CEMS(煙氣在線監測系統)在火電廠應用中的重要性

　　1 CEMS系統的發展 
　　國外從上個世紀五六十年代開始，就在化工廠、水泥廠和燃煤電站等裝置煙氣在線監測系統以監控排放的污染物的濃度。能夠生產CEMS系統設備的廠家基本集中在英國、德國、美國和日本等發達國家，其生產標準也都以美國的EPA為基準。直到六十年代末，美國發現了熒光檢測技術，德國設計了不透明度光學系統，以及環境分析儀和現場分析儀的發明都為CEMS技術的成熟奠定了基礎。于是，第一臺CEMS設備誕生于1971年的美國。1975年，美國制定了嚴格的系統性能技術指標，對于某些工廠的排放源頭予以強制性安裝CEMS的規范，就此該系統才逐漸的普及開來。隨后1990年的清潔空氣的法案的修整、1995年的酸雨計劃、2003年的氮氧化物排污交易計劃、2009年的清潔空氣州際法等一系列的法案的出臺或者修整都在逐步的完善了美國乃至世界的CEMS的應用。 
　　2 CEMS系統工作原理 
　　CEMS（煙氣連續監測系統）用于連續自動監測固定污染源的污染物排放濃度。將儀器安裝在污染源上，實時測量監測污染物的排放濃度和排放量，同時，將監測的數據傳送到環保監控中心。該系統主要包括了4個子系統，分別是氣態污染物監測系統、顆粒污染物監測系統、煙氣排放參數測量系統、系統控制及數據采集系統。每一個子系統都有多種監測測量技術，技術不同，工作原理和過程不同。下面將以氣態污染物和顆粒污染物的監測為例，選擇一種方法作為代表進行分析。 
　　氣態污染物的監測采樣方式有，抽取采樣法和直接測量法，國內電廠主要使用直接測量法。直接測量法又分為點測量和線測量兩種。點測量是將傳感器安裝在探頭端部，探頭直接插入煙道內的污染物濃度。線測量是將傳感器和探頭直接安裝在煙道或者煙囪上，再利用光譜分析技術或者是激光技術來對被測物進行長距離直線型的在線測量。該項技術主要基于光譜學和光學，在CEMS系統中的使用占率約為10%。 
　　顆粒污染物的監測中的方法有濁度法和光散射法，光散射法是國內主要使用的方法，光學部分包括激光光源、功率控制、光電傳感、散射光接收部分。原理是激光器發出的650nm束以一個微小的角度射入排放源，激光束與煙塵粒子作用產生散射光，背向散射光通過接受系統進入傳感器轉變成電信號進行處理。 
　　3 CEMS系統在各個工廠中的應用 
　　CEMS系統的運用十分廣泛，主要集中在城市的工廠。包括化工廠、水泥廠、發電廠等會產生空氣污染物的單位。在石油化工廠中，CEMS系統主要安裝在硫磺回收生產裝置煙氣排放口、動力站鍋爐煙氣匯總排放口、催化裂化生產裝置煙氣排放口和常減壓生產裝置煙氣排放口。在這四個出口處對于污染氣體進行實時的監控。在水泥廠中，CEMS系統主要安裝在窯尾回轉窯引風機后煙道，對于在水泥生產過程中產生的煙塵，以及會污染環境的氣體進行在線監測。 
　　CEMS（煙氣在線監測系統）在火力發電廠中重要用于發電機組污染物排放的濃度的實時監控。主要是測量火電廠污染物中煙塵的濃度、二氧化硫的濃度、二氧化氮的濃度、氧的濃度等，以及煙氣的溫度、濕度、流量等。在火電廠中，CEMS系統主要運用在脫硫工程的監控和污染物排放過程的監控。國內的脫硫主要是濕法脫硫，是將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度后，結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴，再經過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。當二氧化硫的排放濃度較低時，則減少石灰石補給量。除了鍋爐內，還可以用于鍋爐尾部煙氣的脫硫。通常安裝2套CEMS系統對原煙氣和凈煙氣分別進行監測。 
　　4 CEMS系統在合肥第二發電廠的投運 
　　以合肥第二發電廠為例闡述CEMS系統在火電廠的投運中的具體效果。合肥第二發電廠建于1997年，是一所中外合資投建的以燃煤為原料的火力發電廠。脫硫CEMS系統改造工程，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，于2008年底開工建設，2009年09月先后通過168試運，30日通過環保驗收。 該發電廠除了給安徽合肥乃至周邊地區提供穩定的供電之外，還屢次獲得國內的重要獎項，是該行業的典范。在污染物排放的處理上依靠CEMS系統技術一直符合國家標準，對于合肥城市空氣質量和環境保護起到了重要作用。合肥第二發廠一期二期工程從開始運營至今，沒有在污染物的排放上遭到國家的處罰，一直都嚴格遵照并且符合國家火電廠廢氣排放標準，這其中，CEMS系統的運用具有十分重要的作用。并且運行多年一直很穩定，沒有出現問題，對于污染物濃度的監控極其穩定，不會造成嚴重的誤差。合肥多年來的空氣質量一直在改善當中，這和CEMS系統在相關工廠的裝配和運用有必然關系。 
　　5 CEMS系統在火電廠中的重要性 
　　隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的不斷加快，工業用電和生活用電的總需求越來越多，也就是需要更多的發電廠來發電。但是我國目前礙于能源結構的關系，傳統的火力發電廠仍然占據主要地位。火力發電廠帶來的最大的問題就是污染嚴重。我國的空氣質量每況愈下，尤其是北方，以煤炭燃料為主的城市，全年空氣質量不達標的天數占了絕大多數。所以這一問題已經到了必須解決的地步。CEMS（煙氣在線監測系統）的運用在一定程度有助于改善這一現狀。 
　　城市CEMS系統的使用的普及和常態化，可以正確的監測火電廠在發電過程中排放的污染源中污染物的濃度和總量，從而通過煙氣凈化裝置進行脫氮、脫硫、除塵等措施來降低乃至去除污染物濃度，達到排放標準，保護城市環境和空氣狀況。CEMS系統的重要作用就是監測控制，保證城市內所有的火電廠生產狀況都能夠在穩定的監控下進行，讓管理層全面的、正確的掌握污染源的排放狀況。有助于為環保單位的決策提供技術幫助和參考，為國家對排污企業的控制和收費提供依據，完全有利于生態城市的建設。 
　　CEMS系統按照測量方式劃分可以分為三類，分別是現場監測系統、抽取式監測系統和遙測系統。它打破了傳統的人力監測方式帶來的弊端，遠程監測節省了人力物力，同時也能保證監測質量。以計算機信息技術為基礎的監測系統在火電廠污染物排放濃度的監測中也規避了人力監測容易產生失誤的弊端，提高了監測結果的準確性。