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CEMS在催化裂化装置烟气脱硫单元的典型故障分析与处理

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CEMS在催化裂化装置烟气脱硫单元的典型故障分析与处理

产品来源:风途科技 时间:2020-04-01 11:06:57

催化裂化装置的烟气烟尘全部通过烟气脱硫单元排入大气,对该单元进行实时稳定准确监控,能有效实现大气环境质量和污染物总量控制指标,并推进主要污染物减排,切实改善区域环境质量。本文烟气排放连续监测系统(Continuous Emission Monitoring System,CEMS) 的设计、日常运行参数、日常维护和几例典型故障的分析处理,意在为读者展现 CEMS 在日常维护的概貌,探讨CEMS现场实际应用的关注点,以保证系统的长周期稳定运行。

CEMS概况

装置 CEMS 采用山东风途科技集成的 CEMS,可以在线维护运行,连续监测 SO2、NOx、O2 浓度,颗粒物浓度,烟气流速、压力、温度等相关参数并统计排放率、排放总量等,能对测量到的数据进行有效管理。

整套系统能够与企业内部的 DCS 和环保部门的数据系统实时通信。

系统设计

CEMS系统由气态污染物( SO2、NOx 及 O2 等) 监测、颗粒物监测和烟气参数( 流速、压力及温度等) 监测 3 个子系统组成。气态污染物监测子系统采用 OMA-3000 分光光谱气体分析仪

测量 SO2、NOx 及 O2 等气体,该分析仪集成安装在烟脱塔底下的分析小屋内,采用独有的热湿法技术,利用紫外差分技术测量高温烟气中的 SO2、 NOx,系统内置氧化锆传感器测量氧含量。烟尘监测子系统采用 LDM-100激光粉尘仪,利用激光投射法测量烟气中粉尘的浓度。

烟气参数监测子系统包括烟气流速和烟气湿度的测量。烟气流速采用差压变送器测量( TPF 温压流一体化测量仪),通过测量烟气流动中的全压和静压,得到烟气的流速。中央单元接收所有设备的信号输出,通过内部的处理单元转换为工业现场经常使用的RS-485 信号与仪表间机柜内的工作站通信。

日常运行参数

在工艺状况稳定、仪表正常工作的情况下现场各项参数的数据范围见表 1。

参数 取值范围 量程
SO2 浓度/mg·m -3 0 ~20 0 ~286
NOx 浓度/ /mg·m -3 4 ~30 0 ~408
O2 浓度/% 2 ~6 0 ~25
粉尘浓度/mg·m -3 7 ~20 0 ~100
流速/m·s -1 12 ~19 0 ~40
温度/℃ 50 ~55 0 ~400

表 1 正常工况下各参数取值范围

在工作日每天正常巡检两次,节假日巡检一次。日常巡检内容包含伴热管外观检查、伴热温度检查,仪表外观检查日历史记录检查,每日数据检查,使用标准气( 瓶) 压力检查,监测站房相关附属设施( 空调、排风扇、照明、报警器及灭火器等)检查。仪表每月例行两次手动校准,两次标准气校验,一次人工监测比对,至少两次粉尘仪镜面擦拭处理,一次采样探头清洁检查。每 3 个月进行一次全量程校验,进行一次流速校正,一次粉尘仪校正。

典型故障分析与处理

CEMS定时反吹数据异常

按照公司的要求,第三方维护班组安排技术人员对 CEMS 反吹控制单元设置为每 4h 反吹一次。反吹持续时间为 10 ~ 14min,且在反吹时间段 CEMS 数据呈现数据保持状态。

采样探头反吹时,反吹气进入采样探头滤芯腔体内,在停止后会有一段空气进入伴热管而到达气体分析仪,数据会有波动。虽然采集软件有数据保持,在恢复动态数据显示后,却依然有部分氧含量( 9. 5% ~20. 0% ) 在 1 ~ 2min被采集到软件系统,从而引起二次参数( 如: 颗粒物折算、氮氧化物折算) 出现负值或者超标值。每天 6 次反吹,实时数据报表在反吹记录后有 3 条折算数据异常,平台数据也相应的出现该情况。

分析原因为: 系统周期性反吹,部分空气进入仪表,从而氧含量在历史曲线会周期性地峰值出现,时间 1min左右,导致折算数据异常。通过排查预处理系统管路,发现是反吹电磁阀在动作后,未及时关闭,或者关闭不严,导致漏气到伴热管路中,使气体参数折算数据超标。

处理措施为更换灵敏度高的两位式电磁阀,并定期进行校准。

CEMS 中 NOx 转化炉故障处理

某日 CEMS 中 NOx 出现数据跳变,在 1min 后恢复正常。

维保班组到现场进行手动反吹测试,发现分析仪 O2波动滞后,其他气体组分数据也出现灵敏度低、反吹变化特征不明显的情况,进而排查射流泵前端和后端的气路情况。首先清理了射流泵后端排气管、小屋外部流路,确定通畅。检查后端,打开加热盒检查并清洗过滤器,检查 NOx转化炉,发现进入转化炉的接口端负压很低。而后端负压明显,进而确定转化炉内部堵塞。用高纯氮气吹扫,气流量仍十分小。

将情况向管理人员汇报,结合其他现场经验判断为 NOx 转化炉内部堵塞,联系售后服务工程师讨论解决方案,拆下转化炉设备,尝试修复,发现 NOx 转化炉接头管路部分未堵塞,实为内部催化剂粉末物质或者化合物结晶体堵塞了气路。

由于 NOx 转化炉外壳焊死,现场无法拆解维修,目前只能暂时将伴热管进黑盒段跳过转化炉直接接入烟气进行测量。最终处理措施为联系厂家更换新的 NOx 转化炉,并定期拆下来进行反吹,以免堵塞。

CEMS 射流泵更换

CEMS 反吹气在置换过程中停留的时间逐渐变长,软件在保持状态过程中采集到了部分仪表风测量值,导致 SO2 /NOx /粉尘的折算数据出现短时间的异常。

分析原因为: CEMS 已投用连续运行两年,因催化烟气排放过程中带有少量催化剂,由于时间的积累,部分催化剂沉积在烟气采样管路中,造成采样管路的阻力增大。经过专业厂家技术人员现场分析和实验,决定尝试将原射流泵( 6L/min)更换为大流量射流泵( 7L/min) 来解决该类数据异常问题。

通过后期自动反吹数据波动情况来看,在更换大流量射流泵后,气室压力从 70. 0kPa 增大至 79. 5kPa,射流泵抽取力度加强,数据异常波动情况得到明显改善。

结束语

CEMS在催化裂化装置烟气脱硫单元的成功应用,实现了污染物排放的实时监测,且与环保部门实时通信,促进了企业的生存发展。笔者对该系统在使用过程中的一些典型故障进行分析和处理,尽可能地为维护人员提供有价值的信息,更好地为企业安全生产提供优质服务。

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