论文部分内容阅读
超低排放一般是指达到现行《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定的燃气轮机组要执行“大气污染物特别排放限值”，将达到或者低于燃机排放限值的情况称为燃煤机组的“超低排放”。随着大气污染物排放新标准的实施，对环保设施的稳定运行提出了更高的要求，同样，连续监测烟气排放的CEMS系统设备的准确性、可靠性提出了更高的要求，常规CEMS设备已经不能满足低量程测量要求，合理选择CEMS设备，保证烟气达标排放显得尤为重要。本文就超低排放氨-肥法脱硫工程中的CEMS选型进行分析。
2 大气污染物排放指标
2.1 《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中对大气污染物排放浓度限值规定见表1：
表1：
2.2 国家发展改革委、环境保护部和国家能源局等三部委联合发布《关于印发<煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）>的通知》（发改能源[2014]2093号）中对大气污染物排放浓度限值规定见表2：
表2：
3 氨-肥法烟气脱硫装置排放烟气的工况指标和特点
3.1 排放指标
为了达标排放，氨-肥法烟气脱硫装置也在针对超低排放进行了技术升级，正常运行工况下脱硫出口的超低排放指标见表3：
表3：
3.2 氨-肥法烟气脱硫出口的排放烟气特点
排放烟气中含有SO2、NOx、氨、逃逸粉尘、水蒸汽等多种物质成份，且烟气温度≤50℃，在此温度下，水蒸汽为饱和状态，烟气中会有大量雾滴出现。在这种工况下，由于SO2含量很低，且SO2易溶于水，传统CEMS的系统，在冷凝管除水时就会出现SO2和NO2溶解于水丢失的情况;由于受水雾的干扰，传统原位式激光粉尘仪也无法正确测量低含量的粉尘。
4 CEMS设备选型
4.1烟气分析仪量程的选择
4.1.1按照《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-2007）中“气态污染物的浓度应不低于所选测定系统使用量程的30%。”的规定进行计算：
当SO2≤35mg/m3时，SO2仪表量程≤116.67mg/m3;
当NOx≤50mg/m3时，NOx仪表量程≤166.67mg/m3（排放以NO2计），如折算为NO量程，则NO量程为≤108.7 mg/m3;
参照以上规定，烟尘仪的量程选为0～15 mg/m3。所以，烟气分析仪量程可按表4选择。
表4：
2.1.2按照《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-201X）征求意见稿中“气态污染物的浓度应不低于所选测定系统使用量程的20%。”的规定计算，
当SO2≤35mg/m3时，SO2仪表量程≤175mg/m3;
当NOx≤50mg/m3时，NOx仪表量程≤250mg/m3（排放以NO2计），如折算为NO量程，则NO量程为≤163.1 mg/m3;
参照以上规定，烟尘仪的量程选为0～20 mg/m3。
所以，烟气分析仪量程可按表5选择。
表5：
4.2 烟气分析仪的选择
烟气分析仪主要测量气态污染物SO2、NOX，是CEMS系统的核心，也是设备选型的主要对象。常规SO2最小量程大于或等于200mg/m3 的分析仪已经不能满足环保监测要求，必须采用最小量程小于175mg/m3的仪器，针对低排放对分析仪的要求和目前市场上的CEMS设备的实际配置情况，现在总结出来四种可行方案：①加酸冷干法系统，即：系统采样探头、伴热管线还是采用高温伴热，在样品进入冷凝器器时加入酸，使得在冷凝降温后样品中的SO2和NO2损失减少，可以满足测量要求。代表厂家：ABB。②热湿法系统，即：整个采样系统采用高温伴热取样，且不除去样品中的水分。仪表采用高温FTIR分析仪或高温红/紫外分析仪。在这个系统中，无样品冷凝发生，可以满足测量要求。代表厂家：德国SICK（高温红外）、德国福德仕（高温红外）、聚光（高温紫外）。③热干法系统，即：采用美国博纯的NAFION技术，在样品高温无液态水冷凝器的前提下，通过干燥气除去气态样品中的气态水。通过这样的处理，样品露点通常可以做到-15℃左右，可以满足测量要求。代表厂家：美国博纯。④稀释法系统。即：通过零气将过程气体按一定比例稀释并抽取进行分析，这样稀释后的样品气露点会升高，以至于样品不会有液态水凝结出来，也就不存在SO2丢失了。通常稀释后样品含量很低，需要ppb级的仪表进行测量，可以满足测量要求。代表厂家：美国赛默飞世尔、日本堀场、上海华川。
4.3 烟尘仪的选择
①原位光散射法透和光透射法：原位光散射法透和光透射法直接对烟囱（或烟道）中的烟气进行测量，测量过程中容易受到烟气中雾滴的影响，无法在氨法脱硫出口低温烟气中正确测量烟尘浓度。②抽取式光学法：目前比较流行的就是使用热空气对烟气进行一定比例的稀释，然后再进入高温抽取系统对烟气液态水雾进行气化，最后再用激光透射法或散射法对粉尘浓度进行测量，可以满足测量要求。代表厂家：德国杜拉格、德国福德仕、德国SICK、聚光科技。③β射线法：β射线法测尘仪是一种测定空气中含尘量的仪器。其原理为β射线穿过待测定物质后，其强度衰减程度仅与被穿透物质的质量有关，而与其物理、化学性能无关。当仪器按规定流量抽取空气样品，气体通过带状滤纸过滤，使粉尘集中到该滤纸上，捕集。
2 大气污染物排放指标
2.1 《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中对大气污染物排放浓度限值规定见表1：
表1：
2.2 国家发展改革委、环境保护部和国家能源局等三部委联合发布《关于印发<煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）>的通知》（发改能源[2014]2093号）中对大气污染物排放浓度限值规定见表2：
表2：
3 氨-肥法烟气脱硫装置排放烟气的工况指标和特点
3.1 排放指标
为了达标排放，氨-肥法烟气脱硫装置也在针对超低排放进行了技术升级，正常运行工况下脱硫出口的超低排放指标见表3：
表3：
3.2 氨-肥法烟气脱硫出口的排放烟气特点
排放烟气中含有SO2、NOx、氨、逃逸粉尘、水蒸汽等多种物质成份，且烟气温度≤50℃，在此温度下，水蒸汽为饱和状态，烟气中会有大量雾滴出现。在这种工况下，由于SO2含量很低，且SO2易溶于水，传统CEMS的系统，在冷凝管除水时就会出现SO2和NO2溶解于水丢失的情况;由于受水雾的干扰，传统原位式激光粉尘仪也无法正确测量低含量的粉尘。
4 CEMS设备选型
4.1烟气分析仪量程的选择
4.1.1按照《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-2007）中“气态污染物的浓度应不低于所选测定系统使用量程的30%。”的规定进行计算：
当SO2≤35mg/m3时，SO2仪表量程≤116.67mg/m3;
当NOx≤50mg/m3时，NOx仪表量程≤166.67mg/m3（排放以NO2计），如折算为NO量程，则NO量程为≤108.7 mg/m3;
参照以上规定，烟尘仪的量程选为0～15 mg/m3。所以，烟气分析仪量程可按表4选择。
表4：
2.1.2按照《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-201X）征求意见稿中“气态污染物的浓度应不低于所选测定系统使用量程的20%。”的规定计算，
当SO2≤35mg/m3时，SO2仪表量程≤175mg/m3;
当NOx≤50mg/m3时，NOx仪表量程≤250mg/m3（排放以NO2计），如折算为NO量程，则NO量程为≤163.1 mg/m3;
参照以上规定，烟尘仪的量程选为0～20 mg/m3。
所以，烟气分析仪量程可按表5选择。
表5：
4.2 烟气分析仪的选择
烟气分析仪主要测量气态污染物SO2、NOX，是CEMS系统的核心，也是设备选型的主要对象。常规SO2最小量程大于或等于200mg/m3 的分析仪已经不能满足环保监测要求，必须采用最小量程小于175mg/m3的仪器，针对低排放对分析仪的要求和目前市场上的CEMS设备的实际配置情况，现在总结出来四种可行方案：①加酸冷干法系统，即：系统采样探头、伴热管线还是采用高温伴热，在样品进入冷凝器器时加入酸，使得在冷凝降温后样品中的SO2和NO2损失减少，可以满足测量要求。代表厂家：ABB。②热湿法系统，即：整个采样系统采用高温伴热取样，且不除去样品中的水分。仪表采用高温FTIR分析仪或高温红/紫外分析仪。在这个系统中，无样品冷凝发生，可以满足测量要求。代表厂家：德国SICK（高温红外）、德国福德仕（高温红外）、聚光（高温紫外）。③热干法系统，即：采用美国博纯的NAFION技术，在样品高温无液态水冷凝器的前提下，通过干燥气除去气态样品中的气态水。通过这样的处理，样品露点通常可以做到-15℃左右，可以满足测量要求。代表厂家：美国博纯。④稀释法系统。即：通过零气将过程气体按一定比例稀释并抽取进行分析，这样稀释后的样品气露点会升高，以至于样品不会有液态水凝结出来，也就不存在SO2丢失了。通常稀释后样品含量很低，需要ppb级的仪表进行测量，可以满足测量要求。代表厂家：美国赛默飞世尔、日本堀场、上海华川。
4.3 烟尘仪的选择
①原位光散射法透和光透射法：原位光散射法透和光透射法直接对烟囱（或烟道）中的烟气进行测量，测量过程中容易受到烟气中雾滴的影响，无法在氨法脱硫出口低温烟气中正确测量烟尘浓度。②抽取式光学法：目前比较流行的就是使用热空气对烟气进行一定比例的稀释，然后再进入高温抽取系统对烟气液态水雾进行气化，最后再用激光透射法或散射法对粉尘浓度进行测量，可以满足测量要求。代表厂家：德国杜拉格、德国福德仕、德国SICK、聚光科技。③β射线法：β射线法测尘仪是一种测定空气中含尘量的仪器。其原理为β射线穿过待测定物质后，其强度衰减程度仅与被穿透物质的质量有关，而与其物理、化学性能无关。当仪器按规定流量抽取空气样品，气体通过带状滤纸过滤，使粉尘集中到该滤纸上，捕集。