解决水泥行业CEMS出现测试数据长期为“0”及全程标定超标问题

    水泥行业是继热电、钢铁行业后，全面实行超低排放的行业。目前，河北、安徽、河南都颁布了水泥行业超低排放大气排放标准。水泥行业超低排放主要关注的是窑尾尾气治理后的排放。因水泥窑炉生产工艺特殊，烟气本身参与了窑炉内水泥反应的传热、传质过程；加之烟气治理，造成了水泥窑尾烟气的特殊性，给目前在用的冷干直抽法CEMS造成了诸多问题，而这些问题主要集中在CEMS的预处理部分。
    山东新泽仪器有限公司集多年研发和应用经验，推出了TK-1000烟气在线监测系统整体解决方案，可以较好的满足国家、地方相关标准对CEMS预处理的要求。

    水泥行业超低排放标准简述
    水泥行业超低排放主要是针对窑尾尾气治理后的排放。目前超低排放基本控制颗粒物在10mg/m3，SO2基本在35-50mg/m3，NOx在100mg/m3以内。另外，无论是采用何种脱硝工艺，要求总排烟气的氨逃逸量低于8mg/m3。
    下表1是国标及地方标准相关水泥窑炉（及窑尾余热利用系统）大气污染物排放限值的比较。

    水泥窑炉尾气经环保设施治理后，遵照国家法规的强制要求，必须要在排放口安装CEMS进行连续的烟气在线监测，以确保处理后的排放烟气中污染物浓度满足国家及地方的排放标准。

    冷干直抽法CEMS预处理的问题分析
    目前在水泥行业超过90%的CEMS为直接抽取法，其中应用较多的是冷干直抽法。无论哪种方法，都因为窑尾尾气比较复杂，诸如含湿较高、SO2浓度低、氨逃逸浓度较高等，导致CEMS发生较多问题：如SO2测试数据失真，或长期显示为“0”；系统全程标定无法达标；CEMS分析仪漂移较大，需要频繁标定等等，给运维公司和企业的环保部门造成了极大的压力，并涉嫌数据造假；污染源数据失真，和大气站监测数据逻辑不符，给环保监管部门也造成了很大的挑战。
    CEMS出现诸如此类的问题，其主要来源就是用于除湿等的预处理系统不能很好的满足目前复杂、高湿的水泥尾气。以下就冷干直抽法CEMS预处理最主要的两大问题进行分析：

    2.1冷凝水问题
    冷凝水问题是所有冷干直抽法CEMS系统最主要的问题之一。
    伴热管线通常采用电伴热，但伴热管在使用一定时间后其加热效果会下降，在冷点会析出冷凝水；另外，通常伴热管线只连接到CEMS小屋内的控制机柜，但机柜内有部分样气管线没有伴热，目的就是通过CEMS小屋的室温进行自然降温，在裸露的管线内必然发生冷凝。而冷凝器除湿，则就是对尾气降温到3-5℃，使得尾气中的气态水冷凝析出并通过蠕动泵排出，从而降低尾气的含水率，使之适合分析仪检测。
    窑炉尾气中被测易溶性气体，例如SO2、NO2等，会溶于冷凝水（无论是伴热管冷点析出的冷凝水，还是冷凝器中的冷凝水）而生成相应的酸，从而导致目标酸性气体的浓度测量值比实际值低，严重时还会发生测试值长期为“0”的问题；因为SO2溶入冷凝水，从而导致SO2浓度降低，并延长SO2的响应时间，会导致系统全程SO2标定T90时间超过允许标准。而相应的酸具有较强的腐蚀性，会严重腐蚀分析仪的气室和气路中其它的金属部件，从而提高了CEMS系统的维护成本和设备更换成本。
    在现有的CEMS系统中，通常采用提高伴热温度避免冷点的发生；冷凝器采用压缩机双级制冷；定期检查、更换蠕动泵管等方式来缓解冷凝水问题。但冷凝水析出的问题是很难避免的，如SO2溶入冷凝水而导致分析误差的问题。

    2.2逃逸氨问题
    随着SNCR和SCR在水泥窑尾尾气治理中的普遍实施，如运行不正常会产生氨逃逸和亚硫酸铵气溶胶二次污染（就是统称的铵盐结晶）问题。氨气是在SNCR及SCR脱硝反应器的上游烟气中加入的，为了确保脱硝效率，通常会过量喷氨，以降低排放烟气中NOx的浓度。高浓度的氨逃逸进入大气，会发生气溶胶反应，直接贡献PM2.5，且会直接对人的呼吸系统造成损害。因此更新的地方标准要求水泥窑窑尾的的氨排放浓度严格控制在≤8mg/m3。
    铵盐结晶会导致CEMS监测分析结果出现误差，提高了实际的脱硫和脱硝效率（在CEMS内发生了二次的假脱硫或假脱硝），造成SO2或NOx测试数据偏低或测试值偏低的问题，并延长NOx和SO2的分析响应时间，导致系统全程NOx和SO2标定T90时间超过允许标准。
    另外，铵盐结晶会堵塞取样管线，降低CEMS冷凝器的冷凝效率，严重的会污染分析仪光学镜片和分析仪气室，导致CEMS出现诸多问题，大大增加了CEMS运维人员的工作强度。

    山东新泽仪器有限公司是专业从事环境监测、气体分析仪表的研发、生产、设计、销售、运营及维护的高新技术企业。公司主要产品有超低烟气连续监测系统（CEMS）、烟气连续监测系统（CEMS）、超低抽取式粉尘仪（激光向前散射法）、VOCs在线监测系统（FID原理）、TVOCs在线监测系统（PID原理）、气相色谱仪、烟气分析仪、粉尘仪（激光向后散射法）、氨逃逸在线监测设备、窑炉气体分析系统、冶金行业气体分析系统、煤化工分析系统、水泥窑气体分析系统、焦炉煤气氧分析系统、化工行业气体分析系统、空分行业气体分析系统、医用氧分析仪等。公司可向广大客户提供高性价比的CEMS成套方案、VOCs成套方案、氨逃逸成套方案等产品，同时提供安装、调试、运维等服务。