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烟气排放连续监测系统在锅炉中的应用

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：杨文飞

[导读] 【摘要】当前，人们越来越关注大气污染的监测和治理问题。

        （南京康测自动化设备有限公司）
        【摘要】当前，人们越来越关注大气污染的监测和治理问题。造成大气污染主要有两个主要的原因：首先是燃煤锅炉排放的烟尘二氧化硫以及氮氧化物，还有一个因素是机动车辆的废气排放。其中，各种不同的燃烧器以及工业等的烟气排放，对空气环境造成了很大程度上的污染，在环境保护工作当中，监测烟气当中的一些有毒有害气体是非常关键的。本文主要分析了在锅炉当中应用烟气排放连续监测系统。
        【关键词】烟气排放连续监测系统；锅炉；红外分析仪；样品预处理系统
        随着当前人们越来越重视环境的保护问题，烟气排放连续监测系统（CEMS）在各种实时跟踪测量固定污染源当中得到了越来越普遍的应用，比如锅炉以及工业炉窑等多方面排放的烟气，并且可以及时给当地环境管理部门上传监测到的数据。
        1.应用及注意的问题
        因为固定污染源排放出不同的污染物和各个国家法律法规以及环境管理部门所提出的要求都不相同，不同项目的CEMS需要测量的参数也自然不相同。
        在这种装置锅炉烟气排放的CEMS需要测量以下几个参数：气体污染物以及一氧化碳的浓度、含氧量流量，温度以及压力等各个方面的具体参数值。其中测量流量主要是通过使用阿牛巴流量计来测量，温度的测量通常是采取一体化热电阻或是温度变送器的方式。对于其它污染物来讲，主要是通过采取直接抽取采样法对污染物的数值进行测量，通过对多组分气体分析仪进行使用。
        以下主要对气态污染物的测量进行重点介绍：
        1.1采样探头
        采样探头模块如图1所示，取样管插入到烟囱中心部位，这样就可以取出更加具有代表性的样品。在采样探头当中包括陶瓷过滤器，将三微米以上的粉尘颗粒彻底过滤掉，同时还包括电加热器，将温度恒温的调节在180摄氏度左右，需要比烟气的露点温度高出一些，这样可以有效地避免冷凝液和烟尘相互结合，将过滤器堵塞住，除此之外，为了防止酸性可溶性气体和冷凝液腐蚀系统组件相溶，保证采取的样品更加具有代表性。同时，在采样探头当中，还包括自动反吹装置，通过其中的小型PLC控制仪表空气定期性地进行吹扫，这样可以有效地避免烟尘积聚，将探头堵塞住，吹扫的具体周期和时长可以在小型PLC装置上进行设定。

                   图1 采样探头模块示意
        按照用户所提出的要求，在CEMS进行自动验证的过程中，量程器需要从采样探头的位置进行接入，因此其中设置了量程气入口，从316不锈钢管，直接接入地面分析仪盘柜旁的气体钢瓶当中。
        烟气样气主要是从电伴热采样管线直接送到样品预处理系统当中，而伴热的温度基本上可以设定为140摄氏度左右，采样管的材质需要由可溶性聚四氟乙烯做成，这样可以有效地避免一些酸性的气体对其产生的腐蚀。
        1.2样品预处理系统
        对于样品预处理系统来讲，它主要是对采样的烟气样气进行冷凝、除水等多种处理方式，从而可以更加方便正常使用分析仪，为其提供合格的样气。样品预处理系统如图2所示。

                    图2 样品预处理系统示意图
        首先，烟气样气可以通过气水分离器，之后，再进入一级冷却区，将气样快速地冷却到4摄氏度左右，而快速冷却主要是为了避免样气失真。在汽水分离器气体出口的垂直方向，需要比样品预处理系统样器入口能够适当地低一些。烟气一般都是微负压，经过隔膜泵之后，逐渐增加样气的压力和露点的温度也会逐渐地升高，因此，泵后还设置了二级冷却器，可以保证之后的样气当中并没有水分析出。冷却剂冷凝出的水分可以经过排液蠕动泵逐渐被排出。
        因为红外分析仪不能对二氧化氮的含量进行测量，因此还在其中设置了一套二氧化氮／一氧化氮的转化器，而一氧化氮浓度主要是由分析仪进行测量。最后，样气可以经过精细的过滤器，对其出尘之后，被送到多组分气体分析仪当中。
        如果样品预处理系统当中的湿度检测仪检测到其中有冷凝液，需要先关闭连锁的隔膜泵，停止采样，从而可以避免样气当中一些夹带的液滴对分析仪的检测器有所损害，转子流量计主要是在调节流量过程中进行使用，如果样气流量相对较低，流量开关信号就会送到DCS位置报警。
        1.3气体分析仪
        经过多个不同处理的样气，被送到多组分气体分析仪之后，通过非分散红外分析模块对CO的浓度进行测量，通过电化学式氧的分析模块对氧气的浓度进行具体测量。
        通过样品预处理系统当中，可以通过“二位三通”电磁法的不同流路组合，进而可以保证分析仪的采样/标定选择等多种功能得以实现。DCS可以对遥控分析仪的自动标准仪器自动验证进行远程遥控和管理。
        样气被测量之后、残余的零点气标定之后，量程器高点放空，直接排到工厂常压放空总管的位置。
        1.4需要注意的问题
        首先，应该将取样点的分析与之间的距离适当缩短，才可以保证烟气样气传输的滞后时间得到有效地减少。如果之后的时间超过60秒的时间，可以考虑在隔膜泵之后，适当地增加快速回落。其次，在烟囱中部的操作平台当中，需要留出适当的空间，这样可以保证温度压力以及流量变送器等模块可以进行正常的安装和日常的维护工作。
        2.总结
        当前，我们国家冬季的雾霾相对比较严重，CEMS能否得到普遍的推广，固定污染源烟气排放能否连续、准确地监测出来，这些都会在很大程度上影响着大气污染治理以及保护大气环境。在实际应用过程中，还需要结合烟气组分以及实际的场合来进行具体分析，并且可以通过采取恰当的样品与处理系统选择适当地分析，从而保证CEMS可以对相关参数进行准确地测量。
        【参考文献】
        [1]吴涛.烟气排放连续监测系统在锅炉中的应用[J].石油化工自动化,2020,56(4):20-23.
        [2]王婧.浅析锅炉烟气监测系统及其应用[J].数字化用户,2018,24(49):29-30.