超低改造CEMS煙氣在線分析系統(tǒng)

煙氣排放是環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分，直接關(guān)系到空氣質(zhì)量和生態(tài)健康。為了滿足環(huán)保要求，煙氣CEMS在線監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)過程，實(shí)時(shí)監(jiān)測和監(jiān)控?zé)煔馀欧?。然而，在?shí)際運(yùn)行中，煙氣CEMS在線監(jiān)測系統(tǒng)可能會遇到各種問題。本文將匯總并分析這些常見問題，同時(shí)提出相應(yīng)的規(guī)范要求和核查方法，以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
采樣和預(yù)處理單元




1.1采樣點(diǎn)位



常見問題1：

流速和顆粒物采樣點(diǎn)位于煙道彎頭、閥門、變徑管處、彎道或前后直管段不足。

影響：

這些位置流場不穩(wěn)定，流速和顆粒物濃度無規(guī)律劇烈波動(dòng)。

規(guī)范要求：

1.應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段和煙道負(fù)壓區(qū)域。

2.距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍煙道直徑，距上述部件上游方向不小于兩倍煙道直徑處（HJ/T75—2007）。

核查方法：

現(xiàn)場觀察。

備注：采樣點(diǎn)位對氣態(tài)污染物的影響較小，但也應(yīng)盡量滿足HJ/T75—2007規(guī)范中“距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于兩倍煙道直徑，以及距上述部件上游方向不小于0.5倍煙道直徑處”的要求。

常見問題2：

采樣點(diǎn)設(shè)置在凈煙道，但旁路煙道未安裝煙氣流量和煙溫監(jiān)測裝置。

影響：

旁路開啟情況無法有效監(jiān)控。

規(guī)范要求：

1.固定污染源煙氣凈化設(shè)備設(shè)置有旁路煙道時(shí)，應(yīng)在旁路煙道內(nèi)安裝煙氣流量連續(xù)計(jì)量裝置（HJ/T75—2007）。

2.應(yīng)在旁路煙道加裝煙氣溫度和流量采樣裝置（環(huán)辦〔2009〕8號）。

核查方法：

1.現(xiàn)場觀察旁路煙道是否安裝了流量和煙溫測量裝置。

2.開啟旁路，觀察DCS和CEMS上流量和煙溫變化情況，凈煙道流量應(yīng)下降，旁路流量應(yīng)上升，旁路煙溫應(yīng)接近原煙氣溫度。

備注：目前，許多燃煤電廠不設(shè)旁路或已取消旁路，不存在此問題。但燒結(jié)機(jī)脫硫等仍設(shè)有旁路，需予以關(guān)注。

常見問題3：

參比方法采樣孔設(shè)置在CEMS采樣孔上游，或距離CEMS采樣孔較遠(yuǎn)。

影響：

測定結(jié)果可比性差。

規(guī)范要求：

在煙氣CEMS監(jiān)測斷面下游應(yīng)預(yù)留參比方法采樣孔，采樣孔數(shù)目及采樣平臺等按《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》要求確定，以供參比方法測試使用。在互不影響測量的前提下，應(yīng)盡可能靠近（HJ/T75—2007）。

核查方法：

現(xiàn)場觀察。

備注：參比方法采樣孔與CEMS采樣孔距離一般控制在1米以內(nèi)。

常見問題4：

顆粒物采樣孔設(shè)在氣態(tài)污染物采樣孔的上游。

影響：

顆粒物監(jiān)測時(shí)需連續(xù)吹掃，吹掃空氣會使氣態(tài)污染物被稀釋，監(jiān)測結(jié)果偏低。

核查方法：

現(xiàn)場觀察。

備注：采樣孔的正確布置順序?yàn)椋貉責(zé)煔饬鲃?dòng)方向，依次布置氣態(tài)污染物、溫度壓力流速、顆粒物采樣孔。相互距離不小于0.5米。

1.2采樣管路

常見問題1：

1.采樣管線未全程伴熱。

2.采樣探頭加熱溫度或采樣管線伴熱溫度不足。

影響：

導(dǎo)致采樣管內(nèi)煙氣溫度低于露點(diǎn)，水汽結(jié)露，二氧化硫溶于水中，加大測量誤差，使測定結(jié)果偏低

核查方法：

1.觀察采樣管線，是否全程伴熱。

2.用手觸碰采樣管線，感覺是否有溫度異常偏低的部分。

3.檢查采樣管兩端，恒功率伴熱管是否預(yù)留1米伴熱帶。

4.檢查探頭加熱溫度（溫度顯示儀表在采樣探頭旁或分析儀機(jī)柜內(nèi)），一般加熱溫度不低于160℃。

5.檢查伴熱管伴熱溫度（溫度顯示儀表在分析儀機(jī)柜內(nèi)），一般伴熱溫度不低于120℃。

備注：

1.只有完全抽取法（包括熱濕法和冷干法）儀器使用伴熱管。稀釋抽取法不需要伴熱，但探頭需要加熱。

2.采樣探頭加熱溫度和伴熱管伴熱溫度需根據(jù)煙氣露點(diǎn)溫度確定，必須保證能夠?qū)煔饧訜岬铰饵c(diǎn)溫度以上。對垃圾焚燒尾氣等露點(diǎn)溫度較高的煙氣，采樣探頭加熱溫度和伴熱管溫度宜設(shè)置更高的溫度，一般不低于180℃。

3.根據(jù)對某型伴熱管實(shí)際試驗(yàn)，裸露管段長在30厘米時(shí)，煙氣溫度降低可達(dá)70℃左右；裸露管段長在60厘米時(shí)，可達(dá)90℃左右。也就是說，裸露管段長度超過60厘米時(shí)，煙氣溫度已經(jīng)降低至接近室溫。在此過程中，將產(chǎn)生大量冷凝水，吸收煙氣中的二氧化硫，使測定結(jié)果偏低。在二氧化硫濃度較低時(shí)，對測定結(jié)果的影響更大（如普通濕法脫硫煙氣濃度低于50ppm時(shí)，二氧化硫損失率可達(dá)10%甚至更高）。因此，在安裝過程中，應(yīng)盡量縮短采樣管裸露管段的長度。


常見問題2：



采樣管形成U型管段。



影響：



冷凝水易蓄積在U型管段，加大測量誤差，使氣態(tài)污染物測定結(jié)果偏低。



核查方法：



現(xiàn)場觀察。



1.3預(yù)處理



常見問題1：



顆粒物測量儀鏡片、氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭未正常反吹。



影響：



不正常反吹將導(dǎo)致顆粒物測試儀鏡片污染，使?jié)舛绕螅粴鈶B(tài)污染物采樣探頭和皮托管探頭堵塞，數(shù)據(jù)異常，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備無法運(yùn)行。



核查方法：



1.觀察平臺上顆粒物測量儀反吹風(fēng)機(jī)葉片是否轉(zhuǎn)動(dòng)，聽風(fēng)機(jī)是否有運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音，用手感覺風(fēng)機(jī)是否振動(dòng)，判斷風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)行。



2.觀察平臺上氣態(tài)污染物探頭和皮托管探頭反吹管是否正常連接，平臺上反吹氣閥門是否打開。



3.觀察監(jiān)測站房內(nèi)或平臺上反吹氣源壓力表，壓力一般在0.4~0.7MPa。



備注：



1.需反吹的部件包括3個(gè)：顆粒物測量儀鏡片、氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭。



2.顆粒物測量儀鏡片采用連續(xù)反吹。



3.氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭為脈沖式反吹，反吹周期一般為4~8小時(shí)，每次反吹時(shí)間為2~5分鐘。



4.氣態(tài)污染物探頭反吹時(shí)，二氧化硫和氮氧化物濃度降低，氧含量增高。



5.皮托管全壓反吹時(shí)，壓力顯示為滿量程。靜壓反吹時(shí)，壓力顯示為零。



6.目前一般均對反吹時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行了屏蔽。如屏蔽，在CEMS和DCS歷史數(shù)據(jù)中查詢分鐘數(shù)據(jù)時(shí)，可觀察到反吹期間濃度、流速保持一固定值（如前5分鐘均值）。如未屏蔽，可觀察到有二氧化硫和氮氧化物濃度、流速（靜壓反吹）周期性波谷，氧含量、流速（全壓反吹）周期性波峰。



7.反吹氣源一般由監(jiān)測站房內(nèi)的空壓機(jī)提供，壓縮空氣經(jīng)管路輸送至平臺后分3路，分別供給顆粒物測量儀鏡片、氣態(tài)污染物采樣探頭、皮托管探頭進(jìn)行反吹。



部分企業(yè)有自備氣源，不需配備空壓機(jī)。部分顆粒物測量儀鏡片吹掃由平臺上風(fēng)機(jī)直接反吹。反吹氣源壓力在0.4~0.7MPa。



常見問題2：



氣態(tài)污染物采樣探頭內(nèi)濾芯、預(yù)處理機(jī)柜內(nèi)濾芯長期未更換，導(dǎo)致濾芯失效。



影響：



濾芯堵塞，導(dǎo)致采樣流量降低，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備無法運(yùn)行。



規(guī)范要求：



一般不超過3個(gè)月更換一次采樣探頭濾芯（HJ/T76—2007）。



核查方法：



1.查看氣態(tài)污染物采樣探頭濾芯表面是否粉塵過大。



2.查看機(jī)柜濾芯是否變形、變色，表面有無大量粉塵。



備注：被測氣體進(jìn)入分析儀表前，需過濾去除粉塵和水蒸氣，依次為：氣態(tài)污染物采樣探頭內(nèi)的陶瓷或不銹鋼過濾器，預(yù)處理機(jī)柜內(nèi)1~2處過濾器。正常情況下，分析儀采樣流量一般在1~2L/分鐘。



常見問題3：



1.冷凝器冷凝溫度過高或過低。



2.冷凝溫度不穩(wěn)定。



影響：



1.冷凝溫度過高，導(dǎo)致煙氣中的水分不能充分析出，分析儀表損壞。



2.冷凝溫度過低，尤其在低于0℃時(shí)，可能會導(dǎo)致冷凝管排水口結(jié)冰，無法正常排水。



核查方法：



1.查看冷凝器上的顯示溫度，一般冷凝溫度應(yīng)在3~5℃。



2.觀察抽氣泵，如果除濕不好，抽氣泵易腐蝕。



備注：完全抽取法測量氣態(tài)污染物一般包括冷干法和熱濕法兩類，國內(nèi)應(yīng)用的主要是冷干法儀器。只有冷干法儀器才需要使用冷凝器，目的是使煙氣中的水分迅速結(jié)露冷凝析出。熱濕法儀器和稀釋法儀器不需要冷凝器。



常見問題4：



1.冷凝器排水蠕動(dòng)泵泵管老化。



2.蠕動(dòng)泵損壞。



3、蠕動(dòng)泵泄漏。



影響：



冷凝水無法正常排出，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致冷凝器不能正常工作。



規(guī)范要求：



每3個(gè)月至少檢查一次氣態(tài)污染物CEMS的過濾器、采樣探頭和管路的結(jié)灰和冷凝水情況、氣體冷卻部件、轉(zhuǎn)換器、泵膜老化狀態(tài)（HJ/T75—2007）。



核查方法：



1.查看蠕動(dòng)泵電機(jī)是否按標(biāo)識方向轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察蠕動(dòng)泵管是否有水柱順利排出。



2.查閱運(yùn)維記錄，檢查是否定期更換蠕動(dòng)泵管（一般3個(gè)月至少更換一次）。



3.將蠕動(dòng)泵管拆卸下來，觀察其是否有裂紋、能否恢復(fù)原狀。如拆卸后不能恢復(fù)原狀、泵管表面有裂紋，則需要更換。

分析單元




目前，國家標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了調(diào)試檢測期間判定CEMS是否合格的技術(shù)指標(biāo)，定期校準(zhǔn)、定期校驗(yàn)以及不定期比對監(jiān)測期間判定數(shù)據(jù)是否失控的技術(shù)指標(biāo)，但未明確日常檢查中判定CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確的方法和技術(shù)指標(biāo)。在日常檢查中，受時(shí)間、設(shè)備等限制，一般不采用參比方法對氣態(tài)污染物進(jìn)行比對監(jiān)測，而是參考HJ/T76—2007第5.8.2條“氣態(tài)污染物CEMS（含O2或CO2）主要技術(shù)指標(biāo)”作為判定標(biāo)準(zhǔn)，即：相對誤差不超過±5%，響應(yīng)時(shí)間不大于200秒，零點(diǎn)漂移和量程漂移不超過滿量程的±2.5%。對顆粒物和流速準(zhǔn)確性的判定，必須采用參比方法，在日常檢查時(shí)一般不具備比對監(jiān)測的條件。因此，檢查重點(diǎn)應(yīng)放在設(shè)備實(shí)際狀況。對顆粒物，重點(diǎn)檢查光路是否準(zhǔn)直、光學(xué)鏡面是否清潔、安裝位置是否劇烈振動(dòng)；對流速/流量，重點(diǎn)檢查安裝位置是否合理、探頭是否堵塞。



在用參比方法測定二氧化硫時(shí)，要注意一氧化碳對測定儀器的干擾。試驗(yàn)表明，一氧化碳對電化學(xué)原理測定二氧化硫的儀器有較大程度的正干擾，對CEMS系統(tǒng)基本無影響。用國內(nèi)某型電化學(xué)法儀器和國外某型光學(xué)法儀器進(jìn)行比對，煙氣中4000ppm一氧化碳會對電化學(xué)二氧化硫產(chǎn)生606mg/m3正干擾，8000ppm一氧化碳會對電化學(xué)二氧化硫產(chǎn)生1170mg/m3正干擾。鋼鐵廠、焦化廠煙氣中一氧化碳濃度在5000ppm以上，垃圾焚燒廢氣一氧化碳含量在3000ppm左右，在二氧化硫比對監(jiān)測時(shí)，應(yīng)注意一氧化碳的干擾。



常見問題1：



儀器未及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)或校驗(yàn)。



影響：



測量誤差增大，降低儀器準(zhǔn)確度，嚴(yán)重時(shí)儀器精度無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。



規(guī)范要求：



對現(xiàn)有儀器，一般應(yīng)該滿足：



1.零點(diǎn)校準(zhǔn)：氣態(tài)污染物（二氧化硫、氮氧化物和氧）24小時(shí)一次；顆粒物和流速每3個(gè)月一次。



2.跨度校準(zhǔn)：氣態(tài)污染物（二氧化硫、氮氧化物和氧）15天一次；顆粒物和流速每3個(gè)月一次。



3.全系統(tǒng)校準(zhǔn)：抽取式氣態(tài)污染物CEMS每3個(gè)月至少進(jìn)行一次全系統(tǒng)校準(zhǔn)，要求零氣和標(biāo)準(zhǔn)氣體與樣品氣體通過的路徑（如采樣探頭、過濾器、洗滌器、調(diào)節(jié)器）一致，進(jìn)行零點(diǎn)和跨度、線性誤差和響應(yīng)時(shí)間的檢測。



4.定期校驗(yàn)：每6個(gè)月一次（HJ/T75—2007）。



核查方法：



1.對氣態(tài)污染物，現(xiàn)場測定零點(diǎn)漂移和跨度漂移，應(yīng)不超過±2.5%F.S.。



2.如零點(diǎn)漂移和跨度漂移符合要求，則用接近被測氣體濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行全系統(tǒng)檢驗(yàn)，誤差不超過±5%。



3.查看CEMS或DCS中校準(zhǔn)和校驗(yàn)期間的歷史數(shù)據(jù)，如未屏蔽，則應(yīng)能夠找到相應(yīng)的濃度值。如已屏蔽，則應(yīng)保持一固定值。



備注：跨度漂移即為量程漂移。



常見問題2：



量程設(shè)置過高或過低。



影響：



1.量程設(shè)置過高，測量的煙氣實(shí)際濃度遠(yuǎn)低于測量量程時(shí)（如低于20%），可能導(dǎo)致測量誤差過大，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。



2.量程設(shè)置過低，煙氣實(shí)際濃度超過量程上限時(shí)，測量數(shù)據(jù)無效，排放情況無法得到有效監(jiān)控。



核查方法：



1.查閱儀表歷史數(shù)據(jù)，觀察污染物實(shí)際排放濃度范圍。



2.通常，實(shí)際排放濃度應(yīng)該在量程的20～80%范圍內(nèi)。



3.如實(shí)際排放濃度低于量程的20%，通入與實(shí)際排放濃度接近的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行測定，相對誤差應(yīng)不超過±5%。



4.觀察歷史數(shù)據(jù)中是否經(jīng)常發(fā)生超出儀器量程范圍的數(shù)據(jù)。



常見問題3：



采用修改測量儀器標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率和截距、不正確設(shè)置校準(zhǔn)系數(shù)、設(shè)定數(shù)據(jù)上下限等方式，對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行修飾。



影響：



人為作假，數(shù)據(jù)不真實(shí)。



核查方法：



分別用低、中、高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行全系統(tǒng)檢驗(yàn)，誤差不超過±5%。



常見問題4：



標(biāo)氣實(shí)際濃度與儀器設(shè)定的標(biāo)氣濃度不一致。



影響：



1.如果標(biāo)氣實(shí)際濃度低于儀器設(shè)定濃度，將使實(shí)際測定濃度接近等比例增高。



2.如果標(biāo)氣實(shí)際濃度高于儀器設(shè)定濃度，將使實(shí)際測定濃度接近等比例降低。如儀器設(shè)定的標(biāo)氣濃度為1000ppm，但標(biāo)氣的實(shí)際濃度為2000ppm，實(shí)際濃度為500ppm，則測定結(jié)果將顯示為250ppm。



核查方法：



1.使用自備標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行測定，相對誤差應(yīng)不超過±5%。



2.使用快速測定儀或?qū)F(xiàn)場標(biāo)氣帶回實(shí)驗(yàn)室測定，其濃度應(yīng)與儀器設(shè)定的標(biāo)氣濃度一致。

煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)需要符合多種國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了系統(tǒng)性能、監(jiān)測方法、數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)确矫娴囊蟆Ｒ韵率且恍╆P(guān)鍵的國家標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 16157-1996《大氣污染物在線監(jiān)測方法》：規(guī)定了大氣污染物在線監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)、工作原理、監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和傳輸?shù)确矫娴囊蟆?br />
GB/T 16157-2014《大氣污染物在線自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》：對煙氣在線自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求進(jìn)行了明確，確保系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。

GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》：針對火電廠的煙氣排放，規(guī)定了具體的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)需要能夠準(zhǔn)確監(jiān)測并報(bào)告這些污染物的排放情況。


此外，煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)還需要遵守其他與環(huán)境保護(hù)、儀表工程、自動(dòng)化控制等相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，如GB50093-2002《自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》等。

為確保工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，以下是一些關(guān)鍵的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)：



準(zhǔn)確性：監(jiān)測系統(tǒng)的測量結(jié)果應(yīng)準(zhǔn)確可靠，誤差控制在允許范圍內(nèi)。系統(tǒng)應(yīng)滿足國家和地方法規(guī)對排放濃度的要求，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。

穩(wěn)定性：系統(tǒng)應(yīng)具有穩(wěn)定的性能，能夠長時(shí)間運(yùn)行而不出現(xiàn)故障。各組成部分應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性和可靠性，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)時(shí)性：系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)反映廢氣排放狀況，為企業(yè)提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支持。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，企業(yè)可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝和設(shè)備，降低污染物排放。

可靠性：系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性，能夠抵御各種環(huán)境因素的影響。在惡劣的工作環(huán)境下，系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行，提供準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

易用性：系統(tǒng)應(yīng)易于操作和維護(hù)，方便企業(yè)使用。通過簡化操作流程和提供直觀的用戶界面，降低操作人員的技術(shù)門檻，提高系統(tǒng)的易用性。



三、校準(zhǔn)和質(zhì)量控制



為確保監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，系統(tǒng)應(yīng)具備校準(zhǔn)和質(zhì)量控制的功能。定期進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備自動(dòng)校準(zhǔn)和故障診斷功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)設(shè)備故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。



四、數(shù)據(jù)報(bào)告和記錄



監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能夠生成完整的監(jiān)測報(bào)告和記錄，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、校準(zhǔn)記錄等。這些數(shù)據(jù)和記錄對于評估系統(tǒng)性能、查找問題原因以及制定改進(jìn)措施具有重要意義。同時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)告和記錄也有助于滿足法規(guī)要求，為企業(yè)提供合規(guī)證明。

超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)保升級改造后，尾部煙氣中相關(guān)氣態(tài)污染物已滿足超低排放要求，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，近年來眾多燃煤鍋爐積極開展環(huán)保升級改造，實(shí)現(xiàn)鍋爐尾部煙氣中煙塵、SO2、NOx等氣態(tài)污染物“超低排放”。文章通過對比幾種應(yīng)用于二氧化硫、氮氧化物和煙塵的典型監(jiān)測技術(shù)，提出了適用于超低排放改造的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化配置方案。

煙塵監(jiān)測技術(shù)
1.光透射法煙塵監(jiān)測技術(shù)。光透射法技術(shù)基于朗伯-比爾定律，即光穿過含塵煙氣時(shí)透過率與煙塵濃度呈指數(shù)下降關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中有單光程和雙光程兩種類型的儀器，光透射法的準(zhǔn)確性受顆粒物粒徑分布影響較大，且靈敏度不高，一般用于煙塵濃度高（大于300mg/m3）、煙道直徑大且煙氣濕度低的工況。
.光散射法煙塵監(jiān)測技術(shù)。光照射在煙塵上時(shí)會被煙塵吸收和散射，散射光偏離光入射的路徑，散射光強(qiáng)度與煙塵粒徑和入射光波長有關(guān)，光散射法就是采用測量散射光強(qiáng)度來監(jiān)測煙塵濃度的。在實(shí)際應(yīng)用中有前向散射、后向散射和邊向散射三種類型。該技術(shù)靈敏度高，能夠測量低至0.1mg/m3的煙塵濃度，最低量程可達(dá)到0-5mg/m3，適用于煙塵濃度低、煙道直徑小的情況。但該技術(shù)同樣容易受水汽影響，不適宜煙氣濕度高的工況。
3.電荷法煙塵監(jiān)測技術(shù)。所有煙塵顆粒均帶有電荷，顆粒物接觸或摩擦?xí)r將產(chǎn)生電荷交換，電荷法就是用電絕緣傳感探針測量探頭和附近氣流或直接與探頭碰撞的顆粒物之間的電荷交換來測量煙塵濃度的。該技術(shù)除受煙塵粒徑變化、組分變化和煙氣濕度影響外，還受煙氣流速影響，主要用于布袋除塵的泄漏檢測和報(bào)警等定性測量，少在CEMS中應(yīng)用。
4.β射線吸收法煙塵監(jiān)測技術(shù)。β射線具有一定穿透力，當(dāng)它穿過一定厚度的吸收物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度隨吸收物質(zhì)厚度的增加逐漸減弱，通過測量穿過物質(zhì)前后的β射線強(qiáng)度，即可得出吸收物質(zhì)的濃度。該技術(shù)基于抽取式測量方式，不受煙塵粒徑分布、折射系數(shù)、組分變化、煙氣濕度等影響，可用于煙塵濃度低、煙氣濕度大的工況。但抽取式測量屬于點(diǎn)測量，不適合煙氣流速變化大、煙塵濃度分層的場所。

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)堵塞和水分對測量的干擾，需要對煙氣進(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)來判定預(yù)處理的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，“過濾+冷凝”的預(yù)處理方式較為廣泛。其中煙氣過濾除塵技術(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。

幾種煙氣在線監(jiān)測技術(shù)的性能比較
國內(nèi)火電廠煙氣在線監(jiān)測產(chǎn)品眾多，本文結(jié)合各種產(chǎn)品的運(yùn)行情況，參考了擁有該種技術(shù)典型品牌產(chǎn)品的說明書，對超低排放較為關(guān)注的量程、精度等重要指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對比。其中最小量程指的是最小物理量程，而非軟件遷移的量程。
1.SO2和NOX監(jiān)測技術(shù)的比較
根據(jù)《固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ/T76），按超低排放限值計(jì)算，SO2和NOX量程應(yīng)不大于175mg/m3和250mg/m3。非分散紫外吸收/差分法分析儀的最小量程滿足HI/T76標(biāo)準(zhǔn)要求，但CEMS系統(tǒng)的整體性能不但與分析儀本身性能有關(guān)，還受煙氣預(yù)處理系統(tǒng)性能的影響。
2.煙塵監(jiān)測技術(shù)的比較
在火電廠超低排放改造中，煙塵濃度一般要達(dá)到10mg/m3以下。尤其以濕式除塵改造為主要技術(shù)路線的煙氣中水分含量較大，給煙塵的準(zhǔn)確監(jiān)測帶來挑戰(zhàn)。β射線法技術(shù)量程低，可達(dá)到低濃度煙塵監(jiān)測的精度要求，但其成套價(jià)格較高，且β射線裝置屬于放射源，國家輻射管理部門對其銷售、運(yùn)輸、使用過程、報(bào)廢等都有嚴(yán)格的監(jiān)管，不便于應(yīng)用推廣，所以其在CEMS上應(yīng)用也較少。在實(shí)際應(yīng)用中一般是將煙氣等速抽取，經(jīng)升溫加熱使水分霧化不出現(xiàn)液滴，再通過光散射等低濃度測量方法進(jìn)行測量；另一種是將煙氣等速抽取，將加熱干燥的空氣與其按一定比例混合稀釋，從而降低煙氣中的水分含量，再通過光散射等低濃度測量方法進(jìn)行測量，結(jié)合混合氣體的稀釋比計(jì)算出煙塵濃度。這種方式采用低濃度測量原理，優(yōu)化了煙氣采樣和預(yù)處理，有效解決目前超低排放改造中高濕低濃度煙塵在線監(jiān)測的問題，在濕式除塵后已有廣泛應(yīng)用。
3.煙氣預(yù)處理技術(shù)的比較
火電廠實(shí)施超低排放改造后，煙氣污染物濃度大幅降低，在線監(jiān)測的適應(yīng)性取決于系統(tǒng)的檢出下限，而CEMS的檢出下限受分析儀本體和煙氣預(yù)處理裝置兩部分制約。在實(shí)際應(yīng)用的煙氣預(yù)處理中，直接抽取+冷干法占70%，均采用冷凝除水技術(shù)。該技術(shù)在冷凝過程中，冷凝水會吸收攜帶部分SO2和NOX，以致在超低濃度工況下的監(jiān)測數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真甚至無檢測數(shù)據(jù)，不能滿足HI/T76標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。水分含量越高對測量結(jié)果影響越大，其中滲透膜除水技術(shù)對SO2測量的影響遠(yuǎn)小于其他除水技術(shù)，其除水效果優(yōu)于其他技術(shù)。由此而知，在直抽法采用紫外吸收/差分法分析儀時(shí)，應(yīng)同時(shí)選用除水效果更好的煙氣預(yù)處理技術(shù)，否則監(jiān)測數(shù)據(jù)可能嚴(yán)重失真甚至檢測不出數(shù)據(jù)。在稀釋法取樣中，預(yù)處理側(cè)重于對稀釋氣體的處理，通常配備專門的壓縮空氣凈化裝置或者發(fā)生裝置，經(jīng)精密過濾和干燥，可將露點(diǎn)降至-40℃，不需要加熱采樣管線。在CEMS中，稀釋抽取法通常與紫外熒光和化學(xué)發(fā)光技術(shù)配套使用。
五、結(jié)束語：
綜上所述，超低排放改造實(shí)施后，進(jìn)出口煙氣特性差異較大，煙氣監(jiān)測對CEMS的系統(tǒng)配置提出了更高、更具體的要求，建議在可研或技術(shù)規(guī)范書里明確各測點(diǎn)不同污染物對煙氣取樣方式、預(yù)處理、分析儀的測量原理、量程、檢出下限等主要參數(shù)和選型的具體要求。

應(yīng)用范圍
適用于超低工況以及有碳?xì)浠衔锔蓴_，如焦化廠、生物質(zhì)電廠、冶金廠等排放口的污染氣體和溫室氣體的協(xié)同監(jiān)測。

產(chǎn)品特點(diǎn)
國產(chǎn)和進(jìn)口分析儀可選；

干基測量，結(jié)果無需濕度轉(zhuǎn)換；

配有紫外分析模塊，非分散紅外模塊可選；

可配置自動(dòng)質(zhì)控模塊，從遠(yuǎn)端對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)控；

適用于超低排放工況下的污染氣體和溫室氣體的協(xié)同監(jiān)測。

固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）針對大型工業(yè)煙囪等固定污染源廢氣濃度監(jiān)測可對煙道氣中顆粒物、SO2、NOx等污染物進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測，同時(shí)可測量煙氣的流速、壓力、溫度、濕度、含氧量等數(shù)據(jù)，自動(dòng)記錄污染物排放總量和排放時(shí)間，并通過GPRS、4G、光纖等通訊手段將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到管理部門，實(shí)現(xiàn)對

污染源排放的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。






特性
PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能產(chǎn)全，操作直觀簡便，并支持網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建及系統(tǒng)擴(kuò)展。

儀表機(jī)柜采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡明、穩(wěn)定性強(qiáng)，高自動(dòng)化低維護(hù)。

氣體分析單元采用非分光紅外氣體分析技術(shù)及長壽命電化學(xué)傳感技術(shù)，傳感器使用壽命長，多組分測量氣體間無交叉干擾。

測量范圍小于200ppm，滿足國家環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);分辨率達(dá)到1ppm，適用于低濃度煙氣認(rèn)證。

系統(tǒng)功能豐富，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、吹掃、校準(zhǔn)、故障自診斷報(bào)警等功能。