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摘要：近年来电力企业环境保护与在线监测需求越来越大，制造商推介的CEMS也不少，但不同企业、不同烟气排放点有着不同的对象特征。本文在简要分析了环境保护与自动监测控制的作用与意义，针对大唐淮北发电厂#8机SO2烟气重点阐述了其流量、成分、粉尘浓度的自动检测及其系统的集成、设计要点。
关键词：CEMS烟气；在线检测
前言
随着我国节能减排力度的加大，企业环保与经营管理念的提升和可持续性发展也迫切要求企业通过加强监测、强化管理的手段来解决污染问题。我厂近年来也日益重视环境监测问题和完善监测系统，在#8机安装CEMS烟气排放在线监测系统开始进行烟尘和SO2浓度监测。
淮北发电厂与许多企业一样都无法避免有污染排放点，少则几个、多则几十个，金属粉尘和SO2是气型污染物的主要污染因子，这些污染源排放的大量粉尘和SO2烟气，不仅加剧了各种设施的腐蚀，而且对周边环境也造成了极大的危害。
烟气排放在线监测系统（CEMS）面对的困难与问题很多：高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性等恶劣气体条件；应保证必要的检测准确度；应有较快的反应速度；应易操作、易检修；防尘、防溅、防腐等防护要求；应有较高的自动化程度，较少的维护工作量，因此应对气体成分、粉尘浓度、烟气流量等进行分析。
一、气体成分分析
过去主要采用传统的分析方法如化学分析法、气相色谱法，其缺点是：必须对烟气进行人工取样，在实验室进行分析，其中操作者的操作技能对分析的精度有很大影响；而且传统方法只能单一成份地逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能；分析费时，响应速度慢，效率低，难以实时地分析工况。而目前#8机采用的是光学技术，在不影响被测气体本身状态时于烟道上进行实时的直接测量。其原理是气流通过测量探头同时吸收仪器发出的光使光强衰减，测出衰减程度即确定了SO2含量。该法具有以下特点：利用SO2对一定波长紫外光的强吸收特性消除其它成份影响；可测范围大，可达0～6000 mg/Nm3。
另一种是抽取方式——即将气体从烟道中抽取出来进行预处理后、再分析确定其含量。在线检测方法主要有热导式、红外线式和紫外线三种。不同测量方法与系统集成方式其适应性、性能价格比均不同。
热导式是基于混合气体中不同气体组份的导热系数（转变为热丝电阻值的变化）不同的原理，许多企业应用情况欠佳——冒正压时维护量较大，负压大时难以抽取样气；虽一次购置成本低但长期运行难维护、维修成本较高。此法不能用于检测低浓度（≤0.5%）SO2的场合。
紫外线式是基于被测气体组份分子对紫外光选择性的辐射吸收原理，最大特点是采用长寿命空心阴极灯做光源，稳定性较高；适宜在线测量低浓度SO2烟气，但在同等性能、功能情况下仪表价格较高。
红外线式则基于非分光红外吸收测量法的原理，分层四气室的独特设计具有理想的抗干扰能力；其测量范围宽，从0～100ppm至0～100%SO2，适应用于低浓度SO2波动范围较大的场合；其性能指标优越，重复性好，零点与量程漂移小于±1%F.S/7d。若设计匹配、有效的预处理装置（粉尘过滤、除水、除酸、压力流量调节、抽气泵、冷凝器）和电控单元等，则可实现在线检测的高稳定性、高准确性运行，尤其是ABB公司（德国Hartman & Braun）Uras14 NDIR紅外分析仪在国内有着良好的应用业绩。
二、 粉尘浓度测量
目前#8机采用光透射原理——当可控光源穿过带有微小颗粒的气体时，一个高灵敏的传感器可检测出被微小颗粒吸收的光能，并将其与参比光进行比较从而确定透射值或浊度值，再进一步得出粉尘浓度值，利用传统的红外吸收原理及最新的窄带干涉滤光片技术、集气体成分测量与粉尘测量于一体，简化了测量和处理过程。
此类装置具有以下特点：以光学技术为基础，自动完成测量、控制、线性测试以及污染物检测功能，反应速度快、无采样处理过程；带有反吹装置，防止光学镜头面不受污染；具备快速切断阀可在吹扫装置失效后自动保护仪器；安装简便，发射与检测单元可通过法兰安装在烟管两侧；多种信号输出（0/2/4-20mA模拟输出、数字输出、RS232与RS485通讯接口）和显示，可满足各类测量、控制与系统集成要求。
三、 烟气流量检测装置
目前流量检测方法与装置很多，但要解决好粉尘堵塞与可能存在的腐蚀以及降温后的冷凝等问题，解决大管径、低流速、宽量程比、低静压等问题，要达到预期的准确性与可靠性，须慎重选型设计。
美国INTEK公司、KURZ公司的产品进入中国市场多年，检测SO2烟气流量也有多年成功经验，其性能稳定，数据准确可靠；维护与运行成本低，管径增大购置成本增加不多；采用插入式安装结构，拆装检修方便；信号直接由非电量变换成电量，便于信号处理；在小流量、介质的雷诺数很低的情况下有较好的测量进度。该类流量计近年来在国内外有较好的信誉和市场，但不太适宜于污染物（有粘性的）多、介质的温度变化剧烈的流体流量测量。
节流式流量计——采用满管式安装与测量，精度略高、有国际标准可循，但也有其局限性：管径越大造价越高、安装检修不便，维护工作量大；介质压力传输会带来堵塞、降温引起冷凝加剧腐蚀、结垢；使用中影响精度的因素多如工况参数变化、前后直管段不够、锐角磨损等，都会使其不确定度增大；测量范围窄、仅为3：1，压损大、能耗大运行费用高。
均速管流量计——原理上与节流式流量计同属于差压使流量计，精度较节流式流量计略低但比单点测量法略高、因其测得的是管截面上介质的平均速度，具有一定的代表性，反映了管内流速分布变化规律；造价比节流法低，但它避免不了上述节流式流量计的其它缺点，在流速较高、粉尘较多时易堵塞，而在低流速时输出差压小；其流量系数受测管大小、工艺管径比、安装等因素的影响。
涡街流量计——可采用插入式结构测量中心点的流速，不存在差压式流量计的缺陷，在粉尘干燥、流速较高情况下，发生体堵塞的可能性小，信噪比高，维护量不大。应用中应注意振动与仪表运行可靠性选择问题。涡轮流量计灵敏度高，但难以长期适应含尘环境。（注：当粉尘浓度小于100g/Nm3时，一般可不考虑粉尘浓度对流量测量示值的影响。）
弯管流量计结构简单，内无任何附加节流件、插入件和可动部件，不易堵塞、无压力损失，因此适合于大管径、低流速、低静压、多粉尘与腐蚀较强的场合，但它对90°弯头的结构尺寸有要求：圆滑、管内无毛刺；对于特大管径安装检修复杂；输出差压也较小。
在正确选型设计与安装调试的同时，为了确保准确测量，除了应定期进行维护维修工作外，必要时应设计安装定期吹扫、清洗仪表探头装置，定期处理探头上粘结的污物、信号取压口与引压口及引压管的粉尘沉积或堵塞等。
四、结语
随着光学技术、计算机技术与自动检测等新技术的发展，许多以前难以检测的非电量（如烟实现工业炉窑、塔罐烟气排放点的自动采样与预处理，粉尘与SO2等主要污染因子和烟气流量的在线监测）均得以解决，这将有利于促使岗位作业人员及时调整与监控脱硫、除尘等环保设施的运行状态，加强达标排放管理，这对于排放点的有效监测与管理有着积极而重要的意义。
关键词：CEMS烟气；在线检测
前言
随着我国节能减排力度的加大，企业环保与经营管理念的提升和可持续性发展也迫切要求企业通过加强监测、强化管理的手段来解决污染问题。我厂近年来也日益重视环境监测问题和完善监测系统，在#8机安装CEMS烟气排放在线监测系统开始进行烟尘和SO2浓度监测。
淮北发电厂与许多企业一样都无法避免有污染排放点，少则几个、多则几十个，金属粉尘和SO2是气型污染物的主要污染因子，这些污染源排放的大量粉尘和SO2烟气，不仅加剧了各种设施的腐蚀，而且对周边环境也造成了极大的危害。
烟气排放在线监测系统（CEMS）面对的困难与问题很多：高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性等恶劣气体条件；应保证必要的检测准确度；应有较快的反应速度；应易操作、易检修；防尘、防溅、防腐等防护要求；应有较高的自动化程度，较少的维护工作量，因此应对气体成分、粉尘浓度、烟气流量等进行分析。
一、气体成分分析
过去主要采用传统的分析方法如化学分析法、气相色谱法，其缺点是：必须对烟气进行人工取样，在实验室进行分析，其中操作者的操作技能对分析的精度有很大影响；而且传统方法只能单一成份地逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能；分析费时，响应速度慢，效率低，难以实时地分析工况。而目前#8机采用的是光学技术，在不影响被测气体本身状态时于烟道上进行实时的直接测量。其原理是气流通过测量探头同时吸收仪器发出的光使光强衰减，测出衰减程度即确定了SO2含量。该法具有以下特点：利用SO2对一定波长紫外光的强吸收特性消除其它成份影响；可测范围大，可达0～6000 mg/Nm3。
另一种是抽取方式——即将气体从烟道中抽取出来进行预处理后、再分析确定其含量。在线检测方法主要有热导式、红外线式和紫外线三种。不同测量方法与系统集成方式其适应性、性能价格比均不同。
热导式是基于混合气体中不同气体组份的导热系数（转变为热丝电阻值的变化）不同的原理，许多企业应用情况欠佳——冒正压时维护量较大，负压大时难以抽取样气；虽一次购置成本低但长期运行难维护、维修成本较高。此法不能用于检测低浓度（≤0.5%）SO2的场合。
紫外线式是基于被测气体组份分子对紫外光选择性的辐射吸收原理，最大特点是采用长寿命空心阴极灯做光源，稳定性较高；适宜在线测量低浓度SO2烟气，但在同等性能、功能情况下仪表价格较高。
红外线式则基于非分光红外吸收测量法的原理，分层四气室的独特设计具有理想的抗干扰能力；其测量范围宽，从0～100ppm至0～100%SO2，适应用于低浓度SO2波动范围较大的场合；其性能指标优越，重复性好，零点与量程漂移小于±1%F.S/7d。若设计匹配、有效的预处理装置（粉尘过滤、除水、除酸、压力流量调节、抽气泵、冷凝器）和电控单元等，则可实现在线检测的高稳定性、高准确性运行，尤其是ABB公司（德国Hartman & Braun）Uras14 NDIR紅外分析仪在国内有着良好的应用业绩。
二、 粉尘浓度测量
目前#8机采用光透射原理——当可控光源穿过带有微小颗粒的气体时，一个高灵敏的传感器可检测出被微小颗粒吸收的光能，并将其与参比光进行比较从而确定透射值或浊度值，再进一步得出粉尘浓度值，利用传统的红外吸收原理及最新的窄带干涉滤光片技术、集气体成分测量与粉尘测量于一体，简化了测量和处理过程。
此类装置具有以下特点：以光学技术为基础，自动完成测量、控制、线性测试以及污染物检测功能，反应速度快、无采样处理过程；带有反吹装置，防止光学镜头面不受污染；具备快速切断阀可在吹扫装置失效后自动保护仪器；安装简便，发射与检测单元可通过法兰安装在烟管两侧；多种信号输出（0/2/4-20mA模拟输出、数字输出、RS232与RS485通讯接口）和显示，可满足各类测量、控制与系统集成要求。
三、 烟气流量检测装置
目前流量检测方法与装置很多，但要解决好粉尘堵塞与可能存在的腐蚀以及降温后的冷凝等问题，解决大管径、低流速、宽量程比、低静压等问题，要达到预期的准确性与可靠性，须慎重选型设计。
美国INTEK公司、KURZ公司的产品进入中国市场多年，检测SO2烟气流量也有多年成功经验，其性能稳定，数据准确可靠；维护与运行成本低，管径增大购置成本增加不多；采用插入式安装结构，拆装检修方便；信号直接由非电量变换成电量，便于信号处理；在小流量、介质的雷诺数很低的情况下有较好的测量进度。该类流量计近年来在国内外有较好的信誉和市场，但不太适宜于污染物（有粘性的）多、介质的温度变化剧烈的流体流量测量。
节流式流量计——采用满管式安装与测量，精度略高、有国际标准可循，但也有其局限性：管径越大造价越高、安装检修不便，维护工作量大；介质压力传输会带来堵塞、降温引起冷凝加剧腐蚀、结垢；使用中影响精度的因素多如工况参数变化、前后直管段不够、锐角磨损等，都会使其不确定度增大；测量范围窄、仅为3：1，压损大、能耗大运行费用高。
均速管流量计——原理上与节流式流量计同属于差压使流量计，精度较节流式流量计略低但比单点测量法略高、因其测得的是管截面上介质的平均速度，具有一定的代表性，反映了管内流速分布变化规律；造价比节流法低，但它避免不了上述节流式流量计的其它缺点，在流速较高、粉尘较多时易堵塞，而在低流速时输出差压小；其流量系数受测管大小、工艺管径比、安装等因素的影响。
涡街流量计——可采用插入式结构测量中心点的流速，不存在差压式流量计的缺陷，在粉尘干燥、流速较高情况下，发生体堵塞的可能性小，信噪比高，维护量不大。应用中应注意振动与仪表运行可靠性选择问题。涡轮流量计灵敏度高，但难以长期适应含尘环境。（注：当粉尘浓度小于100g/Nm3时，一般可不考虑粉尘浓度对流量测量示值的影响。）
弯管流量计结构简单，内无任何附加节流件、插入件和可动部件，不易堵塞、无压力损失，因此适合于大管径、低流速、低静压、多粉尘与腐蚀较强的场合，但它对90°弯头的结构尺寸有要求：圆滑、管内无毛刺；对于特大管径安装检修复杂；输出差压也较小。
在正确选型设计与安装调试的同时，为了确保准确测量，除了应定期进行维护维修工作外，必要时应设计安装定期吹扫、清洗仪表探头装置，定期处理探头上粘结的污物、信号取压口与引压口及引压管的粉尘沉积或堵塞等。
四、结语
随着光学技术、计算机技术与自动检测等新技术的发展，许多以前难以检测的非电量（如烟实现工业炉窑、塔罐烟气排放点的自动采样与预处理，粉尘与SO2等主要污染因子和烟气流量的在线监测）均得以解决，这将有利于促使岗位作业人员及时调整与监控脱硫、除尘等环保设施的运行状态，加强达标排放管理，这对于排放点的有效监测与管理有着积极而重要的意义。