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【中國環保在線 技術前沿】本文將通過對CEMS系統構成、原理、安裝設計以及具體應用等方面，對CEMS系統在火電廠中的應用以及工程設計分析進行探討和研究。
1 引言
CEMS 是一種可以有效行使工藝過程檢測以及環保排放監測職能的一種設備，在火電廠中，主要的應用為對煙氣的排放過程進行連續性監督以及檢測。其中，火電廠煙氣中普遍含有腐蝕性氣體、水以及煙塵等，會使得儀表面臨磨損、堵塞以及腐蝕等威脅。同時，基于各項環保法規的出臺，對儀表提出各種要求也越來越高。
2 CEMS系統構成及其原理探究
2.1 氣態污染物監測子系統
此類污染物具體包括：一氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等。主要的測量方式包括：完全抽取法以及直接測量法等，現如今于脫硫以及脫硝項目中應用為廣泛的方法為完全抽取法，同時，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，對相應氣體分子的衰減度實施有效測量，進而經由計算得出相應氣體的實際濃度。基于應用此類方法進行的測量，得出的參數普遍呈干態，利用一個分析儀便能對4種及以上的氣體成分實施合理分析。
2.2 顆粒物監測子系統
現如今應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射透過法分析儀，前者僅需要合理設置于煙道的某一側，主要職能為監測光在透過煙塵時所發生的強度變化情況；而后者則需要在煙道的兩側位置處實施對稱設置。同時，為了有效降低煙塵可對探頭產生的不良影響，可以利用空氣實施連續性吹掃。
2.3 數據采集、傳輸與處理子系統
一般而言，在CEMS機柜中的小型PLC可有效控制系統的反吹以及抽氣等項目，同時，儀表中的信號也需要輸送至PLC中實施具體處理，即將經由通訊接口接收的數據傳輸至CEMS的數據采集系統中。其中，數據采集系統主要指的為一臺含有數據處理以及采集軟件的工業 PC，可依照相應區域環保的實際需求，對數據實施有效的統計以及存儲，并可以利用通訊口將相應格式的數據傳輸至環保部門中。
2.4 煙氣排放參數測量子系統
該系統主要是對煙氣的溫度、流量以及濕度等實施測量。其中，在測量流量時，可以應用超聲波法等。依照相應的規范要求，在測量濕度以及大氣壓力的過程中，可以應用的方法包括：在線儀表測量法以及人工輸入法。一般而言，理應通過折算氣體污染物濃度的方式，使其轉變為含氧量為百分之六的狀態，因此，也有必要對煙氣中的氧濃度進行測量，可應用電池法以及磁氧式測量法等。
3 CEMS系統在火電廠應用和工程設計分析
3.1 安裝設計
隨著有關部門對CEMS 的安裝位置及測量提出的要求不斷增多，在實施具體的 CEMS 安裝時所需要注意的因素也越來越多。其中，安裝CEMS的區域應具備密封性良好、振動幅度較小等特點，通常來講，首先應考慮的為煙道的負壓區以及垂直管段位置，同時，安裝區域的煙氣流速應大于每秒五米以上。在對CEMS 實施安裝設計時，需要對 CEMS 小房位置、平臺設計以及煙道布置等方面進行充分考量。此外，CEMS機柜與取樣點間的距離應適中，一般而言，將其控制在30到60米以內為佳。后，基于每隔一段時間就需要對 CEMS 進行比對以及檢修等操作，因此，倘若相應區域平臺的高度不小于5米，那么就不應考慮對其進行直爬梯設計，而是應進行Z字梯或者升降梯設計。
通過對現存脫硫項目實施的分析可以得知，現如今的多數脫硫項目普遍是直接將CEMS安裝于煙囪口區域的匯總煙道中，有由于提升后期檢修工作的效率以及便捷性，但與此同時，由于此類設計中的煙道一般較短，包含異形設計，實際可以進行CEMS安裝的區域較少，且大多無法符合流量儀表的實際安裝需求。據有關文件表明，將CEMS安裝于煙囪中，有助于更快捷、的對排放污染源實施綜合監管，所測量的流量數據準確性相對較高，但相對需要應用的取樣管線也相對較長。
3.2 具體應用
3.2.1 煙氣脫硝項目
在該項目中，對CEMS 以及SCR 實施監測的參數應包括：反應器入口以及出口處的含氧量、氮氧化物、煙氣流量，與反應器出口的氨逃逸濃度。對 CEMS 以及 SNCR 實施監測的參數應包括：含氧量以及濃度。同時，照比脫硫煙氣而言，脫硝煙氣存在明顯的特征為煙塵含量較高，更易導致探頭以及儀表等出現堵塞以及磨損問題。此外，由于脫硝煙氣具有的溫度相對較高，因此，所應用的探頭理應具備較為優良的耐高溫性能。
3.2.1.1 煙氣流量測量
在對脫硝煙氣實施測量時，較為困難的點為脫硝煙道的設計普遍較為緊密，實施流量測量時的直管段長度無法良好符合所規定要求；優勢點為煙道中設置的脫硝系統普遍會優先設計出流場模擬，促使后期運行過程中的煙氣流場具備較高的均勻性，對提升流量測量值的準確性以及可靠性具有積極影響。其中，在測量煙氣流量的過程中，需要測量的因素包括：威力巴以及超聲波等。煙氣的主要特征為靜壓較低，因此，測量儀表的壓差也應較小，所以，可以通過應用多點差壓傳感器的方式，促進測量結果的準確性以及可靠性提升。此外，為了有效降低煙氣流量測量的準確性較低以及誤差較大等原因對控制回路造成的不良影響，個別脫硝項目會通過合理應用鍋爐參數計算的方式，得出煙氣流量的具體數值，且據有關實踐表明，此類方法的實效性也相對較高。
3.2.1.2 NH3分析儀
照比脫硫煙氣流量測量而言，脫硝煙氣流量測量中對煙氣的逃逸NH3濃度進行測量是于近年來新加設的項目之一。同時，NH3分析儀的種類具體包括化學發光法以及激光式，其中，在應用化學發光法時，主要是經由將NH3轉化為一氧化氮，進而促使一氧化氮與三氧化氮反應形成熒光，隨后將NH3轉換之前以及之后的煙氣中一氧化氮的流量值進行比對，再經由實施相應計算得出NH3的實際流量值。通過有效利用此類方法的方式，可以同時對氮氧化物實施測量，所應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量的方法，無需優先進行取樣操作，且與此同時，由于其光程的長度較短，因此，可以有效抵御相應區域內基于灰塵干擾產生的不良影響。由于鍋爐中煙道的截面較大，煙塵的濃度也相對較高，因此，在具體將此類分析儀安裝于鍋爐中時，可采取的方式包括：
，于煙道角中合理擇選2到3米的距離進行具體安裝，同時，由此類分析儀的測量值極易受到煙道流場分布的影響，因此，倘若相應區域內的流場分布均勻性較低，則會導致相應的測量值缺乏較高的準確性。上述為現如今大多脫硝項目廣泛應用的方式之一。
第二，在脫硝系統中加設取樣風機，便于對煙道出口位置的煙氣實施多點取樣操作，并于風管中加設管段，再將NH3分析儀安裝在其中。此類方式的主要優勢在于，取樣具有的可靠性較高，相對測量值的準確度也相對較高；弊端為促使取樣風機基于粉塵較多、溫度較高的環境下進行連續性工作，將會大幅度縮短其實際的使用壽命，且會導致其用電負荷增加。
3.2.1.3氮氧化物的測量
鍋爐煙氣中具有的一氧化氮量高達百分之95。其中，CEMS系統可利用催化劑，促使經過預處理以后的煙氣中存在的二氧化氮轉化為一氧化氮，使得儀表所測量的為煙氣中一氧化氮的總濃度。其中，應重點注意的為，相應規定內容中指出，應利用二氧化氮表示氮氧化物的濃度，因此，使用上述方式進行的測量，需要對所得出的結果實施二次轉換。此外，針對個別并未實施二氧化氮催化以及轉換的項目，也可以采用折算的方法實施具體計算。且現如今，相應的環保規范中也并未對二氧化氮的催化以及轉換進行明確規定。
3.2.1.4 數據采集系統
我國現下各地方區域的環保單位并未對脫硝裝置的數據采集系統以及分析儀設置進行明確規定。并據有關規范指出，數據采集系統是CEMS系統中較為主要的構成部分之一，但由于脫硝系統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。從對現如今工程設計的分析來講，一般會依照單元機組，對脫硝煙氣分析以及數據采集系統進行設計，并優先留出可以與當地環保進行連接的接口，有助于后期脫硝電價的開展。
3.2.2 其他檢測項目
對鍋爐的內部含氧量以及一氧化碳濃度進行測量，有助于實施更為優良的燃燒控制操作。對除塵器出口處的煙塵實施測量，有助于對設備的除塵性能以及效果進行檢驗，并可以對FGD入口處的煙塵測量參數加以有效應用。針對二氧化碳以及汞而言，我國現如今出臺的環保法規中并未對相應的連續排放監測操作做出明確規定，但基礎的研究以及試點工作已經處于陸續開展的過程中。
4 結束語
綜上所述，為了有效降低現如今存在的多種環境污染問題對于我國的工業化發展產生的不良影響，對煙氣排放連續監測系統實施有效的分析至關重要，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，在具體應用CEMS系統時，需要注重積累經驗，進而促使系統的設計以及應用質量提升，有助于更充分的發揮出CEMS系統的實效性。
原標題：【技術匯】CEMS系統在火電廠應用和工程設計分析
