工业窑炉氮氧化物排放在线监测系统

随着工业化的快速发展，烟气排放问题日益严重，对环境和人类健康造成了严重威胁。为了有效监控和管理烟气排放，工业烟气在线监测系统应运而生。本文将探讨工业烟气在线监测系统的技术要求和标准，以确保其准确、稳定、可靠地运行。



一、系统组成与设备要求



工业烟气在线监测系统主要由采样设备、分析仪器、数据采集和处理设备、数据传输设备以及控制系统等组成。各组成部分需满足以下技术要求：



采样设备：采样设备应能够有效地采集烟气样品，确保样品的真实性和代表性。同时，采样设备应具有良好的密封性能，防止烟气泄漏。

分析仪器：分析仪器应具有高灵敏度和高准确度，能够准确地测量烟气中的污染物浓度。此外，分析仪器应具备良好的稳定性和可靠性，能够在各种环境条件下正常工作。

数据采集和处理设备：数据采集和处理设备应能够实时、准确地收集和处理分析结果。同时，设备应具备良好的人机交互界面，方便操作人员进行操作。

数据传输设备：数据传输设备应能够将处理后的数据快速、准确地发送到远程监控中心。设备应具备良好的抗干扰能力，确保数据的准确性和完整性。

控制系统：控制系统应能够有效地控制整个系统的运行，包括采样设备的启停、分析仪器的工作状态、数据采集和处理设备的运行状态等。

为确保工业烟气在线监测系统的准确性和可靠性，以下是一些关键的技术规范与标准：



准确性：监测系统的测量结果应准确可靠，误差控制在允许范围内。系统应满足国家和地方法规对排放浓度的要求，确保测量结果的准确性和可比性。

稳定性：系统应具有稳定的性能，能够长时间运行而不出现故障。各组成部分应具备良好的稳定性和可靠性，确保系统的长期稳定运行。

实时性：系统应能够实时反映废气排放状况，为企业提供及时的数据支持。通过实时监测和数据分析，企业可以及时调整生产工艺和设备，降低污染物排放。

可靠性：系统应具有高可靠性，能够抵御各种环境因素的影响。在恶劣的工作环境下，系统仍能保持稳定运行，提供准确的监测数据。

易用性：系统应易于操作和维护，方便企业使用。通过简化操作流程和提供直观的用户界面，降低操作人员的技术门槛，提高系统的易用性。



三、校准和质量控制



为确保监测系统的准确性和可靠性，系统应具备校准和质量控制的功能。定期进行校准和验证，确保测量结果的准确性和可靠性。此外，系统还应具备自动校准和故障诊断功能，及时发现和修复设备故障，系统的稳定运行。



四、数据报告和记录



监测系统应能够生成完整的监测报告和记录，包括监测数据、设备状态、校准记录等。这些数据和记录对于评估系统性能、查找问题原因以及制定改进措施具有重要意义。同时，数据报告和记录也有助于满足法规要求，为企业提供合规证明。

cems烟气低在线监测系统系统由免维护型取样探头，带温度显示的温度控制箱及分析柜组成。分析柜的仪表面板上装有嵌入式一体化触摸屏显示操作系统、分析仪器、流量计、监视过滤器、电源开关等。柜内由取样预处理及控制部分组成。结构紧凑，便于安装，气路短，流量大，反应快速，系统无冷凝现象。而且，美观。嵌入式一体化触摸屏显示操作系统内置系统流程图动画效果图，控制按钮，状态指示灯，能够很好的实现人机的对话及对系统的控制。安装指导书和使用维修手册，以及生产厂家，电话。通过动画系统目前的气体流程工作的原理能够一目了然，对初次接触的人学习很有帮助，有助学习者很快的掌握系统的工作原理。

烟气排放连续监测系统是安荣信科技为了满足我国日益严格的固定污染源烟气监测要求，基于自身在环境监测领域的丰富经验，推出的可广泛应用于火力发电厂、各种工业窑炉/锅炉、石油石化、化学工业、钢铁烧结、炼钢、炼铁厂、水泥工业、砖瓦厂、垃圾焚化厂等场合的烟气低排放连续监测系统 。

系统组成：

CEMS系统由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统及数据采集与处理子系统组成，其中气态污染物监测子系统和数据采集与处理子系统安装在标准19英寸机柜内。

烟尘监测技术
1.光透射法烟尘监测技术。光透射法技术基于朗伯-比尔定律，即光穿过含尘烟气时透过率与烟尘浓度呈指数下降关系。在实际应用中有单光程和双光程两种类型的仪器，光透射法的准确性受颗粒物粒径分布影响较大，且灵敏度不高，一般用于烟尘浓度高（大于300mg/m3）、烟道直径大且烟气湿度低的工况。
.光散射法烟尘监测技术。光照射在烟尘上时会被烟尘吸收和散射，散射光偏离光入射的路径，散射光强度与烟尘粒径和入射光波长有关，光散射法就是采用测量散射光强度来监测烟尘浓度的。在实际应用中有前向散射、后向散射和边向散射三种类型。该技术灵敏度高，能够测量低至0.1mg/m3的烟尘浓度，低量程可达到0-5mg/m3，适用于烟尘浓度低、烟道直径小的情况。但该技术同样容易受水汽影响，不适宜烟气湿度高的工况。
3.电荷法烟尘监测技术。所有烟尘颗粒均带有电荷，颗粒物接触或摩擦时将产生电荷交换，电荷法就是用电绝缘传感探针测量探头和附近气流或直接与探头碰撞的颗粒物之间的电荷交换来测量烟尘浓度的。该技术除受烟尘粒径变化、组分变化和烟气湿度影响外，还受烟气流速影响，主要用于布袋除尘的泄漏检测和报警等定性测量，少在CEMS中应用。
4.β射线吸收法烟尘监测技术。β射线具有一定穿透力，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收物质厚度的增加逐渐减弱，通过测量穿过物质前后的β射线强度，即可得出吸收物质的浓度。该技术基于抽取式测量方式，不受烟尘粒径分布、折射系数、组分变化、烟气湿度等影响，可用于烟尘浓度低、烟气湿度大的工况。但抽取式测量属于点测量，不适合烟气流速变化大、烟尘浓度分层的场所。

烟气预处理技术
基于非分散红外/紫外吸收法技术的CEMS系统多数采用直抽法取样，为防止系统堵塞和水分对测量的干扰，需要对烟气进行除尘和除水处理。预处理装置的效果直接影响CMES的整体性能，通常以处理后的烟气露点作为重要指标来判定预处理的性能。在实际应用中，“过滤+冷凝”的预处理方式较为广泛。其中烟气过滤除尘技术较为成熟，常用的有金属滤芯、陶瓷烧结滤芯和膜式过滤器。烟气冷凝除水技术较为常用的有压缩机冷凝和半导体冷凝，可将烟气露点干燥至5℃。新兴技术中有高分子膜式渗透除水技术，采用高分子聚合亲水材料，具有高选择性除水性能，不改变烟气中SO2和NOX污染物因子成份，可将烟气露点干燥至-5℃以下。

几种烟气在线监测技术的性能比较
国内火电厂烟气在线监测产品众多，本文结合各种产品的运行情况，参考了拥有该种技术典型品牌产品的说明书，对低排放较为关注的量程、精度等重要指标参数进行对比。其中小量程指的是小物理量程，而非软件迁移的量程。
1.SO2和NOX监测技术的比较
根据《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T76），按低排放限值计算，SO2和NOX量程应不大于175mg/m3和250mg/m3。非分散紫外吸收/差分法分析仪的小量程满足HI/T76标准要求，但CEMS系统的整体性能不但与分析仪本身性能有关，还受烟气预处理系统性能的影响。
2.烟尘监测技术的比较
在火电厂低排放改造中，烟尘浓度一般要达到10mg/m3以下。尤其以湿式除尘改造为主要技术路线的烟气中水分含量较大，给烟尘的准确监测带来挑战。β射线法技术量程低，可达到低浓度烟尘监测的精度要求，但其成套价格较高，且β射线装置属于放射源，国家辐射管理部门对其销售、运输、使用过程、报废等都有严格的监管，不便于应用推广，所以其在CEMS上应用也较少。在实际应用中一般是将烟气等速抽取，经升温加热使水分雾化不出现液滴，再通过光散射等低浓度测量方法进行测量；另一种是将烟气等速抽取，将加热干燥的空气与其按一定比例混合稀释，从而降低烟气中的水分含量，再通过光散射等低浓度测量方法进行测量，结合混合气体的稀释比计算出烟尘浓度。这种方式采用低浓度测量原理，优化了烟气采样和预处理，有效解决目前低排放改造中高湿低浓度烟尘在线监测的问题，在湿式除尘后已有广泛应用。
3.烟气预处理技术的比较
火电厂实施低排放改造后，烟气污染物浓度大幅降低，在线监测的适应性取决于系统的检出下限，而CEMS的检出下限受分析仪本体和烟气预处理装置两部分制约。在实际应用的烟气预处理中，直接抽取+冷干法占70%，均采用冷凝除水技术。该技术在冷凝过程中，冷凝水会吸收携带部分SO2和NOX，以致在低浓度工况下的监测数据严重失真甚至无检测数据，不能满足HI/T76标准的技术要求。水分含量越高对测量结果影响越大，其中渗透膜除水技术对SO2测量的影响远小于其他除水技术，其除水效果优于其他技术。由此而知，在直抽法采用紫外吸收/差分法分析仪时，应同时选用除水效果更好的烟气预处理技术，否则监测数据可能严重失真甚至检测不出数据。在稀释法取样中，预处理侧重于对稀释气体的处理，通常配备的压缩空气净化装置或者发生装置，经精密过滤和干燥，可将露点降至-40℃，不需要加热采样管线。在CEMS中，稀释抽取法通常与紫外荧光和化学发光技术配套使用。
五、结束语：
综上所述，低排放改造实施后，进出口烟气特性差异较大，烟气监测对CEMS的系统配置提出了更高、更具体的要求，建议在可研或技术规范书里明确各测点不同污染物对烟气取样方式、预处理、分析仪的测量原理、量程、检出下限等主要参数和选型的具体要求。

高温红外烟气排放连续监测系统，全程高温热湿抽取式采样，采用德国Födisch的GFC/IFC光度测定技术与简单可靠的高温样品预处理系统相结合。该系统可同时测量烟气中的SO₂、NO、NO₂、CO、HCL、HF、NH₃等污染气体浓度和CO₂、CH₄、N₂O等温室气体。全程高温采样，尤其适用于低浓度、高湿度、腐蚀性强、气体成分复杂的垃圾焚烧行业及特殊过程气体检测。

造纸

是否按小时均值判定超标：是

生产工序：碱回收炉/石灰窑炉/焚烧炉/燃煤蒸汽锅炉

非正常情况达标判定要求：

（1）启动和停机时段内的排放数据可不作为废气达标判定依据，其中碱回收炉冷启动不超过8小时，不冲洗炉膛直接启动不超过5小时，停炉时间不超过4小时；石灰窑炉冷启动不超过24小时、热启动不超过6小时；焚烧炉冷启动时间不超过4小时，热启动时间不超过2小时，停炉时间不超过1小时，每年启动、停炉（含故障）时间累积不超过60小时；

豁免因子：颗粒物、二氧化硫、氮氧化物

（2）燃煤蒸汽锅炉如采用干（半干）法脱硫、脱硝措施，冷启动不超过1小时、热启动不超过0.5小时，不作为二氧化硫和氮氧化物达标判定的时段。

豁免因子：二氧化硫、氮氧化物