TK-1000 保定智能化煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案

保定智能化煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案

相關(guān)概念

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干態(tài)煙氣與濕態(tài)煙氣

與大氣相比,煙氣中的水蒸氣含量較高,變化范圍較大，為便于比較，監(jiān)測(cè)方法規(guī)以除去水蒸氣后標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣為基準(zhǔn)表示煙氣中有害物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果。含濕量的測(cè)定方法有重量法、冷凝法、干濕球法等。煙氣濕態(tài)體積就是煙氣的實(shí)際體積。干態(tài)體積是去掉煙氣中水蒸汽含量后的體積。

工況和標(biāo)況

依煙氣狀態(tài)不同，分為工況和標(biāo)況兩種，工況是依實(shí)際條件測(cè)定的煙氣量，標(biāo)況是工況換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣量Nm3/h是指通常狀態(tài)下的風(fēng)量，即20度，1個(gè)大氣壓下； 因?yàn)闅怏w是可以壓縮的，流量與狀態(tài)有關(guān)。Nm3/h叫標(biāo)立方是就氣體而言的，是指換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積，是1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下273K下的體積。Nm3/h在環(huán)保中常用，許多環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)均有表述，是指換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，標(biāo)態(tài)為溫度273K（0度）,壓力101325Pa.可按下式簡(jiǎn)單換算：V標(biāo)準(zhǔn)/V實(shí)際=273/（273+T實(shí)際），V-體積流量,T實(shí)際-實(shí)際氣溫；煙氣在溫度為273K，壓力為101325Pa時(shí)的狀態(tài)，簡(jiǎn)稱“標(biāo)態(tài)”。 一般標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的大氣污染物排放濃度均指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的數(shù)值。

大氣污染物排放登記表上面給出的污染源排放廢氣量采用的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積。標(biāo)準(zhǔn)立方米指的是溫度273K，壓力為101325Pa時(shí)的干空氣所占體積。 在大氣環(huán)境模式計(jì)算里，使用的是工況狀態(tài)下的體積和煙氣實(shí)際排放速度，在不考慮氣體壓縮影響和濕度極小時(shí)，工況狀態(tài)煙氣體積可由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積換算出；

V=VN*PN*T/P*TN，式中：

V-工況狀態(tài)下干空氣的體積；

VN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干空氣的體積；

P-工況狀態(tài)下大氣壓，hPa；

PN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣壓，1013.25hPa；

T-工況狀態(tài)氣體溫度，K；

TN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度；273.15K。

在大氣環(huán)境容量測(cè)算時(shí)，必須進(jìn)行上面修正，否則煙氣抬升計(jì)算不正確，甚至?xí)霈F(xiàn)煙氣的虛假下洗，導(dǎo)致容量測(cè)算有誤。

采樣設(shè)備

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濾筒

在對(duì)大氣污染源的監(jiān)測(cè)中，煙塵排放濃度的監(jiān)測(cè)是一個(gè)比較常規(guī)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。其中，收集煙塵采樣濾筒主要有玻璃纖維濾筒和剛玉濾筒。日常的監(jiān)測(cè)中，采樣濾筒以玻璃纖維濾筒為主。濾筒稱重時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)濾筒終重比初重還要小。這是由于濾筒采樣后出現(xiàn)失重現(xiàn)象造成的。濾筒在采樣前后除了要保證烘烤的時(shí)間和溫度保持*外，烘箱溫度要設(shè)定在200 ℃，因?yàn)槿济弘姀S的煙氣溫度一般在120～180 ℃，如果采樣溫度超過(guò)了烘箱烘烤溫度，就會(huì)造成濾筒出現(xiàn)失重現(xiàn)象。另外，在工作現(xiàn)場(chǎng)裝卸濾筒時(shí)，由于運(yùn)輸過(guò)程中震動(dòng)摩擦濾筒常常會(huì)產(chǎn)生一些碎絮并脫落，造成濾筒初重?fù)p失。應(yīng)在濾筒編號(hào)前擠壓濾筒邊緣并用毛刷清掃濾筒，減少碎絮的產(chǎn)生。

初始稱重及采樣結(jié)束后，用無(wú)塵包裝紙包裹濾筒，現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸濾筒要迅速，盡量減少濾筒在空氣中的暴露時(shí)間，以免濾筒被空氣污染，影響煙塵采集量的準(zhǔn)確度。

采樣槍

由于煙氣中含有二氧化硫、氮氧化物等酸性氣體，再加上煙氣濕度過(guò)大，往往會(huì)造成采樣槍濾筒托內(nèi)表面生銹，如果不及時(shí)處理，采樣后的濾筒外表面會(huì)帶有大片的銹漬，影響濾筒終重。采樣前應(yīng)擦拭濾筒托，必要時(shí)要用鐵砂紙打磨，每次采樣結(jié)束后，應(yīng)將濾筒托在空氣中暴露5 min 以上，確保水汽及酸性物質(zhì)不在濾筒托表面滯留。

采樣的過(guò)程中要十分小心，采樣嘴不要碰煙道管壁，以免積灰吸入濾筒、槍嘴碰撞變形。

煙氣分析儀

在監(jiān)測(cè)煙氣中二氧化硫排放濃度時(shí)常用儀器為KM9106 便攜式煙氣分析儀及Testo335 煙氣分析儀, 二者均采用定電位電解法, 另外, 還有傅立葉紅外煙氣分析儀, 采用紅外光譜法。燃煤電廠在安裝煙氣脫硫裝置后, 脫硫效率均在90 %左右, 出口煙氣二氧化硫排放濃度較低, 用定電位電解法分析儀在脫硫裝置出口測(cè)試時(shí)常常遇到二氧化硫檢測(cè)不出來(lái)的現(xiàn)象。

定電位電解法煙氣分析儀沒(méi)有保溫設(shè)施, 煙氣抽出煙道遇冷會(huì)馬上在采樣管路上結(jié)露, 二氧化硫氣體很容易溶于水, 加上脫硫裝置出口二氧化硫濃度低、煙氣濕度大, 造成了二氧化硫濃度檢測(cè)不出來(lái)的現(xiàn)象。

針對(duì)上述問(wèn)題, 采用在采樣管路上裹保溫材料 , 盡量減少采樣管路暴露在空氣中的距離,延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間。如若仍解決不了, 則應(yīng)選擇傅立葉紅外光譜法測(cè)試。 [1] 

測(cè)孔位置

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測(cè)孔位置和測(cè)點(diǎn)布置的原則

在煙塵、煙氣監(jiān)測(cè)工作中，測(cè)孔位置和測(cè)點(diǎn)布置的基本原則是，測(cè)孔位置應(yīng)設(shè)在管道氣流平穩(wěn)段，并優(yōu)先考慮垂直管道。原則上設(shè)在距彎頭、閥門(mén)和其他變徑管道下游方向大于倍直徑處，上游方向倍直徑處，當(dāng)難于滿足上述要求時(shí)，測(cè)孔位置與彎頭等的距離至少是煙道直徑的倍處，并適當(dāng)增加側(cè)點(diǎn)數(shù)。在采集氣體污染物樣品時(shí)，測(cè)孔位置原則上應(yīng)設(shè)在管氣流平穩(wěn)段，并避開(kāi)漏風(fēng)部位，靠近管道中心位置采樣。

在選定的測(cè)孔位置斷面上，原則上設(shè)置互相垂直的兩個(gè)測(cè)孔。當(dāng)測(cè)定斷面的流速分布較均勻、對(duì)稱時(shí), 可設(shè)一個(gè)采樣孔，測(cè)點(diǎn)減少一半。測(cè)點(diǎn)在測(cè)量斷面的具體布置尺寸，可按照GB5466一85《鍋爐煙塵測(cè)試方法》和GB9079一88《工業(yè)爐窯煙塵側(cè)試方法》中的規(guī)定執(zhí)行。 [2] 

煙氣測(cè)定

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煙氣檢測(cè)平臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：1、位于固定污染源排放控制設(shè)備的下游；2、不受環(huán)境光線和電磁輻射的影響；3、煙道振動(dòng)幅度盡可能??；4、安裝位置應(yīng)避免煙氣中水滴和水霧的干擾；5、安裝位置不漏風(fēng)；6、安裝煙氣 CEMS 的工作區(qū)域必須提供*性的電源，以保障煙氣 CEMS 的正常運(yùn)行；7、采樣或監(jiān)測(cè)平臺(tái)易于人員到達(dá)，有足夠的空間，便于日常維護(hù)和比對(duì)監(jiān)測(cè)。當(dāng)采樣平臺(tái)設(shè)置在離地面高度≥5 米的位置時(shí)，應(yīng)有通往平臺(tái)的 Z 字梯/旋梯/升降梯；8、為室外的煙氣 CEMS 裝置提供掩蔽所，以便在任何天氣條件下不影響煙氣 CEMS 的運(yùn)行和不損害維修人員的健康，能夠安全地進(jìn)行維護(hù)。安裝在高空位置的煙氣 CEMS 要采取措施防止發(fā)生雷擊事故，做好接地，以保證人身安全和儀器的運(yùn)行安全。9、 應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段和煙道負(fù)壓區(qū)域。10、 測(cè)定位置應(yīng)避開(kāi)煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。 對(duì)于顆粒物 CEMS， 應(yīng)設(shè)置在距彎頭、 閥門(mén)、 變徑管下游方向不小于 4 倍煙道直徑，以及距上述部件上游方向不小于 2 倍煙道直徑處； 對(duì)于氣態(tài)污染物 CEMS，應(yīng)設(shè)置在距彎頭、 閥門(mén)、 變徑管下游方向不小于 2 倍煙道直徑，以及距上述部件上游方向不小于 0.5 倍煙道直徑處。對(duì)矩形煙道， 其當(dāng)量直徑D=2AB/(A+B)， 式中 A、 B 為邊長(zhǎng)。 當(dāng)安裝位置不能滿足上述要求時(shí)， 應(yīng)盡可能選擇在氣流穩(wěn)定的斷面，但安裝位置前直管段的長(zhǎng)度必須大于安裝位置后直管段的長(zhǎng)度。在煙氣 CEMS 監(jiān)測(cè)斷面下游應(yīng)預(yù)留參比方法采樣孔，采樣孔數(shù)目及采樣平臺(tái)等按GB/T16157 « 固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法»要求確定， 以供參比方法測(cè)試使用。在互不影響測(cè)量的前提下，應(yīng)盡可能靠近。11、為了便于顆粒物和流速參比方法的校驗(yàn)和比對(duì)監(jiān)測(cè)，煙氣 CEMS 不宜安裝在煙道內(nèi)煙氣流速小于 5m/s 的位置。13、火電廠濕法脫硫裝置后未安裝煙氣 GGH（氣-氣換熱器） 的煙道內(nèi)， 由于水份的干擾，顆粒物 CEMS 無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定其濃度，顆粒物 CEMS 可安裝在脫硫裝置前的管段中。

在鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)中,重點(diǎn)應(yīng)是二氧化硫的測(cè)定，因?yàn)槎趸驕y(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確與否，可直接反映鍋爐所燒的煤種含硫量的高低及脫硫裝置的運(yùn)行情況好壞。

在用定電位電解法測(cè)定時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1) 每次到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)前均要用所測(cè)煙氣的標(biāo)氣進(jìn)行校正,并且要及時(shí)更換到期的各個(gè)傳感器。

(2) 在二氧化硫的監(jiān)測(cè)中，因?yàn)槿槟z管對(duì)二氧化硫有較強(qiáng)的吸附作用，所用的導(dǎo)氣管不能為乳膠管，而要用聚四氟乙烯管或硅膠管，對(duì)采樣槍進(jìn)行加熱。

(3) 要取定電位電解法測(cè)定時(shí)間區(qū)間二氧化硫(包括氮氧化物和一氧化碳) 濃度的平均值，不得以瞬時(shí)測(cè)定值代表污染物的排放值。例如在1小時(shí)內(nèi)，用定電位電解法等時(shí)間間隔讀取4 組，每組5 個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算小時(shí)平均值。 [3] 

注意事項(xiàng)

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采樣過(guò)程中的問(wèn)題：

倒吸現(xiàn)象

燃煤電廠鍋爐負(fù)荷較大，煙氣在進(jìn)入煙囪前均采用引風(fēng)機(jī)克服阻力，出入口靜壓大多在- 2 000 Pa以上，出入口煙道截面積大， 在采樣結(jié)束后，采樣槍拔出煙道前的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，影響采樣結(jié)果的準(zhǔn)確性。有兩個(gè)辦法可以解決該問(wèn)題：一是將采樣槍直接伸入離測(cè)孔遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)，由遠(yuǎn)及近依次采樣，減少采樣結(jié)束至抽出采樣槍的時(shí)間；另一個(gè)辦法是提前1 s～2 s 的時(shí)間發(fā)出抽出采樣槍的命令，控制在采樣槍剛抽出測(cè)孔時(shí)采樣時(shí)間結(jié)束。

采樣過(guò)程中頻繁出現(xiàn)阻力過(guò)大現(xiàn)象

天氣較冷且煙氣濕度過(guò)大時(shí)，煙塵采樣時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)煙塵采樣儀中的干燥筒一個(gè)樣品未采集完，干燥瓶中的硅膠已變色。由于煙氣中的水汽大、溫度高，硅膠粒會(huì)不時(shí)產(chǎn)生爆裂，碎粉末隨著氣流進(jìn)入采樣儀內(nèi)部，碎粉末積聚過(guò)多造成氣路堵塞而無(wú)法正常工作。經(jīng)過(guò)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，采取在干燥筒前再串聯(lián)一個(gè)緩沖瓶。

煙塵采樣時(shí)煙氣分析儀加裝緩沖瓶，煙氣首*入*個(gè)緩沖瓶，熱煙氣驟冷可凝結(jié)出一部分水分，煙氣濕度降低既可大大減少干燥瓶中硅膠更換次數(shù)，又可解決煙溫過(guò)高硅膠遇水爆裂堵塞氣路的問(wèn)題。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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對(duì)大氣污染源排放的顆粒物（也稱煙塵）、氣態(tài)污染物（包括二氧化硫、氮氧化物等）進(jìn)行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測(cè)的裝置，被稱為“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”或“煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。上通用稱呼CEMS（Continuous Emission Monitoring System）。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能用于排放達(dá)標(biāo)監(jiān)控和排污計(jì)量使用，同時(shí)還可以用于設(shè)備（除塵、脫硫、鍋爐燃燒工況）運(yùn)行狀態(tài)檢查、故障診斷等。

煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用煙氣紅外采樣、后散射煙塵濃度測(cè)量、皮托管煙氣流速測(cè)量及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。同時(shí)又針對(duì)國(guó)內(nèi)煤種較雜、煤質(zhì)變化大、污染物排放濃度高、煙氣濕度大的狀況從技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)。并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，提供專業(yè)的中文操作平臺(tái)及中文報(bào)表功能、多組模擬量及開(kāi)關(guān)量輸入輸出接口，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的連接以及多種通訊方法的選用，使系統(tǒng)運(yùn)行方便靈活。 、

煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）是功能齊全，整體水平高的固定污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：

1) 固態(tài)顆粒物連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) ；

2) 氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（SO2、NOX）；

3) 煙氣含氧量、煙氣流量、壓力、溫度，濕度等煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) ；

4) 數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)。

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