浅论烟气排放连续监测系统(CEMS)的集成

2013-09-30 14:12:28来源: 21ic
全球经济的一体化与中国加入WTO使环保问题与ISO14001的认证成为市场准入“壁垒”问题;市场竞争的加剧、企业形象与经营管理念的提升和可持续性发展也迫切要求企业通过自动监测、强化管理的手段来解决污染问题。国外环境治理、保护的实施与优化得益于环境参数的检测或监测水平的提高,不仅在各类污水处理、垃圾焚化与再利用等装置上大量采用了先进的测控仪表与计算机系统,而且各企业在环境监测与保护方面投入巨资进行全方位的检测、监控与管理。国内许多企业近年来也日益重视环境监测问题和完善监测系统,许多电厂、石化、冶金企业已开始进行烟尘和SO2浓度监测。

一般企业都无法避免有污染排放点,少则几个、多则几十个,金属粉尘和SO2是气型污染物的主要污染因子,这些污染源排放的大量粉尘和SO2烟气,不仅加剧了企业各种设施的腐蚀,而且对周边环境也造成了极大的危害。

烟气排放在线监测系统(CEMS)成功与否的关键在于检测仪表的选型设计与仪表系统的集成,因过程分析面对的困难与问题很多:高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性等恶劣气体条件;应保证必要的检测准确度;应有较快的反应速度;应易安装、易标定;防尘、防溅、防腐等防护要求;应有较高的自动化程度,较少的维护工作量。因此应分析被测对象特征,再研究设计与生产工艺条件相匹配、相适应的分析检测仪表并予以集成解决。

一、气体成分分析

过去主要采用传统的分析方法如化学分析法、气相色谱法,其缺点是:必须对烟气进行人工取样,在实验室进行分析,其中操作者的操作技能对分析的精度有很大影响;而且传统方法只能单一成份地逐个进行检测分析,不具备多重输入和信号处理功能;分析费时,响应速度慢,效率低,难以实时地分析工况。

工业过程中产生的气体成分通常采用两种采样方式进行自动测量:

一种是在线方式——采用最新光学技术,在不影响被测气体本身状态时于烟道上进行实时的直接测量。其原理是气流通过测量孔同时吸收仪器发出的光使光强衰减,测出衰减程度即确定了SO2含量。该法具有以下特点:利用SO2对一定波长紫外光的强吸收特性消除其它成份影响;可测范围大,可达0~6000 mg/Nm3。但采用此类检测方式的仪表价格很高,如德国SICK公司的MW31型(0-6000 mg/Nm3)约30万元;虽带有三重反射镜的测量管内置净化空气导流装置,但可能仍难确保光学界面无尘,增加了维护量。

另一种是抽取方式——即将气体从烟道中抽取出来进行预处理后、再分析确定其含量。在线检测方法主要有热导式、红外线式和紫外线三种。不同测量方法与系统集成方式其适应性、性能价格比均不同。

热导式是基于混合气体中不同气体组份的导热系数(转变为热丝电阻值的变化)不同的原理,许多企业应用情况欠佳——冒正压时维护量较大,负压大时难以抽取样气;虽一次购置成本低但长期运行难维护、维修成本较高。此法不能用于检测低浓度(≤0.5%)SO2的场合。

紫外线式是基于被测气体组份分子对紫外光选择性的辐射吸收原理,最大特点是采用长寿命空心阴极灯做光源,稳定性较高;适宜在线测量低浓度SO2烟气,但在同等性能、功能情况下仪表价格较高。

红外线式则基于非分光红外吸收测量法的原理,分层四气室的独特设计具有理想的抗干扰能力;其测量范围宽,从0~100ppm至0~100%SO2,适应用于低浓度SO2波动范围较大的场合;其性能指标优越,重复性好,零点与量程漂移小于±1%F.S/7d。若设计匹配、有效的预处理装置(粉尘过滤、除水、除酸、压力流量调节、抽气泵、冷凝器)和电控单元等,则可实现在线检测的高稳定性、高准确性运行,尤其是ABB公司(德国Hartman & Braun)Uras14 NDIR红外分析仪在国内有着良好的应用业绩。

二、 粉尘浓度测量

目前国外主要采用光透射原理——当可控光源穿过带有微小颗粒的气体时,一个高灵敏的传感器可检测出被微小颗粒吸收的光能,并将其与参比光进行比较从而确定透射值或浊度值,再进一步得出粉尘浓度值。如法国OLDHAM公司的6000系列烟气分析仪采用直接测量方式,利用传统的红外吸收原理及最新的窄带干涉滤光片技术、集气体成分测量与粉尘测量于一体,简化了测量和处理过程。

此类仪表具有以下特点:以光学技术为基础,自动完成测量、控制、线性测试以及污染物检测功能,反应速度快、无采样处理过程;带有反吹装置,防止光学镜头面不受污染;具备快速切断阀可在吹扫装置失效后自动保护仪器;安装简便,发射与检测单元可通过法兰安装在烟管两侧;多种信号输出(0/2/4-20mA模拟输出、数字输出、RS232与RS485通讯接口)和显示,可满足各类测量、控制与系统集成要求。

三、 烟气流量检测装置

国内外目前流量检测方法与装置很多,但要解决好粉尘堵塞与可能存在的腐蚀以及降温后的冷凝等问题,解决大管径、低流速、宽量程比、低静压等问题,要达到预期的准确性与可靠性,须慎重选型设计。
热导式流量计特点:美国INTEK公司、KURZ公司的产品进入中国市场多年,检测SO2烟气流量也有多年成功经验,其性能稳定,数据准确可靠;维护与运行成本低,管径增大购置成本增加不多;采用插入式安装结构,拆装检修方便;信号直接由非电量变换成电量,便于信号处理;在小流量、介质的雷诺数很低的情况下有较好的测量进度。该类流量计近年来在国内外有较好的信誉和市场,但不太适宜于污染物(有粘性的)多、介质的温度变化剧烈的流体流量测量。
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关键字:烟气排放  连续监测系统  CEMS

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0930/article_7885.html
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