保定智能化煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

相關概念

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干態(tài)煙氣與濕態(tài)煙氣

與大氣相比,煙氣中的水蒸氣含量較高,變化范圍較大，為便于比較，監(jiān)測方法規(guī)以除去水蒸氣后標準狀態(tài)下的干煙氣為基準表示煙氣中有害物質的測定結果。含濕量的測定方法有重量法、冷凝法、干濕球法等。煙氣濕態(tài)體積就是煙氣的實際體積。干態(tài)體積是去掉煙氣中水蒸汽含量后的體積。

工況和標況

依煙氣狀態(tài)不同，分為工況和標況兩種，工況是依實際條件測定的煙氣量，標況是工況換算成標準狀態(tài)下的煙氣量Nm3/h是指通常狀態(tài)下的風量，即20度，1個大氣壓下； 因為氣體是可以壓縮的，流量與狀態(tài)有關。Nm3/h叫標立方是就氣體而言的，是指換算成標準狀態(tài)下的體積，是1個標準大氣壓下273K下的體積。Nm3/h在環(huán)保中常用，許多環(huán)保標準均有表述，是指換算成標準狀態(tài)下的體積流量，標態(tài)為溫度273K（0度）,壓力101325Pa.可按下式簡單換算：V標準/V實際=273/（273+T實際），V-體積流量,T實際-實際氣溫；煙氣在溫度為273K，壓力為101325Pa時的狀態(tài)，簡稱“標態(tài)”。 一般標準中所規(guī)定的大氣污染物排放濃度均指標準狀態(tài)下干煙氣的數(shù)值。

大氣污染物排放登記表上面給出的污染源排放廢氣量采用的是標準狀態(tài)的體積。標準立方米指的是溫度273K，壓力為101325Pa時的干空氣所占體積。 在大氣環(huán)境模式計算里，使用的是工況狀態(tài)下的體積和煙氣實際排放速度，在不考慮氣體壓縮影響和濕度極小時，工況狀態(tài)煙氣體積可由標準狀態(tài)體積換算出；

V=VN*PN*T/P*TN，式中：

V-工況狀態(tài)下干空氣的體積；

VN-標準狀態(tài)下干空氣的體積；

P-工況狀態(tài)下大氣壓，hPa；

PN-標準狀態(tài)下大氣壓，1013.25hPa；

T-工況狀態(tài)氣體溫度，K；

TN-標準狀態(tài)溫度；273.15K。

在大氣環(huán)境容量測算時，必須進行上面修正，否則煙氣抬升計算不正確，甚至會出現(xiàn)煙氣的虛假下洗，導致容量測算有誤。

采樣設備

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濾筒

在對大氣污染源的監(jiān)測中，煙塵排放濃度的監(jiān)測是一個比較常規(guī)的監(jiān)測項目。其中，收集煙塵采樣濾筒主要有玻璃纖維濾筒和剛玉濾筒。日常的監(jiān)測中，采樣濾筒以玻璃纖維濾筒為主。濾筒稱重時，有時會出現(xiàn)濾筒終重比初重還要小。這是由于濾筒采樣后出現(xiàn)失重現(xiàn)象造成的。濾筒在采樣前后除了要保證烘烤的時間和溫度保持*外，烘箱溫度要設定在200 ℃，因為燃煤電廠的煙氣溫度一般在120～180 ℃，如果采樣溫度超過了烘箱烘烤溫度，就會造成濾筒出現(xiàn)失重現(xiàn)象。另外，在工作現(xiàn)場裝卸濾筒時，由于運輸過程中震動摩擦濾筒常常會產(chǎn)生一些碎絮并脫落，造成濾筒初重損失。應在濾筒編號前擠壓濾筒邊緣并用毛刷清掃濾筒，減少碎絮的產(chǎn)生。

初始稱重及采樣結束后，用無塵包裝紙包裹濾筒，現(xiàn)場安裝、拆卸濾筒要迅速，盡量減少濾筒在空氣中的暴露時間，以免濾筒被空氣污染，影響煙塵采集量的準確度。

采樣槍

由于煙氣中含有二氧化硫、氮氧化物等酸性氣體，再加上煙氣濕度過大，往往會造成采樣槍濾筒托內表面生銹，如果不及時處理，采樣后的濾筒外表面會帶有大片的銹漬，影響濾筒終重。采樣前應擦拭濾筒托，必要時要用鐵砂紙打磨，每次采樣結束后，應將濾筒托在空氣中暴露5 min 以上，確保水汽及酸性物質不在濾筒托表面滯留。

采樣的過程中要十分小心，采樣嘴不要碰煙道管壁，以免積灰吸入濾筒、槍嘴碰撞變形。

煙氣分析儀

在監(jiān)測煙氣中二氧化硫排放濃度時常用儀器為KM9106 便攜式煙氣分析儀及Testo335 煙氣分析儀, 二者均采用定電位電解法, 另外, 還有傅立葉紅外煙氣分析儀, 采用紅外光譜法。燃煤電廠在安裝煙氣脫硫裝置后, 脫硫效率均在90 %左右, 出口煙氣二氧化硫排放濃度較低, 用定電位電解法分析儀在脫硫裝置出口測試時常常遇到二氧化硫檢測不出來的現(xiàn)象。

定電位電解法煙氣分析儀沒有保溫設施, 煙氣抽出煙道遇冷會馬上在采樣管路上結露, 二氧化硫氣體很容易溶于水, 加上脫硫裝置出口二氧化硫濃度低、煙氣濕度大, 造成了二氧化硫濃度檢測不出來的現(xiàn)象。

針對上述問題, 采用在采樣管路上裹保溫材料 , 盡量減少采樣管路暴露在空氣中的距離,延長測試時間。如若仍解決不了, 則應選擇傅立葉紅外光譜法測試。 [1] 

測孔位置

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測孔位置和測點布置的原則

在煙塵、煙氣監(jiān)測工作中，測孔位置和測點布置的基本原則是，測孔位置應設在管道氣流平穩(wěn)段，并優(yōu)先考慮垂直管道。原則上設在距彎頭、閥門和其他變徑管道下游方向大于倍直徑處，上游方向倍直徑處，當難于滿足上述要求時，測孔位置與彎頭等的距離至少是煙道直徑的倍處，并適當增加側點數(shù)。在采集氣體污染物樣品時，測孔位置原則上應設在管氣流平穩(wěn)段，并避開漏風部位，靠近管道中心位置采樣。

在選定的測孔位置斷面上，原則上設置互相垂直的兩個測孔。當測定斷面的流速分布較均勻、對稱時, 可設一個采樣孔，測點減少一半。測點在測量斷面的具體布置尺寸，可按照GB5466一85《鍋爐煙塵測試方法》和GB9079一88《工業(yè)爐窯煙塵側試方法》中的規(guī)定執(zhí)行。 [2] 

煙氣測定

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煙氣檢測平臺技術標準：1、位于固定污染源排放控制設備的下游；2、不受環(huán)境光線和電磁輻射的影響；3、煙道振動幅度盡可能??；4、安裝位置應避免煙氣中水滴和水霧的干擾；5、安裝位置不漏風；6、安裝煙氣 CEMS 的工作區(qū)域必須提供*性的電源，以保障煙氣 CEMS 的正常運行；7、采樣或監(jiān)測平臺易于人員到達，有足夠的空間，便于日常維護和比對監(jiān)測。當采樣平臺設置在離地面高度≥5 米的位置時，應有通往平臺的 Z 字梯/旋梯/升降梯；8、為室外的煙氣 CEMS 裝置提供掩蔽所，以便在任何天氣條件下不影響煙氣 CEMS 的運行和不損害維修人員的健康，能夠安全地進行維護。安裝在高空位置的煙氣 CEMS 要采取措施防止發(fā)生雷擊事故，做好接地，以保證人身安全和儀器的運行安全。9、 應優(yōu)先選擇在垂直管段和煙道負壓區(qū)域。10、 測定位置應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。 對于顆粒物 CEMS， 應設置在距彎頭、 閥門、 變徑管下游方向不小于 4 倍煙道直徑，以及距上述部件上游方向不小于 2 倍煙道直徑處； 對于氣態(tài)污染物 CEMS，應設置在距彎頭、 閥門、 變徑管下游方向不小于 2 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。對矩形煙道， 其當量直徑D=2AB/(A+B)， 式中 A、 B 為邊長。 當安裝位置不能滿足上述要求時， 應盡可能選擇在氣流穩(wěn)定的斷面，但安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后直管段的長度。在煙氣 CEMS 監(jiān)測斷面下游應預留參比方法采樣孔，采樣孔數(shù)目及采樣平臺等按GB/T16157 « 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，應盡可能靠近。11、為了便于顆粒物和流速參比方法的校驗和比對監(jiān)測，煙氣 CEMS 不宜安裝在煙道內煙氣流速小于 5m/s 的位置。13、火電廠濕法脫硫裝置后未安裝煙氣 GGH（氣-氣換熱器） 的煙道內， 由于水份的干擾，顆粒物 CEMS 無法準確測定其濃度，顆粒物 CEMS 可安裝在脫硫裝置前的管段中。

在鍋爐煙氣監(jiān)測中,重點應是二氧化硫的測定，因為二氧化硫測定結果的準確與否，可直接反映鍋爐所燒的煤種含硫量的高低及脫硫裝置的運行情況好壞。

在用定電位電解法測定時應注意以下幾點：

(1) 每次到現(xiàn)場監(jiān)測前均要用所測煙氣的標氣進行校正,并且要及時更換到期的各個傳感器。

(2) 在二氧化硫的監(jiān)測中，因為乳膠管對二氧化硫有較強的吸附作用，所用的導氣管不能為乳膠管，而要用聚四氟乙烯管或硅膠管，對采樣槍進行加熱。

(3) 要取定電位電解法測定時間區(qū)間二氧化硫(包括氮氧化物和一氧化碳) 濃度的平均值，不得以瞬時測定值代表污染物的排放值。例如在1小時內，用定電位電解法等時間間隔讀取4 組，每組5 個數(shù)據(jù)，計算小時平均值。 [3] 

注意事項

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采樣過程中的問題：

倒吸現(xiàn)象

燃煤電廠鍋爐負荷較大，煙氣在進入煙囪前均采用引風機克服阻力，出入口靜壓大多在- 2 000 Pa以上，出入口煙道截面積大， 在采樣結束后，采樣槍拔出煙道前的過程中往往會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，影響采樣結果的準確性。有兩個辦法可以解決該問題：一是將采樣槍直接伸入離測孔遠的測點，由遠及近依次采樣，減少采樣結束至抽出采樣槍的時間；另一個辦法是提前1 s～2 s 的時間發(fā)出抽出采樣槍的命令，控制在采樣槍剛抽出測孔時采樣時間結束。

采樣過程中頻繁出現(xiàn)阻力過大現(xiàn)象

天氣較冷且煙氣濕度過大時，煙塵采樣時經(jīng)常會出現(xiàn)煙塵采樣儀中的干燥筒一個樣品未采集完，干燥瓶中的硅膠已變色。由于煙氣中的水汽大、溫度高，硅膠粒會不時產(chǎn)生爆裂，碎粉末隨著氣流進入采樣儀內部，碎粉末積聚過多造成氣路堵塞而無法正常工作。經(jīng)過多年的工作經(jīng)驗，采取在干燥筒前再串聯(lián)一個緩沖瓶。

煙塵采樣時煙氣分析儀加裝緩沖瓶，煙氣首*入*個緩沖瓶，熱煙氣驟冷可凝結出一部分水分，煙氣濕度降低既可大大減少干燥瓶中硅膠更換次數(shù)，又可解決煙溫過高硅膠遇水爆裂堵塞氣路的問題。

在線監(jiān)測系統(tǒng)

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對大氣污染源排放的顆粒物（也稱煙塵）、氣態(tài)污染物（包括二氧化硫、氮氧化物等）進行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測的裝置，被稱為“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)”或“煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)”。上通用稱呼CEMS（Continuous Emission Monitoring System）。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)不僅能用于排放達標監(jiān)控和排污計量使用，同時還可以用于設備（除塵、脫硫、鍋爐燃燒工況）運行狀態(tài)檢查、故障診斷等。

煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)運用煙氣紅外采樣、后散射煙塵濃度測量、皮托管煙氣流速測量及計算機網(wǎng)絡通訊技術，實現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測。同時又針對國內煤種較雜、煤質變化大、污染物排放濃度高、煙氣濕度大的狀況從技術上進行了改進。并按照國家標準設計定型，提供專業(yè)的中文操作平臺及中文報表功能、多組模擬量及開關量輸入輸出接口，可實現(xiàn)現(xiàn)場總線的連接以及多種通訊方法的選用，使系統(tǒng)運行方便靈活。 、

煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）是功能齊全，整體水平高的固定污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)。主要由以下幾個子系統(tǒng)組成：

1) 固態(tài)顆粒物連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng) ；

2) 氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng)（SO2、NOX）；

3) 煙氣含氧量、煙氣流量、壓力、溫度，濕度等煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng) ；

4) 數(shù)據(jù)處理與遠程通訊系統(tǒng)。

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