氨法脱硫工艺CEMS问题分析与解决策略

祁晓晖 冯想红

西安航天源动力工程有限公司 陕西省西安市 710100

摘要：固定污染源排放系统又被称之为CEMS系统，常被用于烟气排放等环节的连续监测工作，是以也被相关工业部门叫做烟气排放连续监测系统。就我国工业发展情况分析，CEMS更多用于检测外排烟筒中的成分及浓度。氨法脱硫工艺是热电厂锅炉烟气排放中常用的脱硫模式，但在其应用过程中会出现大量的水含量高且含有气体的溶胶颗粒，再加上其本身具有的腐蚀性，妥善处理生成物成为CEMS系统的最新发展方向。但事实上，部分热电厂在应用CEMS进行氨法脱硫时常会出现测量数据异常的问题，破环整体测量工作的准确性。

关键词：氨法脱硫工艺；CEMS系统；问题分析与解决

引言：

氨法脱硫技术充分考虑到了气体与液体的特征，借助其相互传质传热以及化学反应的特点达到去除烟气中污染物的目的。我国使用的氨法脱硫技术并不统一，但多数应用也离不开下列化学反应：

SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃…（1）

（NH₄）₂SO₃+SO₂+H₂O=2NH₄HSO₃…（2）

NH₄HSO₃+NH₃=（NH₄）₂SO₃…（3）

（NH₄）₂SO₃+1/2O₂=（NH₄）₂SO4…（4）

2（NH₄）₂SO₃+2NO=2（NH₄）₂SO₄+N₂…（5）

氨法脱硫工艺流程分别由烟气吸收反应、吸收剂供给、硫酸铵分离、循环液循环、工艺水、压缩空气以及电气七大系统组成，而CEMS系统则是监测系统运行效果，保障脱硫效率的重要组成。

一、氨法脱硫工艺CEMS系统问题及解决措施

（一）采样管堵塞问题
当CEMS系统中出现采样预处理系统堵塞问题时，其相应的氧含量测量值将会明显升高。如不能，及时采取合适方法进行处理，将会影响到氨法脱硫工艺系统监测的最终效果。针对这一问题通常采用两种解决方式，热电厂工作人员还需结合自身经营发展情况，综合氨法脱硫工艺特征全面考虑，选取最佳问题解决方案。

（1）氨法脱硫工艺中涉及到硫酸铵的参与，而这一化学品拥有易溶于水的性质，在其溶于水的过程中会形成一定质量的硫酸铵结晶，当结晶总含量过大就会造成CEMS系统仪表采样管线的堵塞。这时工作人员可按照每周固定次数使用除盐水加压方式进行采样管线清洗，最低频率不能低于每周一次，结合自身热电厂的氨法脱硫工作实况，工作人员可适当增加每周润洗次数。

（2）使用CEMS系统对氨法脱硫工艺应用情况进行监测时，需要使用一体化采样管伴热管，半热管管线材质普遍为聚四氟乙烯。其中，⊄6管线负责采样，再由⊄8管线负责标定。但在实际应用过程中，热电厂工作人员可将两根管线作用进行交换，使其形成⊄8管线采样，⊄6管线标定的工作模式，从而实现采样管线内径扩张，使得一体化采样管伴热管流通能力明显增强，降低热电厂锅炉脱硫出口处⊄6管线折叠或堵塞问题的出现概率。

（二）二氧化硫回零问题
二氧化硫回零也是氨法脱硫CEMS监测工作中常见的应用问题，部分热电厂脱硫监测中还会出现二氧化硫长时间回零又突然身高，甚至飙升至超标范围的情况。热电厂工作人员还需针对这一问题进行深入思考，选取知识有效的解决方案。

（1）在烟气彻底冷凝之前，系统中的二氧化硫一直处于不断溶解与被铵盐吸附的状态，这是工作人员可向系统中添加磷酸来抑制二氧化硫的消耗。调查研究表明，当磷酸浓度为5％时，对二氧化硫消耗的抑制效果最佳。

（2）上文论述中提到过硫酸铵具有较强的水溶性，当其形成硫酸铵结晶时会造成采样管线的堵塞效果，除此之外，硫酸铵晶体还吸附系统中的二氧化硫，导致二氧化硫回流问题频发。这一问题的解决同样可采取除盐水加压润洗的方式，工作人员还需准确调节管线润洗频率，避免二氧化硫回零的同时，也降低管线堵塞问题发生概率^[1]。

二、氨法脱硫工艺CEMS系统综合改进方式

现阶段我国所应用的氨法脱硫工艺CEMS监测系统多数解决方式只能在短期时间内解决相关运行问题，但要想从根本角度避免上述问题的发生，还要将关注重点放在CEMS系统的创新研究方面。热电厂工作人员需根据氨法脱硫工艺CEMS监测系统出现的应用问题进行深入研究，寻找问题发生的根本原因。首先监测设备是否存在故障，判断数据失准，是否有设备问题引起；接着要充分分析氨法脱硫工艺的技术特征，结合出口烟气成分组成与特性，综合分析氨法脱硫工艺CEMS监测系统设备工作效率以及气路配置情况是否与实际监测流程具有较高的适配性。从多角度多层面进行故障分析后，工作人员可针对氨法脱硫工艺CEMS监测系统提出更加有效的改进方式，在实际应用过程中进行监测系统升级与改造，增强CEMS监测系统在氨法脱硫技术监测过程中的实用性，确保其在特殊工况下也能拥有良好的应用效果。CEMS-2000F系统是我国氨法脱硫工艺CEMS监测系统改进的成功案例，图2是经改进后的CEMS-2000F系统气路原理示意图，热电厂工作人员可以此为参考，进行系统改进。

图2 改进后CEMS-2000F系统气路原理示意图^[2]

1. 以上图为例，当样气从加热盒部分排出后会立即输送至降温冷凝系统，但考虑到氨法脱硫工艺的应用会使其尾部烟气中生成大量含水汽较多的气溶胶颗粒，受此影响，在样气降温冷凝阶段可能会出现降温过大的问题，如这一现象发生在进入散热井前，烟气中所蕴含的水汽与颗粒会出现冷凝结晶。过多的结晶使得气路阻力明显增加，严重时还会导致管路的堵塞，影响最终监测效果。是以在该气路管段设计过程中，工作人员还需采取有效保温措施，同时在最大可能条件下，限制管路长度，避免因管道过长导致样气温度流失。这一措施可有效将管道温度控制在合理范围内，避免因管路温度过低导致冷凝结晶，保障气路流通效果。

2. 再来是散热井设备的更新与升级，工作人员可使用水洗罐设备保障氨法脱硫工艺CEMS系统监测效果。传统型散热井设备普遍较小，虽然在一定程度上节约了成本与空间，但在抽气量较大的情况下无法保证设备降温冷凝效果，这也就导致降温冷凝除水能力受限，影响最终数据监测。仍以上图为例，该系统中更换了规格为高30cm、直径10cm的水洗罐，其内部冷却水的高度控制在24cm之内，进气管插入不能直触罐体底部，而应保持两厘米左右的间距，图2中的05即是这一设计理念的直接表现。当样气进入水洗罐冷却环节后，水洗罐会起到明显的降温水洗效果，在同样的条件下，水洗罐规格越大，其所具有的降温冷凝效果就越强，要想保证第一级降温冷凝效果，热电厂还需对水洗罐规格进行合理调整。

（3）高效干燥与冷凝是预处理系统工作能力的具体表现，这一环节工作质量也直接关系到为氧气与一氧化碳测量模块提供的样器是否干燥，纯度是否符合检测标准。工作人员可采取在真空隔膜泵出口处增设微型过滤器的方式对气体进行过滤，一般情况下也被称之为二级过滤，这样，经氨法脱硫工艺处理的样气进入分析仪时就具有了较强的干燥性，不仅有助于系统获取更高准确性的测量结果，也能减少气体对电化学传感器的损害，延长设备使用年限，在一定程度上起到成本控制效果。

结束语：

结合全文可知，CEMS系统在我国热电厂氨法脱硫技术应用过程中给发挥着至关重要的作用，工作人员还需充分意识到该系统应用的重要性，对其应用中存在的问题展开深入研究，分析其问题产生原因，探究更高效的解决方式，提高CEMS监测数据准确性，也为氨法脱硫工艺的应用提供质量保障。

参考文献：

[1]朱秀梅.氨法脱硫工艺CEMS问题分析与解决策略[J].仪器仪表用户,2021,28(01):101-103.

[2]贾勇.氨法脱硫氨逃逸和气溶胶对CEMS的影响及应对措施[J].科技创新与生产力,2020(03):48-50.