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罗斯蒙特CEMS烟气排放连续监测系统

摘要:
环境保护事关国家的百年大计,其已被严肃地提到各行各业的议事日程。随着环境保护工作日益受到全社会的重视,CEMS 作为对固定源烟气排放污染物浓度的连续自动监测系统,也
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  环境保护事关国家的百年大计,其已被严肃地提到各行各业的议事日程。随着环境保护工作日益受到全社会的重视,CEMS 作为对固定源烟气排放污染物浓度的连续自动监测系统,也越来越得到用户的广泛使用。罗斯蒙特公司对烟气连续排放监测系统的应用有着非常丰富的经验,其所涉及的应用领域包括:电厂、公共设施工厂、危险废物焚烧炉、医院、蒸气锅炉和工业锅炉等,它为大气环境的质量管理提供了可靠的依据。

  一、 测量原理

  在烟气连续排放检测过程中,由于固定源烟气排放的污染物具有高浓度、高含尘、高温、高湿、强腐蚀、不稳定等特性,因此,给实际测量造成了一定的难度。无论是从烟道上取样,还是从烟囱上取样,一旦烟气离开了烟道或烟囱,进入取样探头,如不进行相应的技术处理,则由于烟气温度的下降(由原来的烟道或烟囱温度 150°C-300°C 降至 100°C 以下),将导致烟气中的水汽结露,灰尘与液态的水结合成粘稠状,造成采样管道堵塞,影响测量结果。针对这一测量难题,目前国际上有三种通用的烟气连续排放检测方法:直接测量法、稀释法(也称湿法)、抽取法(也称干法或伴热法)。

  直接测量法

  顾名思义,该方法是把所有分析部件均安装在烟囱上,既没有采样处理装置,也没有采样管线,结构比较简单。但是,该方法受到烟气温度的限制,使用维护不方便,并且,由于存在水分干扰,因而影响测量精度。这种方法在我们国家不是很适用。

  稀释法和抽取法在我国都有一定的用户,下面比较这两种方法的原理及各自的优、缺点。

  稀释法

  原理:该方法是将采样烟气用高纯度的稀释气稀释 100-250 倍,使样品气的露点温度迅速降到低于环境空气的温度,送至微量分析仪器进行分析,然后,将分析结果乘以稀释比系数(100-250),从而得到检测值。

  优点:•由于该方法检测过程中,没有除去水分,所以,测量结果为湿烟气中的数值,其符合美国的环保法规。•该方法不受烟气温度的限制。• 由于高纯度稀释气的稀释作用,降低了采样烟气的露点,所以,常温下,无需进行伴热处理,即可防止气样在传输和检测过程中,出现水汽结露和堵管现象。但是,在一些环境温度低于 0°C 的场合,特别是我国的北方地区,冬季仍需要进行伴热处理。

  缺点:•由于我国大气污染物排放标准中明确规定,所有污染物的排放浓度均指干烟气标态时的数值,所以,该方法不符合我国的环保法规。即使使用单独的水分仪进行水分修正,其修正值也存在一定的误差,而且,这样做无疑增加了投资成本和维护工作量。•由于采样烟气稀释后,要采用微量分析仪器进行分析检测,所以,对稀释探头和分析仪器的精度要求就相当高。而且,由于稀释作用,势必造成检测的灵敏度降低,系统测量误差增大。•系统运行时,要求连续使用高纯度的稀释气。一般是建议用户对环境空气进行净化、过滤处理后,用作稀释气。由于对稀释气的纯度要求比较高,绝对不能含有被测的气体组分(SO2、NOX等),所以,对空气净化装置的要求也必然很高,需要经常更换有关的净化过滤元件,因而提高了运行成本,增加了工作量。如果稀释气中含有被测组分,则由于稀释比系数的放大作用,将大大影响系统的测量精度。•由于烟气流量不确定,所以,稀释比也不确定。

  抽取法

  原理:采样探头将烟气取样后,首先经蒸汽伴热或者电伴热,使采样烟气在达到冷却器前,温度控制在 150°C-200°C,即控制在露点温度以上,然后送至地面控制系统柜,经过除尘、除水等样气预处理后,送常量分仪器进行分析检测。

  优点:•由于该方法检测过程中,去除了水分,所以,测量结果为干烟气中的数值,其符合我国的环保法规。•该方法不受烟气温度的限制。•用常量分析仪器进行检测,精度可靠。•控制系统可以放在便于操作、维护的地方。•无需稀释探头和稀释气,维护工作量小,维护成本降低。

  缺点:•要求使用蒸汽伴热或者电伴热,提高了运行成本。•如果伴热系统发生故障,容易造成堵管。•需要采样泵和采样处理设备。

  二、 采样处理系统组成

  采样处理系统由采样探头、伴热管线、泵、调压器、干燥器、过滤器、除尘器、流量表、释放阀、流量开关、压力表、水分检测器、标定装置及内部控制单元组成。

  其中采样探头为罗斯蒙特公司的专利产品,该探头在采集烟气的同时,将大部分的粉尘(2-5m 以上的颗粒)阻隔于过滤器以外。并且,探头和采样管线均被伴热,因而最大限度地避免了由于水汽结露造成的探头堵塞。此外,探头上还设计了可以选配的自动/手动反吹扫装置,由内部控制单元控制仪表用压缩空气或氮气,定期吹扫取样管路,防止取样管路的堵塞。该采样探头的工作温度可以高达 600°C,若采用钛材或哈氏合金,可以高达 1010°C。

  采样处理系统的作用是在保证分析仪器样气入口指标的前提下,对抽取法取来的烟气,SP 110A 烟气采样探头外形图进行除尘、除水、减温、减压、整流等处理,以便为后面分析仪器的正常使用提供合格的样气。

  CEMS(Continuous Emission Monitoring System),即烟气连续排放在线系统,是指对大气污染源排放的气态污染物、颗粒物的浓度和排放总量进行连续监测,并将数据数据实时上传至环保部门的成套系统。

  伴随着经济水平与环保意识的提高,各行各业对大气污染物的排放愈加重视,CEMS开始广泛使用于各行各业

  系统简介

  CEMS系统采用直接抽取法,主要包含气态污染物分析系统、粉尘颗粒物分析系统、烟气参数分析系统和数据处理系统四部分,可以在线监测粉尘颗粒物、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氧气(O2)、烟气温度、烟气压力、烟气流速等数据。

  其中,二氧化硫、氮氧化物采用NDIR非分光红外原理进行实时分析,氧含量采用机械哑铃式的顺磁原理进行分析。两种检测原理均可用标准气进行在线标定,确保数值的精准。粉尘颗粒物采用激光后向散射原理,直接在烟道内测量,具有相应迅速、使用方便的特点。

  根据客户需求,可以将检测数据进行处理、存储和远端上传,方便客户的处理与记录

  应用工艺点

  火力发电厂、垃圾焚化厂、水泥工业、化学工业、石油工业、钢铁企业、各种工业锅炉、各种工业窑炉,其它工业过程中产生污染气体的固定排放源。

  系统功能

  实时监测二氧化硫、氮氧化物、氧气、粉尘、烟气温度、压力、流速值。

  自带预处理系统和探头反吹系统,有效除去各类干扰因素,适合复杂工况。

  在线校准标定,无需拆卸。

  多样软件支持,实现各种数据处理功能。

  系统设计图

CEMS烟气连续排放在线监测系统

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