烟气脱硫、脱销烟气分析仪

火电行业是国家节能减排的重点，火电行业至2007年底的统计，二氧化硫排放总量为13万吨，占全国二氧化硫排放总量的51%；氮氧化物排放总量约为800万吨，占全国氮氧化物排放总量的36%。《国家环境保护“十一五”规划》提出的二氧化硫及氮氧化物减排目标，推动了我国电厂烟气脱硫工程的快速发展，以及烟气脱硫在线监测分析工程技术的发展，电厂脱硫工程安装的烟气连续排放监测系统（CEMS）已近万套。脱硝工程及其监测分析也已经启动，即将形成新的技术热点。国内具备CEMS制造能力的厂家已达数十家，国家环保部门加大对重点污染源监控以及烟气排放标准修订以来，电力等行业的脱硫及其监测分析得到规范运作，CEMS在线分析工程应用技术也得到快速发展。

烟气脱硫技术（FGD）是指燃烧后的脱硫技术，按照脱硫产物的干湿形态分类为：干法、半干法、湿法工艺，其中湿法烟气脱硫工艺采用较多。石灰石/石膏脱硫工艺，是世界上使用最广泛的脱硫技术，目前，国内电厂烟气脱硫装置有85%采用该工艺。

湿法烟气脱硫工艺的反应原理如下：

吸收：SO₂+H₂O=HSO₃^-+H⁺

氧化：HSO₃^-+1/2O₂=SO₄^2-+H⁺

结晶：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂

Ca²⁺+SO₄^2-+2H₂O=CaSO₄+2H₂O

FGD的烟气连续排放监测系统CEMS，主要用于在线监测烟气排放的二氧化硫SO₂、氧化氮NO_X及氧O₂等气体组分，通过监测FGD进口及出口的二氧化硫含量，可以监测FGD的脱硫效率，通常湿法烟气脱硫FGD的脱硫效率可达到90-95%，最高可达99%。

电厂脱硝项目大多采用炉内脱硝（低氮燃烧技术）及烟气脱硝技术相结合，烟气脱硝技术主要指选择性催化还原技术（SCR）。国外烟气脱硝SCR在70年代已进入商业化应用，国内对电厂氮氧化物的排放控制是在2003年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）后才开始的，标准规定火力发电锅炉氮氧化物允许最高排放浓度为450mg/m³。

SCR反应过程是在催化剂上游的原烟气中喷入氨及其他适合的还原剂，利用催化剂将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水，其脱硝反应过程如下：

4NO+4NH₃+O₂ → 4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂ → 3N₂+6H₂O

SCR反应器的安装位置选择在燃煤锅炉的省煤器和空预器之间，进入反应器的烟气温度为320~420℃。SCR脱硝过程主要检测氮氧化物、氧等参数，可以监测SCR的脱硝效率，SCR脱硝效率可达到70—90%。为控制脱硝过程中氨的使用及保护设备，必需监测SCR出口的氨逃逸量。

电厂烟气脱硫脱硝的监测分析，国外已成熟应用CEMS及微量氨检测技术，国内烟气脱硫CEMS的在线分析应用技术也已经比较成熟；脱硝CEMS监测由于应用在高温高尘段，且起步较晚，尚有一定技术难度。SCR出口的微量氨逃逸量检测难度较大，国外大多采用可调谐激光分析氨逃逸量，国内已经开始应用。

2.1 FGD工艺及其主要监测参数

湿法烟气脱硫FGD设备通常安装在锅炉烟气电除尘设备之后，以石灰石/石膏脱硫工艺为代表，该工艺的典型流程为：锅炉排烟原烟气→增压风机增压→气气热交换器（简称GGH）降温→吸收塔脱硫→除雾器除雾→净烟气→GGH升温→烟囱→排入大气。通常要求在烟气脱硫设备FGD的原烟气侧及净烟气侧各安装一套CEMS，典型监测参数见表1。

CEMS一般由样气采集（即取样系统）、测试、数据采集和处理三个子系统组成，测试主要包括：颗粒物（烟尘）监测，烟气参数（温度、压力、流量、湿度等）监测，气态污染物（SO₂/NOx/O₂或CO₂）监测等。

CEMS按照取样方式通常分为抽取采样系统和和原位测量系统（又称直接测量法），抽取采样系统分为直接抽取采样（又称完全抽取式）和稀释抽取采样（又称稀释抽取法），直接抽取法分为冷干法直接抽取采样和热湿法直接抽取采样，原位直接测量又分为点测量和线测量系统。

我国环保标准规定：烟气污染物排放浓度是指在标准状态下干烟气的数值，即干基测量。我国电厂锅炉烟气气态污染物监测，在初期各种取样方式都有，由于我国环保标准规定干基测量，近年来电厂大多选用冷干法直接抽取采样的CEMS。

2.2.2 冷干法直接抽取法采样系统及其典型设计参数

直接抽取法系统配置由取样探头、样气处理系统和在线分析仪器等组成。系统流程通常采用加热过滤取样探头采样，通过电加热样品管线，将样品输送到安装在现场分析小屋的分析仪器柜，经过样气处理系统的除湿冷却器（压缩机式或电子除湿器）、泵（进口）" href="http://www.cqlinka.cn/chpzx/ShowArticle.asp?ArticleID=33">隔膜式抽气泵、精细过滤器及湿度报警器、流量计及各种阀" href="http://www.cqlinka.cn/chpzx/ShowClass.asp?ClassID=23">阀件等，将冷却到常温及干燥洁净的样气，送到分析仪器检测。系统采用蠕动泵及时排去除湿器产生的冷凝水，并采用旁路流量放空加快系统的反应速度，采用脉冲反吹技术防止取样探头堵塞。

CEMS设计根据客户现场工艺及环境要求设定相关参数，其典型值为：加热过滤取样探头加热保温到150-180℃，过滤精度优于2～3微米；样气输送管线加热保温在120℃左右；系统按需要采取一级或两级除湿，致冷温度设定3～5℃；系统精细过滤器过滤精度可达到0.1～0.3微米；气溶胶过滤器用于去除样气中的微细雾滴；取样泵通常设置除湿器后或两级除湿器中间，取样流量约3～5L/min，其中单台分析仪器样气流量约1L/min，放空流量大于1.5 L/min。

2.2.3 CEMS在线分析工程应用技术及系统设计要点

CEMS在线分析工程技术的应用，首先要根据不同的测量对象、取样方式、测量范围和精度要求，选取不同的分析测量技术及分析测量仪表，常见的在线分析测量技术分类见表2。

表2 CEMS分析测量技术分类

根据不同客户的需求及测量参数，CEMS系统设计要点要选择适宜的分析测量技术及测量仪表，选取适宜的取样方式和样气处理系统，根据确定的取样方式设计系统的流程、选型及配置。国内客户对气态污染物——SO₂、NOx等在线分析监测大多选用进口仪表，如西门子、ABB、富士等。国外气体分析仪已实现模块化、多组分分析；国产气体分析仪及烟尘、流量、温度、湿度等测量仪表也基本能满足在线监测要求。样气处理系统关键部件的抽气泵、除湿器、蠕动泵等大多选用进口部件，如M&C、比乐等。国内CEMS厂商也已经具备制造样气处理系统关键部件及集成系统分析柜、分析小屋的能力。

CEMS在线分析的可靠性，主要决定于测量仪表及样品处理系统的设计选型及配置，测量仪表及系统部件的选型必须适用、可靠，材质必须满足防腐蚀要求。例如，与烟气接触的管道及部件必须选用耐腐蚀的聚四氟乙烯或316不锈钢材质，探头、取样泵、除湿器等必须耐腐蚀。系统安装调试中，特别注意确保烟气采样、传输中要加热保温在烟气露点之上，同时要保证烟气除湿过程的快速除水，避免被测组分被水分吸收而流失，以确保样气的真实性。

 TR—9300烟气排放连续监测系统适用于各种锅炉连续废气排放量的监测，采用直接抽取法，可以连续在线监测颗粒物的浓度、二氧化硫(SO2)浓度、氮氧化合物(NOX)浓度、氧气(O2)含量、烟气温度、烟气压力、烟气流速，还可以增加一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等参数的测量。其控制计算机可以将所测到的数据进行处理和存贮；可通过网络与上级环保部门的计算机连接，环保部门可以方便、快捷地调用监测数据。企业内部可以通过局域网，根据访问权限对数据库进行操作，如读取数据、修改状态参数，甚至对系统进行直接操作。由于采用直接抽取法测量烟气中的污染物浓度，系统可以用标准气对分析仪进行在线标定，保证监测数据的准确性。气体分析采用的是非分散红外吸收法；含氧量的监测采用寿命可达十年的顺磁氧分析仪器。

 一台控制计算机可以同时与多个(最多时可达8个监测点)在线监测点相连，以总线方式进行通讯，并实时处理各点所测量的数据。同时可以通过电话线、GPRS、CDMA等多种形式与上级环保部门联网。

应用范围：

 火力发电厂、垃圾焚化厂、水泥工业、化学工业、石油工业、钢铁企业、各种工业锅炉、各种工业窑炉，其它工业过程中产生污染气体的固定排放源。

·         气体分析仪

·            颗粒物分析仪

·            温度、压力、流速监测仪

·            样气采集系统

·            样气预处理系统

·            保护反吹系统

·            自动标定系统

·            系统控制与数据采集系统

系统主要技术指标：
   ●系统型号：TR-9300型
   ●测量原理：NDIR，电化学(O2)，高温电容法(湿度) 、皮托管
   ●系统响应时间：≤15秒
   ●测量范围：根据客户要求定制
   ●测量精度：≤±1% F.S
   ●稳定性：   
  零点漂移：量程的1% / 月    
  量程漂移：≤量程的1% / 月
   ●重复性：≤量程的1%
   ●高精度过滤，过滤精度：0.5μm；过滤能力2000g／Nm3 
   ●系统维护周期：1年
   ●信号输出：4～20mA  隔离电流信号
   ●报警输出：触点容量3A／220V，功能自定义
   ●系统可靠性： MTBF≥3年
   ●输出信号：4～20mA，控制报警信号NO/NC
   ●工作电源：220VAC 50HZ 
   ●工作温度：＋5℃～＋45℃
   ●环境湿度：≤90%
   ●工作气源：洁净氮源≤0.5Mpa  30NM3/24h
   ●外形尺寸：1800*600*600