低标准CEMS烟气连续排放监测系统

随着工业化的快速发展，烟气排放问题日益严重，对环境和人类健康造成了严重威胁。为了有效监控和管理烟气排放，工业烟气在线监测系统应运而生。本文将探讨工业烟气在线监测系统的技术要求和标准，以确保其准确、稳定、可靠地运行。



一、系统组成与设备要求



工业烟气在线监测系统主要由采样设备、分析仪器、数据采集和处理设备、数据传输设备以及控制系统等组成。各组成部分需满足以下技术要求：



采样设备：采样设备应能够有效地采集烟气样品，确保样品的真实性和代表性。同时，采样设备应具有良好的密封性能，防止烟气泄漏。

分析仪器：分析仪器应具有高灵敏度和高准确度，能够准确地测量烟气中的污染物浓度。此外，分析仪器应具备良好的稳定性和可靠性，能够在各种环境条件下正常工作。

数据采集和处理设备：数据采集和处理设备应能够实时、准确地收集和处理分析结果。同时，设备应具备良好的人机交互界面，方便操作人员进行操作。

数据传输设备：数据传输设备应能够将处理后的数据快速、准确地发送到远程监控中心。设备应具备良好的抗干扰能力，确保数据的准确性和完整性。

控制系统：控制系统应能够有效地控制整个系统的运行，包括采样设备的启停、分析仪器的工作状态、数据采集和处理设备的运行状态等。

为确保工业烟气在线监测系统的准确性和可靠性，以下是一些关键的技术规范与标准：



准确性：监测系统的测量结果应准确可靠，误差控制在允许范围内。系统应满足国家和地方法规对排放浓度的要求，确保测量结果的准确性和可比性。

稳定性：系统应具有稳定的性能，能够长时间运行而不出现故障。各组成部分应具备良好的稳定性和可靠性，确保系统的长期稳定运行。

实时性：系统应能够实时反映废气排放状况，为企业提供及时的数据支持。通过实时监测和数据分析，企业可以及时调整生产工艺和设备，降低污染物排放。

可靠性：系统应具有高可靠性，能够抵御各种环境因素的影响。在恶劣的工作环境下，系统仍能保持稳定运行，提供准确的监测数据。

易用性：系统应易于操作和维护，方便企业使用。通过简化操作流程和提供直观的用户界面，降低操作人员的技术门槛，提高系统的易用性。



三、校准和质量控制



为确保监测系统的准确性和可靠性，系统应具备校准和质量控制的功能。定期进行校准和验证，确保测量结果的准确性和可靠性。此外，系统还应具备自动校准和故障诊断功能，及时发现和修复设备故障，系统的稳定运行。



四、数据报告和记录



监测系统应能够生成完整的监测报告和记录，包括监测数据、设备状态、校准记录等。这些数据和记录对于评估系统性能、查找问题原因以及制定改进措施具有重要意义。同时，数据报告和记录也有助于满足法规要求，为企业提供合规证明。

低排放是指锅炉尾部经环保治理后，在6%含氧量情况下，相关气态污染物排放浓度实现：NOx≤50mg/m3、S02≤35mg/m3、烟尘≤10mg/m3。许多燃煤锅炉经环保升级改造后，尾部烟气中相关气态污染物已满足低排放要求，但原有CEMS系统仍继续保留使用。为适应日趋严格的环保要求，近年来众多燃煤锅炉积极开展环保升级改造，实现锅炉尾部烟气中烟尘、SO2、NOx等气态污染物“低排放”。文章通过对比几种应用于二氧化硫、氮氧化物和烟尘的典型监测技术，提出了适用于低排放改造的烟气在线监测系统优化配置方案。

火电厂烟气在线监测技术现状
1.非分散红外/紫外吸收法SO2和NOX监测技术
“十一五”和“十二五”期间，国内在脱硫和脱硝上应用为广泛的是非分散红外吸收法监测技术，有少部分紫外吸收技术。这类技术是基于朗伯-比尔（Lambert-Beer）吸收定律的光谱吸收技术，其基本分析原理是：当光通过待测气体时，气体分子会吸收特定波长的光，可通过测定光被介质吸收的辐射强度计算出气体浓度。
2.紫外荧光法SO2监测技术
紫外荧光法基于分子发光技术，在一定条件下，SO2气体分子吸收波长为190～230nm，紫外线能量成为激发态分子，激发态的SO2分子不稳定，瞬间返回基态，发射出波长为330nm的特征荧光。在浓度较低时，特征荧光的强度与SO2浓度成线性关系，即可通过检测荧光强度计算SO2浓度。
3.化学发光法NOX监测技术
化学发光法是在一定条件下，NO与过量的O3发生反应，产生激发态的NO2。激发态NO2返回基态时，会产生波长为900nm的近红外荧光。在浓度较低情况下，NO与O3充分反映发出的光强度与NO浓度成线性关系，即可通过检测化学发光强度计算NO浓度。

烟尘监测技术
1.光透射法烟尘监测技术。光透射法技术基于朗伯-比尔定律，即光穿过含尘烟气时透过率与烟尘浓度呈指数下降关系。在实际应用中有单光程和双光程两种类型的仪器，光透射法的准确性受颗粒物粒径分布影响较大，且灵敏度不高，一般用于烟尘浓度高（大于300mg/m3）、烟道直径大且烟气湿度低的工况。
.光散射法烟尘监测技术。光照射在烟尘上时会被烟尘吸收和散射，散射光偏离光入射的路径，散射光强度与烟尘粒径和入射光波长有关，光散射法就是采用测量散射光强度来监测烟尘浓度的。在实际应用中有前向散射、后向散射和边向散射三种类型。该技术灵敏度高，能够测量低至0.1mg/m3的烟尘浓度，低量程可达到0-5mg/m3，适用于烟尘浓度低、烟道直径小的情况。但该技术同样容易受水汽影响，不适宜烟气湿度高的工况。
3.电荷法烟尘监测技术。所有烟尘颗粒均带有电荷，颗粒物接触或摩擦时将产生电荷交换，电荷法就是用电绝缘传感探针测量探头和附近气流或直接与探头碰撞的颗粒物之间的电荷交换来测量烟尘浓度的。该技术除受烟尘粒径变化、组分变化和烟气湿度影响外，还受烟气流速影响，主要用于布袋除尘的泄漏检测和报警等定性测量，少在CEMS中应用。
4.β射线吸收法烟尘监测技术。β射线具有一定穿透力，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收物质厚度的增加逐渐减弱，通过测量穿过物质前后的β射线强度，即可得出吸收物质的浓度。该技术基于抽取式测量方式，不受烟尘粒径分布、折射系数、组分变化、烟气湿度等影响，可用于烟尘浓度低、烟气湿度大的工况。但抽取式测量属于点测量，不适合烟气流速变化大、烟尘浓度分层的场所。

烟气预处理技术
基于非分散红外/紫外吸收法技术的CEMS系统多数采用直抽法取样，为防止系统堵塞和水分对测量的干扰，需要对烟气进行除尘和除水处理。预处理装置的效果直接影响CMES的整体性能，通常以处理后的烟气露点作为重要指标来判定预处理的性能。在实际应用中，“过滤+冷凝”的预处理方式较为广泛。其中烟气过滤除尘技术较为成熟，常用的有金属滤芯、陶瓷烧结滤芯和膜式过滤器。烟气冷凝除水技术较为常用的有压缩机冷凝和半导体冷凝，可将烟气露点干燥至5℃。新兴技术中有高分子膜式渗透除水技术，采用高分子聚合亲水材料，具有高选择性除水性能，不改变烟气中SO2和NOX污染物因子成份，可将烟气露点干燥至-5℃以下。