CEMS在催化裂化裝置煙氣脫硫單元的典型故障分析與處理

催化裂化裝置的煙氣煙塵全部通過煙氣脫硫單元排入大氣，對該單元進行實時穩定準確監控，能有效實現大氣環境質量和污染物總量控制指標，并推進主要污染物減排，切實改善區域環境質量。本文煙氣排放連續監測系統(Continuous Emission Monitoring System，CEMS) 的設計、日常運行參數、日常維護和幾例典型故障的分析處理，意在為讀者展現 CEMS 在日常維護的概貌，探討CEMS現場實際應用的關注點，以保證系統的長周期穩定運行。

CEMS概況

裝置 CEMS 采用山東風途科技集成的 CEMS，可以在線維護運行，連續監測 SO2、NOx、O2 濃度，顆粒物濃度，煙氣流速、壓力、溫度等相關參數并統計排放率、排放總量等，能對測量到的數據進行有效管理。

整套系統能夠與企業內部的 DCS 和環保部門的數據系統實時通信。

系統設計

CEMS系統由氣態污染物( SO2、NOx 及 O2 等) 監測、顆粒物監測和煙氣參數( 流速、壓力及溫度等) 監測 3 個子系統組成。氣態污染物監測子系統采用 OMA-3000 分光光譜氣體分析儀

測量 SO2、NOx 及 O2 等氣體，該分析儀集成安裝在煙脫塔底下的分析小屋內，采用獨有的熱濕法技術，利用紫外差分技術測量高溫煙氣中的 SO2、 NOx，系統內置氧化鋯傳感器測量氧含量。煙塵監測子系統采用 LDM-100激光粉塵儀，利用激光投射法測量煙氣中粉塵的濃度。

煙氣參數監測子系統包括煙氣流速和煙氣濕度的測量。煙氣流速采用差壓變送器測量( TPF 溫壓流一體化測量儀)，通過測量煙氣流動中的全壓和靜壓，得到煙氣的流速。中央單元接收所有設備的信號輸出，通過內部的處理單元轉換為工業現場經常使用的ＲS-485 信號與儀表間機柜內的工作站通信。

日常運行參數

在工藝狀況穩定、儀表正常工作的情況下現場各項參數的數據范圍見表 1。

表 1 正常工況下各參數取值范圍

在工作日每天正常巡檢兩次，節假日巡檢一次。日常巡檢內容包含伴熱管外觀檢查、伴熱溫度檢查，儀表外觀檢查日歷史記錄檢查，每日數據檢查，使用標準氣( 瓶) 壓力檢查，監測站房相關附屬設施( 空調、排風扇、照明、報警器及滅火器等)檢查。儀表每月例行兩次手動校準，兩次標準氣校驗，一次人工監測比對，至少兩次粉塵儀鏡面擦拭處理，一次采樣探頭清潔檢查。每 3 個月進行一次全量程校驗，進行一次流速校正，一次粉塵儀校正。

典型故障分析與處理

CEMS定時反吹數據異常

按照公司的要求，第三方維護班組安排技術人員對 CEMS 反吹控制單元設置為每 4h 反吹一次。反吹持續時間為 10 ～ 14min，且在反吹時間段 CEMS 數據呈現數據保持狀態。

采樣探頭反吹時，反吹氣進入采樣探頭濾芯腔體內，在停止后會有一段空氣進入伴熱管而到達氣體分析儀，數據會有波動。雖然采集軟件有數據保持，在恢復動態數據顯示后，卻依然有部分氧含量( 9． 5% ～20． 0% ) 在 1 ～ 2min被采集到軟件系統，從而引起二次參數( 如: 顆粒物折算、氮氧化物折算) 出現負值或者超標值。每天 6 次反吹，實時數據報表在反吹記錄后有 3 條折算數據異常，平臺數據也相應的出現該情況。

分析原因為: 系統周期性反吹，部分空氣進入儀表，從而氧含量在歷史曲線會周期性地峰值出現，時間 1min左右，導致折算數據異常。通過排查預處理系統管路，發現是反吹電磁閥在動作后，未及時關閉，或者關閉不嚴，導致漏氣到伴熱管路中，使氣體參數折算數據超標。

處理措施為更換靈敏度高的兩位式電磁閥，并定期進行校準。

CEMS 中 NOx 轉化爐故障處理

某日 CEMS 中 NOx 出現數據跳變，在 1min 后恢復正常。

維保班組到現場進行手動反吹測試，發現分析儀 O2波動滯后，其他氣體組分數據也出現靈敏度低、反吹變化特征不明顯的情況，進而排查射流泵前端和后端的氣路情況。首先清理了射流泵后端排氣管、小屋外部流路，確定通暢。檢查后端，打開加熱盒檢查并清洗過濾器，檢查 NOx轉化爐，發現進入轉化爐的接口端負壓很低。而后端負壓明顯，進而確定轉化爐內部堵塞。用高純氮氣吹掃，氣流量仍十分小。

將情況向管理人員匯報，結合其他現場經驗判斷為 NOx 轉化爐內部堵塞，聯系售后服務工程師討論解決方案，拆下轉化爐設備，嘗試修復，發現 NOx 轉化爐接頭管路部分未堵塞，實為內部催化劑粉末物質或者化合物結晶體堵塞了氣路。

由于 NOx 轉化爐外殼焊死，現場無法拆解維修，目前只能暫時將伴熱管進黑盒段跳過轉化爐直接接入煙氣進行測量。最終處理措施為聯系廠家更換新的 NOx 轉化爐，并定期拆下來進行反吹，以免堵塞。

CEMS 射流泵更換

CEMS 反吹氣在置換過程中停留的時間逐漸變長，軟件在保持狀態過程中采集到了部分儀表風測量值，導致 SO2 /NOx /粉塵的折算數據出現短時間的異常。

分析原因為: CEMS 已投用連續運行兩年，因催化煙氣排放過程中帶有少量催化劑，由于時間的積累，部分催化劑沉積在煙氣采樣管路中，造成采樣管路的阻力增大。經過專業廠家技術人員現場分析和實驗，決定嘗試將原射流泵( 6L/min)更換為大流量射流泵( 7L/min) 來解決該類數據異常問題。

通過后期自動反吹數據波動情況來看，在更換大流量射流泵后，氣室壓力從 70． 0kPa 增大至 79． 5kPa，射流泵抽取力度加強，數據異常波動情況得到明顯改善。

結束語

CEMS在催化裂化裝置煙氣脫硫單元的成功應用，實現了污染物排放的實時監測，且與環保部門實時通信，促進了企業的生存發展。筆者對該系統在使用過程中的一些典型故障進行分析和處理，盡可能地為維護人員提供有價值的信息，更好地為企業安全生產提供優質服務。