煙氣在線檢測技術在脫硫脫硝中的應用探討
來源:湖北銳意自(zi)控(kong)系統有(you)限公司 閱讀:9630 更新時間:2017-03-23 17:04近年來,霧(wu)霾(mai)已然成為了嚴重影響我(wo)國居民生產生活的(de)(de)“心肺(fei)之(zhi)患”。燃(ran)(ran)煤(mei)是(shi)造成霧(wu)霾(mai)的(de)(de)主要(yao)(yao)原因,而我(wo)國50%的(de)(de)燃(ran)(ran)煤(mei)是(shi)用于發電(dian),因此(ci),要(yao)(yao)求電(dian)廠和大型燃(ran)(ran)煤(mei)工(gong)(gong)廠除(chu)塵、脫(tuo)(tuo)硫(liu)、脫(tuo)(tuo)硝(xiao)也(ye)就成了環保部(bu)長期以來治理(li)煙氣(qi)的(de)(de)主要(yao)(yao)發展方向。煙氣(qi)脫(tuo)(tuo)硫(liu)、脫(tuo)(tuo)硝(xiao)工(gong)(gong)藝使(shi)空氣(qi)污染因子中具(ju)有毒性的(de)(de)二氧(yang)化(hua)硫(liu)、氮氧(yang)化(hua)物(wu)成分得以減少(shao),無(wu)疑是(shi)積極的(de)(de),也(ye)是(shi)必須的(de)(de)。這(zhe)也(ye)是(shi)為什么國內霧(wu)霾(mai)頻發,但并(bing)沒有像當年的(de)(de)倫(lun)敦那(nei)樣發生毒霧(wu)奪萬(wan)人性命慘劇的(de)(de)原因所在。
典型電廠鍋爐(lu)煙氣處理(li)流(liu)程是脫(tuo)硝在前脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)在后(hou),脫(tuo)硝后(hou)需要檢測如NO、NO2(通稱NOX,氮氧化(hua)物)、O2及(ji)NH3等(deng);而脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)前需要檢測SO2、SO3;O2、CO2;粉塵等(deng)。按照常規的(de)(de)做(zuo)法就是在脫(tuo)硝出口安裝一套(tao)(tao)CEMS,除(chu)塵器后(hou)進脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)前安裝一套(tao)(tao)CEMS,這樣做(zuo)的(de)(de)好(hao)處是煙氣采樣數(shu)據(ju)上傳時(shi)間(jian)短,容易實(shi)現脫(tuo)硝的(de)(de)自動控制(zhi)。以尿(niao)(niao)素法、LIFAC工藝(yi)(yi)等(deng)半(ban)干(gan)法脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)脫(tuo)氮系統為(wei)例(li),其(qi)工藝(yi)(yi)是把堿(jian)性物質(石灰(hui)石、氫氧化(hua)鈉、碳酸氫鈉等(deng)等(deng))的(de)(de)溶(rong)(rong)液或尿(niao)(niao)素溶(rong)(rong)液噴入爐(lu)膛、煙道或噴霧洗滌塔(ta)(ta)內進行脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)脫(tuo)氮。這類系統的(de)(de)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)、脫(tuo)硝效率就主(zhu)要取決(jue)于煙氣中SO2和NOx的(de)(de)體積比(bi)、反應溫(wen)度、吸(xi)收劑的(de)(de)粒度和停留時(shi)間(jian)。
在CEMS系統(tong)中,抽取(qu)法結合紅(hong)(hong)(hong)外氣體分(fen)(fen)析(xi)技術是(shi)主(zhu)(zhu)流(liu),微流(liu)紅(hong)(hong)(hong)外技術則是(shi)紅(hong)(hong)(hong)外氣體分(fen)(fen)析(xi)技術的主(zhu)(zhu)要發展(zhan)趨勢(shi)(shi)。傳統(tong)的微音電(dian)容傳感器檢測(ce)紅(hong)(hong)(hong)外光聲(sheng)信號的方法存(cun)在受水分(fen)(fen)干擾、工藝復雜(za)、抗震性差(cha)等缺點;相較而言(yan),微流(liu)紅(hong)(hong)(hong)外探測(ce)器具有工藝簡單、測(ce)量準確、抗震性好等多種優勢(shi)(shi),目前在進口紅(hong)(hong)(hong)外煙氣分(fen)(fen)析(xi)儀中普遍使用。值(zhi)得(de)一提的是(shi),國內(nei)也有銳意(yi)自控(kong)這種自主(zhu)(zhu)研發微流(liu)紅(hong)(hong)(hong)外氣體分(fen)(fen)析(xi)技術并將其運用到(dao)煙氣分(fen)(fen)析(xi)儀的科(ke)技創新企(qi)業。
不同檢(jian)測傳(chuan)感器(qi)的非(fei)分光紅外測量方法比較(jiao)
在(zai)實際應(ying)用中(zhong),解決(jue)好煙(yan)氣(qi)(qi)分(fen)析(xi)問題是脫硫(liu)、脫硝系統高效(xiao)穩定運(yun)行的保障。下文將結(jie)合(he)銳意自控的紅(hong)外(wai)煙(yan)氣(qi)(qi)分(fen)析(xi)儀Gasboard-3000,介紹(shao)微(wei)流紅(hong)外(wai)技(ji)術(shu)在(zai)煙(yan)氣(qi)(qi)脫硫(liu)、脫硝效(xiao)率監測(ce)中(zhong)應(ying)用的挑戰及(ji)對策,并(bing)闡(chan)述經過改(gai)進的微(wei)流紅(hong)外(wai)傳感器在(zai)煙(yan)氣(qi)(qi)檢測(ce)中(zhong)的主要技(ji)術(shu)優勢。
紅(hong)外(wai)煙氣分(fen)析儀Gasboard-3000
1、消除溫度對傳感器信號的影響
環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)變化(hua)對于(yu)紅(hong)(hong)(hong)外氣(qi)體分析儀檢測(ce)過(guo)程存在較(jiao)大的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang),它將(jiang)直(zhi)接影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)紅(hong)(hong)(hong)外光(guang)源的(de)(de)穩定(ding),影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)紅(hong)(hong)(hong)外輻射的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du),影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)測(ce)量(liang)(liang)氣(qi)室連續流動的(de)(de)氣(qi)樣密度(du)(du)(du)。另一(yi)(yi)方面,為減少(shao)其他組(zu)分對SO2、NO的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang),紅(hong)(hong)(hong)外煙氣(qi)分析儀在微(wei)流紅(hong)(hong)(hong)外探測(ce)器的(de)(de)前端設有窄帶(dai)紅(hong)(hong)(hong)外濾(lv)光(guang)片,這(zhe)種(zhong)濾(lv)光(guang)片是一(yi)(yi)種(zhong)多(duo)層(ceng)的(de)(de)半導體鍍膜,溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高(gao)會使得濾(lv)光(guang)片朝長波方向偏移,從而(er)進一(yi)(yi)步影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)SO2、NO的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)結果。特別(bie)是在北方晝夜溫(wen)(wen)差(cha)較(jiao)大的(de)(de)地域,即使設備房(fang)安裝了空調(diao),也會存在一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)差(cha)。大多(duo)數紅(hong)(hong)(hong)外煙氣(qi)分析儀往往采用溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)修正的(de)(de)方法,來解決因(yin)環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化(hua)導致測(ce)量(liang)(liang)結果變化(hua)的(de)(de)問(wen)題,但這(zhe)種(zhong)方法只能解決部分問(wen)題,并不能完全消除由溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化(hua)所帶(dai)來的(de)(de)誤差(cha)。
不同溫度(du)和(he)氣體濃度(du)下的SO2傳感器響應(ying)曲(qu)線
不同溫(wen)度(du)和氣體濃度(du)下的NO傳感(gan)器響應曲線
怎樣最大限度的(de)(de)消除溫(wen)(wen)(wen)度變(bian)化(hua)對測量結果帶(dai)來(lai)的(de)(de)影響呢?Gasboard-3000內(nei)部設(she)置有溫(wen)(wen)(wen)控(kong)裝置及超溫(wen)(wen)(wen)保護電(dian)路,通過對包括濾(lv)光片在內(nei)的(de)(de)整(zheng)個傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)進行整(zheng)體55℃恒(heng)溫(wen)(wen)(wen)處理,同時(shi)配合窄溫(wen)(wen)(wen)度范圍溫(wen)(wen)(wen)度修正的(de)(de)方法,為微流(liu)紅外(wai)氣體傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)設(she)置了“雙重保險”:當(dang)外(wai)部環境溫(wen)(wen)(wen)度變(bian)化(hua)時(shi),由于(yu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)處于(yu)恒(heng)溫(wen)(wen)(wen)裝置內(nei)部,因(yin)此受(shou)溫(wen)(wen)(wen)度變(bian)化(hua)影響極小;即(ji)使有一定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度波(bo)動(dong),也可以通過溫(wen)(wen)(wen)度修正來(lai)減少溫(wen)(wen)(wen)度漂移,從(cong)而保證測量結果的(de)(de)準確性。
2、消除水分對SO2、NO測量的影響
無論是(shi)半干(gan)法脫硫還是(shi)濕(shi)法脫硫,脫硫后的煙(yan)氣溫(wen)度都(dou)比較低且含有大量(liang)水(shui)分(fen)。水(shui)分(fen)是(shi)影(ying)響(xiang)二氧(yang)化硫和氮氧(yang)化物測量(liang)的主(zhu)要干(gan)擾物(參考(kao)H2O、SO2、NO紅外吸(xi)收(shou)光譜圖),水(shui)分(fen)干(gan)擾直接影(ying)響(xiang)了儀(yi)器的測量(liang)精(jing)度。這也是(shi)為什么部分(fen)紅外氣體分(fen)析(xi)儀(yi)在實驗室條件(jian)下使(shi)用標準氣檢定時合格(ge),在工(gong)業現場測試卻達不(bu)到要求的原因。
H2O、SO2、NO紅外吸收(shou)光譜圖
通常CEMS系統取(qu)樣中采取(qu)冷干法脫除(chu)水(shui)分(fen),以防止水(shui)分(fen)冷凝(ning)和水(shui)分(fen)干擾(rao),但由于排(pai)放工(gong)況(kuang)的(de)(de)(de)變化(hua)和冷凝(ning)效率的(de)(de)(de)原因,冷凝(ning)器的(de)(de)(de)出(chu)口(kou)露(lu)點往(wang)往(wang)存在波動。在高濕低(di)濃度條件下(xia),水(shui)分(fen)的(de)(de)(de)干擾(rao)往(wang)往(wang)超過了儀器本身的(de)(de)(de)測量誤(wu)差(cha),干擾(rao)誤(wu)差(cha)尤(you)為明顯。
Gasboard-3000在傳(chuan)(chuan)統微流紅(hong)外傳(chuan)(chuan)感器(qi)的基礎上,增(zeng)加了調(diao)水機構。它通(tong)(tong)過(guo)將不(bu)同溫度下的飽(bao)和空氣(qi)(qi)依(yi)次通(tong)(tong)入紅(hong)外傳(chuan)(chuan)感器(qi),通(tong)(tong)過(guo)調(diao)節調(diao)水機構,使得含有非冷凝水的氣(qi)(qi)體與N2的信號一致。同時通(tong)(tong)過(guo)硬件調(diao)節及線(xian)性修正,來消(xiao)除H2O(氣(qi)(qi))對SO2、NOx的干擾。實驗表明,通(tong)(tong)過(guo)該方法(fa)調(diao)節后的傳(chuan)(chuan)感器(qi)可(ke)以滿足各種水分(fen)含量條件下的水分(fen)干擾消(xiao)除,干擾的程度可(ke)控(kong)制在5ppm以內(nei)。
3、消除HC化合物對SO2測量的影響
除了水(shui)分干擾(rao)以(yi)外,碳(tan)氫化合物如焦化廠(chang)排放(fang)的(de)氣態污染物中存在(zai)未(wei)燃盡的(de)CH4、C2H6、C3H8等組分,也會對SO2的(de)測量結(jie)果帶來很大干擾(rao)。如下圖所示,SO2的(de)吸收峰波(bo)段為7.28~7.62μm,在(zai)該(gai)波(bo)段CH4的(de)吸收干擾(rao)最大,其次(ci)是(shi)C3H8和C2H6。
SO2、CH4、C2H6、C3H8的吸收光譜對(dui)照圖
為減少HC對SO2測量(liang)的影響, Gasboard-3000在傳(chuan)統的微流紅外傳(chuan)感器基礎上,設計了帶CH4濾波氣室的SO2傳(chuan)感器。實(shi)驗表明,通(tong)入4000ppm的CH4,碳氫化合物對SO2的干擾(rao)不超(chao)過4ppm。
帶CH4濾波氣室的SO2傳感(gan)器(qi)
隨著(zhu)(zhu)(zhu)國家對大(da)氣環境的(de)(de)(de)(de)重視以及人們對空(kong)氣質量要求的(de)(de)(de)(de)提高,我(wo)國大(da)氣污染治理行業逐步駛入快車(che)道。作(zuo)(zuo)為大(da)氣綜合治理的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵設(she)備,煙氣分析(xi)儀在工業煙囪廢氣監(jian)測(ce)以及脫(tuo)硫(liu)、脫(tuo)硝系統的(de)(de)(de)(de)效率監(jian)測(ce)中正發(fa)揮著(zhu)(zhu)(zhu)不可或(huo)缺的(de)(de)(de)(de)監(jian)督與控(kong)制作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),其應用(yong)(yong)前景(jing)也(ye)日益廣闊(kuo)。也(ye)隨著(zhu)(zhu)(zhu)工業技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)不斷更新完善,計算機應用(yong)(yong)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展,CEMS系統集成化自動化程度(du)越(yue)來越(yue)高,可以預(yu)見微流紅外技(ji)術(shu)將來必在環保領域發(fa)揮越(yue)來越(yue)重要的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。
來源:微信公眾號@工業(ye)過程氣(qi)體監測技術(shu),轉(zhuan)載請務(wu)必注(zhu)明出處。