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聚光科技(杭州)股份有限公司
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固定污染源超低排放在線監(jiān)測綜合解決方案

發(fā)布時間: 2016-04-06 14:45 來源:聚光科技(杭州)股份有限公司
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超低排放國家政策
      為了控制燃煤火電污染,國內(nèi)針對火電污染物的排放標準提出了更加嚴格的要求。2014年9月,國家發(fā)改委、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》,提出到2020年,東部地區(qū)現(xiàn)役的機組通過改造基本達到燃氣輪機組排放限值的要求,煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3,完成超低排放改造。
超低排放在線監(jiān)測難點和解決方案
      超低排放在線監(jiān)測包括超低濃度氣態(tài)污染物(SO2、NOx)在線監(jiān)測和超低濃度顆粒物在線監(jiān)測。超低SO2排放監(jiān)測難點:冷干法采樣技術(shù)在冷凝水過程中吸收SO2,特別對低濃度尤為明顯;新標準要求SO2 量程至少達到100mg/m3 ,現(xiàn)有分析儀測量精度不足。超低顆粒物監(jiān)測難點:新標準要求顆粒物量程至少達到30mg/m3,現(xiàn)有煙塵儀大多采用透射、后散射或者前散射技術(shù),監(jiān)測精度不足;低顆粒物、高濕度的工況條件對儀器要求更高,現(xiàn)有儀器無法消除高濕度的影響。
      聚光科技積極響應(yīng)國家政策要求,結(jié)合多年在固定污染源監(jiān)測領(lǐng)域沉積的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗,為客戶提供超低濃度(SO2、NOx、顆粒物)煙氣排放在線監(jiān)測綜合解決方案,并為“超低排放”工程新建或改造提供了準確的數(shù)據(jù)支撐。
      聚光科技超低排放在線監(jiān)測綜合解決方案由兩部分組成,一是聚光科技自主研發(fā)的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS-2000,可監(jiān)測超低濃度SO2、NOx;二是聚光科技子公司荷蘭Synspec新推出的煙氣顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)PM-200,可監(jiān)測超低濃度顆粒物。
超低濃度SO2、NOx監(jiān)測方案
      CEMS-2000煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng),使用OMA-2000紫外光譜氣體分析儀作為核心儀表,采用紫外差分吸收光譜技術(shù),DOAS算法,長光程回返測量池等多項技術(shù),實現(xiàn)SO2、NOx的超低濃度監(jiān)測。SO2和NO最低量程可到75mg/m3,檢出限小于1mg/m3。廣泛應(yīng)用于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、工業(yè)過程氣體分析系統(tǒng)等領(lǐng)域。
      針對“超低排放”濃度低、濕度大的特點,CEMS-2000系統(tǒng)全程高溫伴熱,無需除水,可完全反映煙氣真實情況,避免冷凝水對SO2的損耗;而冷法紅外監(jiān)測系統(tǒng),在除水的過程中會對SO2有損耗,導致測量值不準。
      系統(tǒng)的核心儀表OMA-2000紫外光譜氣體分析儀,主要由脈沖式氙燈、紫外光譜儀、二極管陣列檢測器組成。氙燈發(fā)出的紫外光匯聚進入光纖,通過光纖傳輸?shù)綔y量室,當樣氣通過測量室時將在特定波段吸收紫外線能量,被吸收后的光束通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀,在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過光柵分光,由二極管陣列檢測器將分光后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號,獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息,最后利用化學計量學算法(DOAS)實現(xiàn)氣體濃度的測量。


圖1 OMA-2000 儀表實物圖

圖2 OMA-2000儀表 工作原理

      紫外差分吸收光譜技術(shù)(DOAS)是國家環(huán)??偩旨懊绹h(huán)境保護組織(USEPA)推薦的一種成熟、可靠的氣態(tài)污染物濃度測量方法,通過對連續(xù)光譜數(shù)據(jù)的處理得到氣體濃度。紫外DOAS的優(yōu)勢在于,其把氣體吸收光譜分解為快變和慢變兩部分,其中快變部分只與被測氣體的屬性相關(guān),而由于粉塵散射等背景因素造成的光譜變化只能表現(xiàn)為光譜中的慢變部分,這樣通過分離去除測量光譜中的慢變部分就能夠去除背景環(huán)境因素對氣體濃度分析的影響,從而實現(xiàn)高精度和強抗干擾能力的測量。

圖3 紫外差分吸收光譜原理

表1 OMA-2000儀表性能指標

參數(shù)

指標

測量原理

紫外差分吸收光譜技術(shù)(DOAS)

最低量程

SO2:0~75mg/m3  NO:0~75mg/m3  O2:0~25%

線性誤差

<±1%F.S.

零點漂移

<±2%F.S./7d

量程漂移

<±2%F.S./7d

響應(yīng)時間

<40s

重復性

<1%F.S.

樣氣流量影響

<1%F.S.

電壓影響

<1%F.S.

干擾氣體影響

<4%F.S.

濕度影響

<1%F.S.

儀器間重復性

<1%F.S.

 

超低濃度顆粒物監(jiān)測方案

      光散射法和β射線法是常用的固定源顆粒物測量方法。光散射法屬于光學間接測量方法,有測量靈敏度高、探測下限低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,但是顆粒物粒徑變化、組分變化、水分等對測量有很大影響。β射線法與光學方法相比,不受顆粒物的粒徑大小及分布、顏色的影響,可以直接測量探頭所在煙道或管道斷面采樣點處顆粒物的質(zhì)量濃度,但是β射線法測量周期較長,需要定期更換紙帶,運行成本高。
      PM-200煙氣顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)是聚光科技(杭州)股份有限公司旗下子公司荷蘭Synspec公司新推出的一款抽取式低濃度粉塵測量儀表。該儀表基于光散射原理和抽取式稀釋采樣法β射線測量,顆粒物測量最低量程可到10mg/m3,檢出限達到0.1mg/m3,可廣泛應(yīng)用于燃煤電廠濕法脫硫和濕法除塵后低濃度粉塵的測量。PM-200系統(tǒng)結(jié)合了光散射法和β射線法兩種方法各自優(yōu)勢,通過光散射法正常分析測量,通過β射線法定期對光散射模塊校準,既可以實現(xiàn)實時測量,保證了測量結(jié)果的準確性,又可以極大程度降低系統(tǒng)維護頻率,運行成本大大降低。
      PM-200系統(tǒng)采用了顆粒物等速采樣設(shè)計,滿足HJ/T-48 1999、EPA方法5等顆粒物等速采樣標準方法,最大程度降低了煙氣中顆粒物采樣誤差。通過稀釋法采樣,稀釋比1:5~1:20可調(diào),測量不受濕煙氣中水汽干擾。稀釋比定期校準,保證了煙氣采樣的長期精準。采樣煙氣通過光散射模塊分析測量,并定期通過β射線分析單元校準。其中β射線法屬于直接測量方法,煙氣顆粒物富集在紙帶上,通過走紙運動控制紙帶準確、可靠收放,使得蓋革管能夠準確測量粉塵沉積區(qū)域的β粒子個數(shù),最終得到的粉塵濃度,保證了系統(tǒng)測量的準確性。

圖4 (a)PM-200現(xiàn)場應(yīng)用場景 (b)光散射模塊示意圖 (c)β射線分析單元示意圖

表2 PM-200系統(tǒng)產(chǎn)品性能指標

參數(shù)

指標

測量范圍

0~10mg/m3, 0~50mg/m3,0~200mg/m3

最低檢測限

0.1mg/m3

準確度

±10%

響應(yīng)時間

10s

零漂

自動零點調(diào)整

量漂

1.5%F.S./24h

煙氣濕度

最大可至100% RH

等速追蹤范圍

4~40m/s

系統(tǒng)采樣總流量

16.7~100L/min可調(diào)

稀釋比

1:5~1:20

采樣方式

射流采樣

IP等級

IP55

 
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