隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，煙氣排放問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重威脅。為了有效監(jiān)控和管理煙氣排放，工業(yè)煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文將探討工業(yè)煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，以確保其準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。



一、系統(tǒng)組成與設(shè)備要求



工業(yè)煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由采樣設(shè)備、分析儀器、數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及控制系統(tǒng)等組成。各組成部分需滿足以下技術(shù)要求：



采樣設(shè)備：采樣設(shè)備應(yīng)能夠有效地采集煙氣樣品，確保樣品的真實(shí)性和代表性。同時(shí)，采樣設(shè)備應(yīng)具有良好的密封性能，防止煙氣泄漏。

分析儀器：分析儀器應(yīng)具有高靈敏度和高準(zhǔn)確度，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量煙氣中的污染物濃度。此外，分析儀器應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠在各種環(huán)境條件下正常工作。

數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備：數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地收集和處理分析結(jié)果。同時(shí)，設(shè)備應(yīng)具備良好的人機(jī)交互界面，方便操作人員進(jìn)行操作。

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備應(yīng)能夠?qū)⑻幚砗蟮臄?shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。設(shè)備應(yīng)具備良好的抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)應(yīng)能夠有效地控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括采樣設(shè)備的啟停、分析儀器的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

CEMS系統(tǒng)概述

火電廠在燃燒煤炭時(shí)所排放出的煙氣污染物中含粉塵、二氧化硫、氮氧化物，而 CEMS 系統(tǒng)可以根據(jù)上述污染物排放濃度和總量連續(xù)不斷地進(jìn)行全天24小時(shí)的監(jiān)測(cè)。迄今為止，在低排放政資實(shí)施的大背景下，社會(huì)上的絕大多數(shù)火電廠正在加速內(nèi)部低排放系統(tǒng)的構(gòu)建，而煙氣在線監(jiān)測(cè) CEMS 系統(tǒng)在其中是不可缺少的一項(xiàng)設(shè)備。


二、應(yīng)用與研究

1、對(duì)冷干直抽法 CEMS 的研究

典型的冷干直抽法取樣和預(yù)處理部分包括取樣探頭、取樣伴熱管線、過(guò)濾、除濕系統(tǒng)和取樣泵等部分，其目的是給分析儀器提供連續(xù)的潔凈(除塵)、干燥(除濕)、常溫樣氣，確保分析儀長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠、少維護(hù)地協(xié)調(diào)運(yùn)行，并延長(zhǎng)其使用壽命。而作為火電廠低排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)冷干直抽法 CEMS 除濕系統(tǒng)的主要作用是把煙氣中的水蒸氣給去除?，F(xiàn)階段普遍使用的是冷卻除濕法，冷卻除濕法需要在很短的時(shí)間內(nèi)將水蒸氣冷凝，從而避免煙氣和冷凝水接觸(但它的機(jī)理造成了冷凝水和 SO2 必然發(fā)生接觸)。為l防止冷凝水結(jié)冰，其冷凝的溫度一般來(lái)說(shuō)維持在 3~5℃即可，冷卻除濕法的主要形式為電子制冷和壓縮機(jī)制冷。冷干直抽法 CEMS 預(yù)處理系統(tǒng)的主要的一個(gè)目的就是除濕。煙氣在冷凝時(shí)會(huì)有冷凝水產(chǎn)生(普通熱電廠的水含量為 8~15%)。但如果伴熱管線加熱效果下降，有冷凝水析出,或冷凝器制冷效果不好，樣氣中的水份未被分離而析出;或冷卻儀的冷凝水蟠動(dòng)泵管老化，致使冷凝水未能及時(shí)排出而被樣氣攜帶進(jìn)入后續(xù)管道或儀器:另外在低溫度比較低的情況下(冷凝器中)，SO2 的溶解度升高，低量程的 SO2 會(huì)溶解入冷凝水而造成監(jiān)測(cè)分析的數(shù)據(jù)變小，甚至為零。

2、 應(yīng)用改進(jìn)

面對(duì)在高濕、低量程必定 發(fā)生二氧化硫溶入冷凝水的問(wèn)題，目前為止存在兩種方法可以規(guī)避或控制:(1)加注磷酸法，源自德國(guó)的煙氣在線監(jiān)測(cè)預(yù)處理系統(tǒng),供應(yīng)商考慮采用在整個(gè)伴熱管線或在冷凝器中加注磷俊的方法來(lái)控制 ,NO<1000mg/Nm及 SO2<900mg/Nm 范圍內(nèi)二氧化硫在冷凝水中的溶解問(wèn)題。機(jī)理是通過(guò)磷酸在水中電離出的 H離子，阻止 SO2 與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而生成 HSO2，大程度確保只有少量的 二氧化硫落入冷凝水中。2Nafion 干燥管除濕法，通過(guò) Nafion 膜選擇性氣態(tài)除濕的方式來(lái)從根本上解決冷凝水析出的問(wèn)題，并且保留煙氣中低量程的 SO2、NOX和 O2，有效確保分析的度和準(zhǔn)確率。由于 Nafion干燥管沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，氣態(tài)除濕且無(wú)冷凝水析出，因而與冷凝器相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

低排放是指鍋爐尾部經(jīng)環(huán)保治理后，在6%含氧量情況下，相關(guān)氣態(tài)污染物排放濃度實(shí)現(xiàn)：NOx≤50mg/m3、S02≤35mg/m3、煙塵≤10mg/m3。許多燃煤鍋爐經(jīng)環(huán)保升級(jí)改造后，尾部煙氣中相關(guān)氣態(tài)污染物已滿足低排放要求，但原有CEMS系統(tǒng)仍繼續(xù)保留使用。為適應(yīng)日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求，近年來(lái)眾多燃煤鍋爐積極開(kāi)展環(huán)保升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)鍋爐尾部煙氣中煙塵、SO2、NOx等氣態(tài)污染物“低排放”。文章通過(guò)對(duì)比幾種應(yīng)用于二氧化硫、氮氧化物和煙塵的典型監(jiān)測(cè)技術(shù)，提出了適用于低排放改造的煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化配置方案。

煙氣預(yù)處理技術(shù)
基于非分散紅外/紫外吸收法技術(shù)的CEMS系統(tǒng)多數(shù)采用直抽法取樣，為防止系統(tǒng)堵塞和水分對(duì)測(cè)量的干擾，需要對(duì)煙氣進(jìn)行除塵和除水處理。預(yù)處理裝置的效果直接影響CMES的整體性能，通常以處理后的煙氣露點(diǎn)作為重要指標(biāo)來(lái)判定預(yù)處理的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，“過(guò)濾+冷凝”的預(yù)處理方式較為廣泛。其中煙氣過(guò)濾除塵技術(shù)較為成熟，常用的有金屬濾芯、陶瓷燒結(jié)濾芯和膜式過(guò)濾器。煙氣冷凝除水技術(shù)較為常用的有壓縮機(jī)冷凝和半導(dǎo)體冷凝，可將煙氣露點(diǎn)干燥至5℃。新興技術(shù)中有高分子膜式滲透除水技術(shù)，采用高分子聚合親水材料，具有高選擇性除水性能，不改變煙氣中SO2和NOX污染物因子成份，可將煙氣露點(diǎn)干燥至-5℃以下。

紫外煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用冷干完全抽取+除水除塵預(yù)處理系統(tǒng)，結(jié)合紫外法氣體分析儀，連續(xù)在線測(cè)量煙氣中的SO?、NO、NO?等污染氣體濃度，可通過(guò)增加非分散紅外模塊，連續(xù)在線測(cè)量煙氣中的CO?、CH? 、N?O等溫室氣體濃度，同時(shí)可監(jiān)測(cè)煙氣參數(shù)（溫度、壓力、流速或流量、濕度、含氧量等），通過(guò)數(shù)據(jù)采集與傳輸裝置將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至環(huán)境管理部門。紫外吸收法對(duì)氣態(tài)污染物進(jìn)行分析，避免了水和粉塵以及碳?xì)浠衔飳?duì)分析儀的干擾。

燒結(jié)/球團(tuán)/燃煤鍋爐

是否按小時(shí)均值判定超標(biāo)：是

生產(chǎn)工序：堿回收爐/石灰窯爐/焚燒爐/燃煤蒸汽鍋爐

非正常情況達(dá)標(biāo)判定要求：

（1）鋼鐵工業(yè)排污單位非正常排放指燒結(jié)機(jī)、球團(tuán)焙燒設(shè)施、燃煤鍋爐等設(shè)施啟停機(jī)、設(shè)備故障、檢維修等情況下的排放。

（2）鋼鐵工業(yè)排污單位中，對(duì)于采用脫硝措施的燒結(jié)機(jī)/球團(tuán)焙燒設(shè)施，啟動(dòng)8小時(shí)不作為氮氧化物合規(guī)判定時(shí)段。

（3）對(duì)于采用脫硝措施的燃煤鍋爐，冷啟動(dòng)1小時(shí)、熱啟動(dòng)0.5小時(shí)不作為氮氧化物合規(guī)判定時(shí)段。

豁免因子：氮氧化物