(shí)施二次轉(zhuǎn)換。此外針對(duì)個(gè)別并未實(shí)施二氧化氮催化以及轉(zhuǎn)換的項(xiàng)目，也可以采用折算的方法實(shí)施具體計(jì)算。
2.2.1.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
我國(guó)各地方區(qū)域的環(huán)保單位并未對(duì)脫硝裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及分析儀設(shè)置進(jìn)行明確規(guī)定。并據(jù)有關(guān)規(guī)范指出，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是CEMS系統(tǒng)中較為主要的構(gòu)成部分之一，但由于脫硝系統(tǒng)并未存在于熱電廠的尾端，因此基于某種意義上而言，安裝于煙囪上的分析儀才是正常的鍋爐CEMS。從對(duì)現(xiàn)如今工程設(shè)計(jì)的分析來(lái)講一般會(huì)依照單元機(jī)組，對(duì)脫硝煙氣分析以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并優(yōu)先留出可以與當(dāng)?shù)丨h(huán)保進(jìn)行連接的接口，有助于后期脫硝工作的開(kāi)展。
2.2.2其他檢測(cè)項(xiàng)目
對(duì)鍋爐的內(nèi)部含氧量以及一氧化碳濃度進(jìn)行測(cè)量，有助于實(shí)施更為優(yōu)良的燃燒控制操作。對(duì)除塵器出口處的煙塵實(shí)施測(cè)量，有助于對(duì)設(shè)備的除塵性能以及效果進(jìn)行檢驗(yàn)，并可以對(duì)FGD入口處的煙塵測(cè)量參數(shù)加以有效應(yīng)用。針對(duì)二氧化碳以及汞而言，我國(guó)現(xiàn)如今出臺(tái)的環(huán)保法規(guī)中并未對(duì)相應(yīng)的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)操作做出明確規(guī)定，但基礎(chǔ)的研究以及試點(diǎn)工作已經(jīng)處于陸續(xù)開(kāi)展的過(guò)程中。
結(jié)束語(yǔ)
因此，為了有效降低現(xiàn)如今存在的多種環(huán)境污染問(wèn)題對(duì)于我國(guó)工業(yè)化發(fā)展產(chǎn)生的不良影響，對(duì)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施有效的分析和研究顯得至關(guān)重要，這將有利于大幅度降低火電廠煙塵排放造成的諸多不良影響。因此在具體應(yīng)用CEMS系統(tǒng)時(shí)，需要注重積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而促使系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用質(zhì)量提升，有助于更充分發(fā)揮出CEMS系統(tǒng)的實(shí)效性。