CEMS系统在烟气脱硫中的应用分析

王以平

摘要：烟气在线监测系统（CEMS）由样气采集、预处理器、在线分析仪（U23）及数据运算和传输四部分组成。实现对烟气中SO2、NOX、粉尘等污染物的分析和连续监测以及对数据的远程传输。本文以我厂80万吨/年重油催化裂化装置的烟气在线监测系统为例，着重介绍烟气在线监测系统在烟气脱硫中的应用。

关键词：CEMS;烟气脱硫;应用分析;措施

随着现代工业的日益发展，环境污染也越来越严重，尤其是化工企业排放的含硫较高的烟气对环境造成的污染。催化裂化装置催化剂再生形成的烟气中通常含有超标的SO2、NOX和粉尘，为了使烟气排放达到国家环保局规定的排放标准，本着从环境保护的角度，降低烟气中的SO2、NOX、粉尘等的含量，烟气脱硫是不可缺少的环节。炼化总厂催化装置脱硫系统采用湿法脱硫工艺流程，烟气经过碱液洗涤后SO2、粉尘等含量明显降低。烟气在线监测系统的正常、稳定、准确的运行是保证脱硫系统良好工作的基础，也是提高脱硫效率，提高脱硫剂利用率的有效方法。

一、工作原理

1.1采样单元

按照炼化总厂80万吨/年重油催化裂化装置的实际工况和技术要求，烟气监测系统的采样单元采用直接抽取加热法，主要由采样探头、伴热管线等配套装置组成。采样探头安装在烟囱的适当位置，采集烟道中的气体，并通过伴热管线将气体运送到机柜间的预处理器中，为防止因水蒸气凝结而吸附硫化物，堵塞管道，采样探头和取样管线都采用电伴热方式。

1.2 样气预处理单元

烟气经过采样探头、电加热采样管线和除水过滤器，由取样泵抽取至分析仪进行分析。由于样气的压力、温度、流量不稳定，且含水、含粉尘，不能满足仪表分析的要求，所以需对样气预处理。在预处理过程中，通过探头过滤器完成除尘，通过压缩机冷凝器对样气快速冷凝，通过蠕动泵将冷凝水排放来除水。

1.3 分析单元

用多组分气体分析仪（U23），对样气中所含气体组分进行分析。用非分散性红外线法来分析SO2、NOX的含量，用电化学法来测量O2含量。通过PLC 控制自动测量，完成相应的流路切换、采样泵运行及空气标定零点、自动吹扫的功能，也可手动标定零点及吹扫。

1.4数据采集处理系统

数据采集系统由PLC、软件包、计算机组成。数据采集处理系统所有控制点和输入信号都经过PLC处理后再通过软件包传输到车间DCS、集团公司、炼化板块和政府环保部门。

二、应用及存在的问题

2.1脱硫系统的应用

80万吨/年重油催化裂化装置再生烟气除尘脱硫设施采用JWGS技术，烟气以水平方式进入喷射文丘里管，文丘里管上部喷射循环碱性泥浆液，由于液体的抽吸、洗涤作用，烟气与循环液在喉管处剧烈混合，经扩散段后进入弯头处脱除SO2及固体颗粒物，从而达到脱硫的效果，这种脱硫工艺能有效地降低烟气中SO2和粉尘的含量，但该系统不具备脱除NOX的功能。

2.2烟气在线监测系统的影响因素

湿法脱硫工艺的应用，有效降低了烟气中SO2和烟尘的含量。在夏季因为环境气温高，烟气蒸发量大，在线监测分析仪运行良好。但进入秋冬季节后，环境温度低，特别是夜间温度在零度以下的时间长，烟气蒸发量小，导致烟气中的湿度大幅度增加，烟气中的水蒸气在低温环境下很容易在取样管路中凝结成水滴，由于烟气中的粉尘含量大，遇到水滴后容易结成块状物而堵塞取样管路。水滴中溶有亚硫酸和硝酸鹽等物质，这种带有腐蚀性的气体经过CEMS分析仪的探头时，对激光发出的红外光有折射和吸收的作用，长周期的运行在很大程度上会影响烟气监测在线系统工作的可靠性和分析值的准确性，甚至会对分析仪表的部件造成腐蚀。

2.3采取的有效措施

为了有效解决在线分析仪测量不准确和维护工作量大的负面影响，我们经过探索和研究，并采取相应的措施。原有的取样探杆是直径为DN20mm长度为1200mm钢管，为了达到减少取样管线内壁凝结水含量的目的，在原有的取样探杆外加装一套可以加热的套管装置，套管加热方式为220V电加热。通过电加热后，使取样探杆内的烟气温度达到150℃以上，高温烟气在取样管线内壁不易被凝结，最终使附着在取样管线内壁的二氧化硫的含量减小到最低状态。

2.4改造后的效果评价

加装探杆加热装置后，分析仪分析出的数据和化验室分析的数据进行了多次比对，比对结果在均在误差范围之内。烟气在线分析仪分析数据准确可靠，上传数据无超标现象，极大的消除了在线分析仪测量不准确和维护工作量大的屏障，确保了我厂烟气的合格排放。由此说明改造效果显著，达到了预计目的。

三 结束语

烟气在线监测系统的正常、稳定、准确的运行，极大的提高了炼化总厂催化装置自身的工艺生产安全，为及时改变工艺操作提供依据，同时也提高了烟气脱硫效率和脱硫剂的利用率，降低了能耗，减低大气污染，为环境保护起到了重要的作用。