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淺論煙氣排放連續監測系統（CEMS）的集成
作者：
時(shí)間：2013-09-30
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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全球經(jīng)濟的一體化與中國加入WTO使環(huán)保問(wèn)題與ISO14001的認證成為市場(chǎng)準入“壁壘”問(wèn)題；市場(chǎng)競爭的加劇、企業(yè)形象與經(jīng)營(yíng)管理念的提升和可持續性發(fā)展也迫切要求企業(yè)通過(guò)自動(dòng)監測、強化管理的手段來(lái)解決污染問(wèn)題。國外環(huán)境治理、保護的實(shí)施與優(yōu)化得益于環(huán)境參數的檢測或監測水平的提高，不僅在各類(lèi)污水處理、垃圾焚化與再利用等裝置上大量采用了先進(jìn)的測控儀表與計算機系統，而且各企業(yè)在環(huán)境監測與保護方面投入巨資進(jìn)行全方位的檢測、監控與管理。國內許多企業(yè)近年來(lái)也日益重視環(huán)境監測問(wèn)題和完善監測系統，許多電廠(chǎng)、石化、冶金企業(yè)已開(kāi)始進(jìn)行煙塵和SO2濃度監測。
一般企業(yè)都無(wú)法避免有污染排放點(diǎn)，少則幾個(gè)、多則幾十個(gè)，金屬粉塵和SO2是氣型污染物的主要污染因子，這些污染源排放的大量粉塵和SO2煙氣，不僅加劇了企業(yè)各種設施的腐蝕，而且對周邊環(huán)境也造成了極大的危害。
煙氣排放在線(xiàn)監測系統（CEMS）成功與否的關(guān)鍵在于檢測儀表的選型設計與儀表系統的集成，因過(guò)程分析面對的困難與問(wèn)題很多：高溫、高粉塵、高水份、負壓及腐蝕性等惡劣氣體條件；應保證必要的檢測準確度；應有較快的反應速度；應易安裝、易標定；防塵、防濺、防腐等防護要求；應有較高的自動(dòng)化程度，較少的維護工作量。因此應分析被測對象特征，再研究設計與生產(chǎn)工藝條件相匹配、相適應的分析檢測儀表并予以集成解決。
一、氣體成分分析
過(guò)去主要采用傳統的分析方法如化學(xué)分析法、氣相色譜法，其缺點(diǎn)是：必須對煙氣進(jìn)行人工取樣，在實(shí)驗室進(jìn)行分析，其中操作者的操作技能對分析的精度有很大影響；而且傳統方法只能單一成份地逐個(gè)進(jìn)行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能；分析費時(shí)，響應速度慢，效率低，難以實(shí)時(shí)地分析工況。
工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體成分通常采用兩種采樣方式進(jìn)行自動(dòng)測量：
一種是在線(xiàn)方式——采用最新光學(xué)技術(shù)，在不影響被測氣體本身狀態(tài)時(shí)于煙道上進(jìn)行實(shí)時(shí)的直接測量。其原理是氣流通過(guò)測量孔同時(shí)吸收儀器發(fā)出的光使光強衰減，測出衰減程度即確定了SO2含量。該法具有以下特點(diǎn)：利用SO2對一定波長(cháng)紫外光的強吸收特性消除其它成份影響；可測范圍大，可達0～6000 mg/Nm3。但采用此類(lèi)檢測方式的儀表價(jià)格很高，如德國SICK公司的MW31型（0-6000 mg/Nm3）約30萬(wàn)元；雖帶有三重反射鏡的測量管內置凈化空氣導流裝置，但可能仍難確保光學(xué)界面無(wú)塵，增加了維護量。
另一種是抽取方式——即將氣體從煙道中抽取出來(lái)進(jìn)行預處理后、再分析確定其含量。在線(xiàn)檢測方法主要有熱導式、紅外線(xiàn)式和紫外線(xiàn)三種。不同測量方法與系統集成方式其適應性、性能價(jià)格比均不同。
熱導式是基于混合氣體中不同氣體組份的導熱系數（轉變?yōu)闊峤z電阻值的變化）不同的原理，許多企業(yè)應用情況欠佳——冒正壓時(shí)維護量較大，負壓大時(shí)難以抽取樣氣；雖一次購置成本低但長(cháng)期運行難維護、維修成本較高。此法不能用于檢測低濃度（≤0.5%）SO2的場(chǎng)合。
紫外線(xiàn)式是基于被測氣體組份分子對紫外光選擇性的輻射吸收原理，最大特點(diǎn)是采用長(cháng)壽命空心陰極燈做光源，穩定性較高；適宜在線(xiàn)測量低濃度SO2煙氣，但在同等性能、功能情況下儀表價(jià)格較高。
紅外線(xiàn)式則基于非分光紅外吸收測量法的原理，分層四氣室的獨特設計具有理想的抗干擾能力；其測量范圍寬，從0～100ppm至0～100%SO2，適應用于低濃度SO2波動(dòng)范圍較大的場(chǎng)合；其性能指標優(yōu)越，重復性好，零點(diǎn)與量程漂移小于±1%F.S/7d。若設計匹配、有效的預處理裝置(粉塵過(guò)濾、除水、除酸、壓力流量調節、抽氣泵、冷凝器)和電控單元等，則可實(shí)現在線(xiàn)檢測的高穩定性、高準確性運行，尤其是ABB公司（德國Hartman Braun）Uras14 NDIR紅外分析儀在國內有著(zhù)良好的應用業(yè)績(jì)。
二、 粉塵濃度測量
目前國外主要采用光透射原理——當可控光源穿過(guò)帶有微小顆粒的氣體時(shí)，一個(gè)高靈敏的傳感器可檢測出被微小顆粒吸收的光能，并將其與參比光進(jìn)行比較從而確定透射值或濁度值，再進(jìn)一步得出粉塵濃度值。如法國OLDHAM公司的6000系列煙氣分析儀采用直接測量方式，利用傳統的紅外吸收原理及最新的窄帶干涉濾光片技術(shù)、集氣體成分測量與粉塵測量于一體，簡(jiǎn)化了測量和處理過(guò)程。
此類(lèi)儀表具有以下特點(diǎn)：以光學(xué)技術(shù)為基礎，自動(dòng)完成測量、控制、線(xiàn)性測試以及污染物檢測功能，反應速度快、無(wú)采樣處理過(guò)程；帶有反吹裝置，防止光學(xué)鏡頭面不受污染；具備快速切斷閥可在吹掃裝置失效后自動(dòng)保護儀器；安裝簡(jiǎn)便，發(fā)射與檢測單元可通過(guò)法蘭安裝在煙管兩側；多種信號輸出（0/2/4-20mA模擬輸出、數字輸出、RS232與RS485通訊接口）和顯示，可滿(mǎn)足各類(lèi)測量、控制與系統集成要求。
三、 煙氣流量檢測裝置
國內外目前流量檢測方法與裝置很多，但要解決好粉塵堵塞與可能存在的腐蝕以及降溫后的冷凝等問(wèn)題，解決大管徑、低流速、寬量程比、低靜壓等問(wèn)題，要達到預期的準確性與可靠性，須慎重選型設計。
熱導式流量計特點(diǎn)：美國INTEK公司、KURZ公司的產(chǎn)品進(jìn)入中國市場(chǎng)多年，檢測SO2煙氣流量也有多年成功經(jīng)驗，其性能穩定，數據準確可靠；維護與運行成本低，管徑增大購置成本增加不多；采用插入式安裝結構，拆裝檢修方便；信號直接由非電量變換成電量，便于信號處理；在小流量、介質(zhì)的雷諾數很低的情況下有較好的測量進(jìn)度。該類(lèi)流量計近年來(lái)在國內外有較好的信譽(yù)和市場(chǎng)，但不太適宜于污染物（有粘性的）多、介質(zhì)的溫度變化劇烈的流體流量測量。
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