全程校准NOX在线分析系统

CEMS系统概述

火电厂在燃烧煤炭时所排放出的烟气污染物中含粉尘、二氧化硫、氮氧化物，而 CEMS 系统可以根据上述污染物排放浓度和总量连续不断地进行全天24小时的监测。迄今为止，在低排放政资实施的大背景下，社会上的绝大多数火电厂正在加速内部低排放系统的构建，而烟气在线监测 CEMS 系统在其中是不可缺少的一项设备。


二、应用与研究

1、对冷干直抽法 CEMS 的研究

典型的冷干直抽法取样和预处理部分包括取样探头、取样伴热管线、过滤、除湿系统和取样泵等部分，其目的是给分析仪器提供连续的洁净(除尘)、干燥(除湿)、常温样气，确保分析仪长期连续稳定、准确可靠、少维护地协调运行，并延长其使用寿命。而作为火电厂低排放监测系统冷干直抽法 CEMS 除湿系统的主要作用是把烟气中的水蒸气给去除。现阶段普遍使用的是冷却除湿法，冷却除湿法需要在很短的时间内将水蒸气冷凝，从而避免烟气和冷凝水接触(但它的机理造成了冷凝水和 SO2 必然发生接触)。为l防止冷凝水结冰，其冷凝的温度一般来说维持在 3~5℃即可，冷却除湿法的主要形式为电子制冷和压缩机制冷。冷干直抽法 CEMS 预处理系统的主要的一个目的就是除湿。烟气在冷凝时会有冷凝水产生(普通热电厂的水含量为 8~15%)。但如果伴热管线加热效果下降，有冷凝水析出,或冷凝器制冷效果不好，样气中的水份未被分离而析出;或冷却仪的冷凝水蟠动泵管老化，致使冷凝水未能及时排出而被样气携带进入后续管道或仪器:另外在低温度比较低的情况下(冷凝器中)，SO2 的溶解度升高，低量程的 SO2 会溶解入冷凝水而造成监测分析的数据变小，甚至为零。

2、 应用改进

面对在高湿、低量程必定 发生二氧化硫溶入冷凝水的问题，目前为止存在两种方法可以规避或控制:(1)加注磷酸法，源自德国的烟气在线监测预处理系统,供应商考虑采用在整个伴热管线或在冷凝器中加注磷俊的方法来控制 ,NO<1000mg/Nm及 SO2<900mg/Nm 范围内二氧化硫在冷凝水中的溶解问题。机理是通过磷酸在水中电离出的 H离子，阻止 SO2 与水发生化学反应进而生成 HSO2，大程度确保只有少量的 二氧化硫落入冷凝水中。2Nafion 干燥管除湿法，通过 Nafion 膜选择性气态除湿的方式来从根本上解决冷凝水析出的问题，并且保留烟气中低量程的 SO2、NOX和 O2，有效确保分析的度和准确率。由于 Nafion干燥管没有机械运动部件，气态除湿且无冷凝水析出，因而与冷凝器相比具有明显的优势。

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。

紫外烟气连续监测系统采用冷干完全抽取+除水除尘预处理系统，结合紫外法气体分析仪，连续在线测量烟气中的SO₂、NO、NO₂等污染气体浓度，可通过增加非分散红外模块，连续在线测量烟气中的CO₂、CH₄ 、N₂O等温室气体浓度，同时可监测烟气参数（温度、压力、流速或流量、湿度、含氧量等），通过数据采集与传输装置将监测数据上传至环境管理部门。紫外吸收法对气态污染物进行分析，避免了水和粉尘以及碳氢化合物对分析仪的干扰。

火电

是否按小时均值判定超标：是

生产工序：锅炉

非正常情况达标判定要求：

（1）NOx的稳定运行达标判定期为机组启动后出力达到额定的50%开始到机组解列前出力降到额定的50%为止。在此期间外的启动和停机时段内的排放数据可不作为火电机组NOx达标判定依据。其中，启动时间原则上并网后不得超过4小时，如企业可提供一年以上在线监测数据等证明实际启动时间超过4小时的，可适当延长，高可延长至8小时；停机时间为1小时。对于电量不上网的自备电厂，冷启动不得超过4-5小时，热启动不得超过3-4小时，停机时间为1小时。

（2）若多台设施采用混合方式排放烟气，且其中一台处于启停时段，企业可提供烟气混合前各台设施有效监测数据的，按照企业提供数据进行达标判定。

造纸

是否按小时均值判定超标：是

生产工序：碱回收炉/石灰窑炉/焚烧炉/燃煤蒸汽锅炉

非正常情况达标判定要求：

（1）启动和停机时段内的排放数据可不作为废气达标判定依据，其中碱回收炉冷启动不超过8小时，不冲洗炉膛直接启动不超过5小时，停炉时间不超过4小时；石灰窑炉冷启动不超过24小时、热启动不超过6小时；焚烧炉冷启动时间不超过4小时，热启动时间不超过2小时，停炉时间不超过1小时，每年启动、停炉（含故障）时间累积不超过60小时；

豁免因子：颗粒物、二氧化硫、氮氧化物

（2）燃煤蒸汽锅炉如采用干（半干）法脱硫、脱硝措施，冷启动不超过1小时、热启动不超过0.5小时，不作为二氧化硫和氮氧化物达标判定的时段。

豁免因子：二氧化硫、氮氧化物