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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. |
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 |
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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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