淺論煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）的集成
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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(shè)施的腐蝕，而且對(duì)周邊環(huán)境也造成了極大的危害。
煙氣排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）成功與否的關(guān)鍵在于檢測(cè)儀表的選型設(shè)計(jì)與儀表系統(tǒng)的集成，因過(guò)程分析面對(duì)的困難與問(wèn)題很多：高溫、高粉塵、高水份、負(fù)壓及腐蝕性等惡劣氣體條件；應(yīng)保證必要的檢測(cè)準(zhǔn)確度；應(yīng)有較快的反應(yīng)速度；應(yīng)易安裝、易標(biāo)定；防塵、防濺、防腐等防護(hù)要求；應(yīng)有較高的自動(dòng)化程度，較少的維護(hù)工作量。因此應(yīng)分析被測(cè)對(duì)象特征，再研究設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝條件相匹配、相適應(yīng)的分析檢測(cè)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(tǒng)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(duì)煙氣進(jìn)行人工取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，其中操作者的操作技能對(duì)分析的精度有很大影響；而且傳統(tǒng)方法只能單一成份地逐個(gè)進(jìn)行檢測(cè)分析，不具備多重輸入和信號(hào)處理功能；分析費(fèi)時(shí)，響應(yīng)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(cè)量：
一種是在線方式——采用最新光學(xué)技術(shù)，在不影響被測(cè)氣體本身狀態(tài)時(shí)于煙道上進(jìn)行實(shí)時(shí)的直接測(cè)量。其原理是氣流通過(guò)測(cè)量孔同時(shí)吸收儀器發(fā)出的光使光強(qiáng)衰減，測(cè)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(duì)一定波長(zhǎng)紫外光的強(qiáng)吸收特性消除其它成份影響；可測(cè)范圍大，可達(dá)0～6000 mg/Nm3。但采用此類檢測(cè)方式的儀表價(jià)格很高，如德國(guó)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(cè)量管內(nèi)置凈化空氣導(dǎo)流裝置，但可能仍難確保光學(xué)界面無(wú)塵，增加了維護(hù)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(yù)處理后、再分析確定其含量。在線檢測(cè)方法主要有熱導(dǎo)式、紅外線式和紫外線三種。不同測(cè)量方法與系統(tǒng)集成方式其適應(yīng)性、性能價(jià)格比均不同。
熱導(dǎo)式是基于混合氣體中不同氣體組份的導(dǎo)熱系數(shù)（轉(zhuǎn)變?yōu)闊峤z電阻值的變化）不同的原理，許多企業(yè)應(yīng)用情況欠佳——冒正壓時(shí)維護(hù)量較大，負(fù)壓大時(shí)難以抽取樣氣；雖一次購(gòu)置成本低但長(zhǎng)期運(yùn)行難維護(hù)、維修成本較高。此法不能用于檢測(cè)低濃度（≤0.5%）SO2的場(chǎng)合。
紫外線式是基于被測(cè)氣體組份分子對(duì)紫外光選擇性的輻射吸收原理，最大特點(diǎn)是采用長(zhǎng)壽命空心陰極燈做光源，穩(wěn)定性較高；適宜在線測(cè)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。
紅外線式則基于非分光紅外吸收測(cè)量法的原理，分層四氣室的獨(dú)特設(shè)計(jì)具有理想的抗干擾能力；其測(cè)量范圍寬，從0～100ppm至0～100%SO2，適應(yīng)用于低濃度SO2波動(dòng)范圍較大的場(chǎng)合；其性能指標(biāo)優(yōu)越，重復(fù)性好，零點(diǎn)與量程漂移小于±1%F.S/7d。若設(shè)計(jì)匹配、有效的預(yù)處理裝置(粉塵過(guò)濾、除水、除酸、壓力流量調(diào)節(jié)、抽氣泵、冷凝器)和電控單元等，則可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)的高穩(wěn)定性、高準(zhǔn)確性運(yùn)行，尤其是ABB公司（德國(guó)Hartman Braun）Uras14 NDIR紅外分析儀在國(guó)內(nèi)有著良好的應(yīng)用業(yè)績(jī)。
二、 粉塵濃度測(cè)量
目前國(guó)外主要采用光透射原理——當(dāng)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(cè)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(guó)OLDHAM公司的6000系列煙氣分析儀采用直接測(cè)量方式，利用傳統(tǒng)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(cè)量與粉塵測(cè)量于一體，簡(jiǎn)化了測(cè)量和處理過(guò)程。
此類儀表具有以下特點(diǎn)：以光學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，自動(dòng)完成測(cè)量、控制、線性測(cè)試以及污染物檢測(cè)功能，反應(yīng)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(hù)儀器；安裝簡(jiǎn)便，發(fā)射與檢測(cè)單元可通過(guò)法蘭安裝在煙管兩側(cè)；多種信號(hào)輸出（0/2/4-20mA模擬輸出、數(shù)字輸出、RS232與RS485通訊接口）和顯示，可滿足各類測(cè)量、控制與系統(tǒng)集成要求。
三、 煙氣流量檢測(cè)裝置
國(guó)內(nèi)外目前流量檢測(cè)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(dá)到預(yù)期的準(zhǔn)確性與可靠性，須慎重選型設(shè)計(jì)。
熱導(dǎo)式流量計(jì)特點(diǎn)：美國(guó)INTEK公司、KURZ公司的產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)多年，檢測(cè)SO2煙氣流量也有多年成功經(jīng)驗(yàn)，其性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；維護(hù)與運(yùn)行成本低，管徑增大購(gòu)置成本增加不多；采用插入式安裝結(jié)構(gòu)，拆裝檢修方便；信號(hào)直接由非電量變換成電量，便于信號(hào)處理；在小流量、介質(zhì)的雷諾數(shù)很低的情況下有較好的測(cè)量進(jìn)度。該類流量計(jì)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)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(cè)量。
評(píng)論