隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，煙氣排放問題日益嚴重，對環(huán)境和人類健康造成了嚴重威脅。為了有效監(jiān)控和管理煙氣排放，工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)應運而生。本文將探討工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術要求和標準，以確保其準確、穩(wěn)定、可靠地運行。



一、系統(tǒng)組成與設備要求



工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由采樣設備、分析儀器、數(shù)據(jù)采集和處理設備、數(shù)據(jù)傳輸設備以及控制系統(tǒng)等組成。各組成部分需滿足以下技術要求：



采樣設備：采樣設備應能夠有效地采集煙氣樣品，確保樣品的真實性和代表性。同時，采樣設備應具有良好的密封性能，防止煙氣泄漏。

分析儀器：分析儀器應具有高靈敏度和高準確度，能夠準確地測量煙氣中的污染物濃度。此外，分析儀器應具備良好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠在各種環(huán)境條件下正常工作。

數(shù)據(jù)采集和處理設備：數(shù)據(jù)采集和處理設備應能夠實時、準確地收集和處理分析結果。同時，設備應具備良好的人機交互界面，方便操作人員進行操作。

數(shù)據(jù)傳輸設備：數(shù)據(jù)傳輸設備應能夠將處理后的數(shù)據(jù)快速、準確地發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。設備應具備良好的抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)應能夠有效地控制整個系統(tǒng)的運行，包括采樣設備的啟停、分析儀器的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和處理設備的運行狀態(tài)等。

CEMS系統(tǒng)概述

火電廠在燃燒煤炭時所排放出的煙氣污染物中含粉塵、二氧化硫、氮氧化物，而 CEMS 系統(tǒng)可以根據(jù)上述污染物排放濃度和總量連續(xù)不斷地進行全天24小時的監(jiān)測。迄今為止，在低排放政資實施的大背景下，社會上的絕大多數(shù)火電廠正在加速內部低排放系統(tǒng)的構建，而煙氣在線監(jiān)測 CEMS 系統(tǒng)在其中是不可缺少的一項設備。


二、應用與研究

1、對冷干直抽法 CEMS 的研究

典型的冷干直抽法取樣和預處理部分包括取樣探頭、取樣伴熱管線、過濾、除濕系統(tǒng)和取樣泵等部分，其目的是給分析儀器提供連續(xù)的潔凈(除塵)、干燥(除濕)、常溫樣氣，確保分析儀長期連續(xù)穩(wěn)定、準確可靠、少維護地協(xié)調運行，并延長其使用壽命。而作為火電廠低排放監(jiān)測系統(tǒng)冷干直抽法 CEMS 除濕系統(tǒng)的主要作用是把煙氣中的水蒸氣給去除?，F(xiàn)階段普遍使用的是冷卻除濕法，冷卻除濕法需要在很短的時間內將水蒸氣冷凝，從而避免煙氣和冷凝水接觸(但它的機理造成了冷凝水和 SO2 必然發(fā)生接觸)。為l防止冷凝水結冰，其冷凝的溫度一般來說維持在 3~5℃即可，冷卻除濕法的主要形式為電子制冷和壓縮機制冷。冷干直抽法 CEMS 預處理系統(tǒng)的主要的一個目的就是除濕。煙氣在冷凝時會有冷凝水產(chǎn)生(普通熱電廠的水含量為 8~15%)。但如果伴熱管線加熱效果下降，有冷凝水析出,或冷凝器制冷效果不好，樣氣中的水份未被分離而析出;或冷卻儀的冷凝水蟠動泵管老化，致使冷凝水未能及時排出而被樣氣攜帶進入后續(xù)管道或儀器:另外在低溫度比較低的情況下(冷凝器中)，SO2 的溶解度升高，低量程的 SO2 會溶解入冷凝水而造成監(jiān)測分析的數(shù)據(jù)變小，甚至為零。

2、 應用改進

面對在高濕、低量程必定 發(fā)生二氧化硫溶入冷凝水的問題，目前為止存在兩種方法可以規(guī)避或控制:(1)加注磷酸法，源自德國的煙氣在線監(jiān)測預處理系統(tǒng),供應商考慮采用在整個伴熱管線或在冷凝器中加注磷俊的方法來控制 ,NO<1000mg/Nm及 SO2<900mg/Nm 范圍內二氧化硫在冷凝水中的溶解問題。機理是通過磷酸在水中電離出的 H離子，阻止 SO2 與水發(fā)生化學反應進而生成 HSO2，大程度確保只有少量的 二氧化硫落入冷凝水中。2Nafion 干燥管除濕法，通過 Nafion 膜選擇性氣態(tài)除濕的方式來從根本上解決冷凝水析出的問題，并且保留煙氣中低量程的 SO2、NOX和 O2，有效確保分析的度和準確率。由于 Nafion干燥管沒有機械運動部件，氣態(tài)除濕且無冷凝水析出，因而與冷凝器相比具有明顯的優(yōu)勢。

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，相關氣態(tài)污染物排放濃度實現(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，尾部煙氣中相關氣態(tài)污染物已滿足低排放要求，但原有CEMS系統(tǒng)仍繼續(xù)保留使用。為適應日趨嚴格的環(huán)保要求，近年來眾多燃煤鍋爐積極開展環(huán)保升級改造，實現(xiàn)鍋爐尾部煙氣中煙塵、SO2、NOx等氣態(tài)污染物“低排放”。文章通過對比幾種應用于二氧化硫、氮氧化物和煙塵的典型監(jiān)測技術，提出了適用于低排放改造的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化配置方案。

煙氣預處理技術
基于非分散紅外/紫外吸收法技術的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，需要對煙氣進行除塵和除水處理。預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作為重要指標來判定預處理的性能。在實際應用中，“過濾+冷凝”的預處理方式較為廣泛。其中煙氣過濾除塵技術較為成熟，常用的有金屬濾芯、陶瓷燒結濾芯和膜式過濾器。煙氣冷凝除水技術較為常用的有壓縮機冷凝和半導體冷凝，可將煙氣露點干燥至5℃。新興技術中有高分子膜式滲透除水技術，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，可將煙氣露點干燥至-5℃以下。

紫外煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)采用冷干完全抽取+除水除塵預處理系統(tǒng)，結合紫外法氣體分析儀，連續(xù)在線測量煙氣中的SO?、NO、NO?等污染氣體濃度，可通過增加非分散紅外模塊，連續(xù)在線測量煙氣中的CO?、CH? 、N?O等溫室氣體濃度，同時可監(jiān)測煙氣參數(shù)（溫度、壓力、流速或流量、濕度、含氧量等），通過數(shù)據(jù)采集與傳輸裝置將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至環(huán)境管理部門。紫外吸收法對氣態(tài)污染物進行分析，避免了水和粉塵以及碳氫化合物對分析儀的干擾。

燒結/球團/燃煤鍋爐

是否按小時均值判定超標：是

生產(chǎn)工序：堿回收爐/石灰窯爐/焚燒爐/燃煤蒸汽鍋爐

非正常情況達標判定要求：

（1）鋼鐵工業(yè)排污單位非正常排放指燒結機、球團焙燒設施、燃煤鍋爐等設施啟停機、設備故障、檢維修等情況下的排放。

（2）鋼鐵工業(yè)排污單位中，對于采用脫硝措施的燒結機/球團焙燒設施，啟動8小時不作為氮氧化物合規(guī)判定時段。

（3）對于采用脫硝措施的燃煤鍋爐，冷啟動1小時、熱啟動0.5小時不作為氮氧化物合規(guī)判定時段。

豁免因子：氮氧化物