摘要：本文针对烟气监测系统中预处理部分不能满足对样气的处理功能，导致分析仪异常，影响环保数据的问题，进行研究和改造，以及改造后取得的效果。
关键字：CEMS 预处理 烟气监测 样气 冷凝
1 设备及系统概况
某电厂燃煤发电机组脱硫塔烟气在线监测采用的是某公司生产的PS型烟气排放连续监测分析系统，该系统由以下部分组成：样气取样装置；样气传输装置；样气冷凝装置；冷凝物排放装置；分析仪器等。主要设备包含：气体冷凝器；气体抽气泵；蠕动泵；膜式过滤器（带湿度报警）；流量计（带流量报警）；电磁阀；取样探头；电加热取样管道等。
该系统的工作流程是：启动系统后抽气泵工作，烟气从取样探头处被抽出，先经过探头过滤器过滤掉粉尘等杂质，然后由加热管道到达分析柜，通过采样电磁阀，进入气体冷凝器进行冷凝脱水，冷凝下来的水经过一台蠕动泵定时排掉。干燥后的样气经过一个样气过滤器后到达抽气泵，再从抽气泵到三通电磁阀和五通切换阀，最后通过膜片过滤器进入分析仪。
2 改造前CEMS系统存在的问题
该系统自投产以来，一直存在诸多问题，主要有以下几点：
探头过滤器过滤孔径大，过滤效果差，部分细小颗粒物无法过滤掉，进入取样管路后附着在取样管壁上，造成管路阻塞，减小了抽气量，造成分析仪测量数据不准确，甚至流量低至报警值后，CEMS系统将停止工作，从而引起烟气参数异常，严重影响到上传环保部门的烟气数据准确性。样气中含有的颗粒物进入分析仪后，对分析仪的损害也是很大的，轻则影响测量传感器的准确度，导致烟气数据不准确，重则损坏分析仪，导致巨大经济损失和环保影响。
因原样气中含水多，部分酸性气体融入水中后形成强酸液体，腐蚀性极强，而原气体冷凝器通流部件采用的是不锈钢材质，很容易就被腐蚀掉，因此导致空气漏入样气管路污染样气，从而引起烟气参数异常，严重影响到上传环保部门的烟气数据准确性。
因为样气中含水多，所以经常导致膜片过滤器湿度报警，由于要保护分析仪表的安全，湿度报警后分析柜内抽气泵立即停止工作，分析仪不再通气，烟气无法分析，烟气数据异常，又将影响到上传环保部门的烟气数据准确性，降低了设备可用率。
由于样气的品质差，进入分析仪的样气含水和杂质多，导致分析仪测量传感器老化快、易损坏。反映到分析仪就是零点和满量程漂移大、测量不稳定，标定时测量值与标气值偏差大，数据不稳定，跳变大，精确度低，两次标定的时间间隔很短，否则无法保证测量数据的准确性，所以需经常标定。分析仪故障频繁，易损坏，维护工作量和成本都很大。分析仪测量数据异常导致上传到环保部门的烟气数据不准确，影响该厂的排污指标，对环保工作造成极大的负面影响。
经过对现有烟气监测系统进行全面的检测，通过上述分析发现主要问题是由该系统的样气处理单元引起，原有预处理设备无法完成对样气的处理功能，不能保证进入分析仪的样气是干燥、洁净的烟气，从而导致分析仪表老化损坏，造成分析仪测量不准，影响上传环保部门的烟气数据准确性。
3 改造方案及实施
根据该套系统存在的问题，结合调研结果和现场实际情况，为提高烟气样气品质、降低样气含水率、防止取样管路堵塞、减少设备腐蚀，决定对原样气处理单元进行重点改造。
改造具体项目如下：
更换原取样探头过滤器，采用过滤细度更小的过滤器（2μm 孔隙），过滤掉烟气中的粉尘和颗粒物，以保证进入样气管路的样气不含杂质，以免在管壁上结垢后堵塞取样管路。
在取样探头处加装电加热装置，不让样气冷凝，以免样气在探头处和取样管线内冷凝后阻塞管路。
因压缩空气的品质很差，含水含油很大，原先的空气过滤器不能满足过滤的要求，样气中含水率高跟它是有关系的，而且油份容易附着在探头上造成积灰，影响抽气量，严重时甚至无法抽下来空气。因此我们在取样探头反吹压缩空气管道上加装空气过滤器组件，该空气过滤器组件可以过滤掉压缩空气中的水份和油份，不让探头反吹时将压缩空气中的水和油吹入附着在取样探头内。
样气通过伴热管道进入分析柜，然后在此处增加一个大容积的积水罐，通过扩大气体体积，温度降低，可以冷凝掉一小部分水。
将原不锈钢气体过滤器更换为玻璃冷腔，该玻璃冷腔采用一进一出双排水方式，内部采用螺旋管道，增大了冷凝面积，冷凝效果很好。因为采用了玻璃材质的冷凝器，被腐蚀的情况也得到解决，杜绝了样气被空气污染。
冷凝效果增强后，冷凝水增多，原先的单泵定时排水不能满足需要，因此改用两台蠕动泵连续排水，不让液体在管道内积存，保证了样气品质。
最后在进入分析仪处加一个无菌换气过滤器，作为进入分析仪的最后一层保护，过滤掉剩余的微细颗粒物和水份，从而保证进入分析仪的样气干燥、洁净。
4改造效果
改造之后，首先取得的经济效益是十分可观的。自投产以来损坏的设备总价在30万元左右，改造单套CEMS系统的材料消耗只要两万余元，后续维护费用也只要每年一万元左右。
其次，改造之后系统出现故障的机率大幅降低，设备运行可靠性提高，由CEMS系统设备故障造成的环保数据异常的次数也是大幅减少，测量数据的精确度得到提高，准确的反映该厂污染物排放的情况，不再因环保数据不准确影响到该厂的环保指标和效益。
所有的改造工作都是围绕改善样气品质、保证分析仪可靠准确运行来做的。改造后样气的含水率显著减少，膜片过滤器湿度报警基本不再发生，样气中的水份基本都能通过冷凝器冷凝后排出。通过加热取样探头和取样管线，防止样气在探头和管道内冷凝后积液积垢堵塞管路，提高了设备可靠率。将原冷凝器更换为玻璃冷腔后，因玻璃能防止酸性腐蚀，原先冷凝器被腐蚀坏的情况也不再发生，而且冷凝面积的扩大，冷凝效果比以前大为提高，样气中的水份含量更少。两台蠕动泵连续排水也保证了冷凝器内不再积液。所有这些改造都极大的提高了样气的品质，保证了进入分析仪的样气干燥、洁净，防止腐蚀和损坏分析仪，减少了维护成本和工作量，提高了分析仪的使用寿命和测量精度，同时也满足了环保部门的要求。
参考文献：
[1] 梁国仑.气体分析——供给分析装置用的气体取样和输送设备[J].《低温与特气》,1983.
[2] 唐勤学，叶晓红.空气冷凝除湿装置在环境监测领域中的应用和问题探讨[J].《重庆环境科学》,2002
[3] 孙金栋,鲁国丽,贾力.新型烟气冷凝节能与脱硫装置研究[J].《环境工程学报》 ,2002
