关于超低排放CEMS监测的存在的问题和解决的方案

关于超低排放CEMS监测的存在的问题和解决的方案

在脱硫脱硝出口特别是湿式除尘后，SO2和NOX的测量优先采用紫外荧光法和化学发光法技术;若采用直抽法非分散紫外吸收/差分法分析仪时，应同时配备除水性能更优越的膜渗透烟气预处理技术（美国博纯预处理）。

1、低浓度排放SO2监测的难度：

1.1烟气预处理系统对SO2的吸收

传统直抽法系统中，包含冷凝器、蠕动泵、加热管线等。其中冷凝器部分对于SO2的吸收占到10%-20%以上。即按照15mg/m3浓度的SO2，经过冷凝器，SO2的损失在3-6mg。目前一些地方环保厅已经要求，在超

低排放项目中预处理系统对于SO2的吸收需要低于8%。所以这将可能成为以后众多环保验收的要求。

解决办法：

1、采用naflon管除水(美国博纯预处理)，优点，能够很好的避免对SO2的吸收。缺点，价格贵，是耗材，需要定期更换。

①预处理干燥装置功能：处理最大流速6升每分钟、湿度超过50%、液滴与微粒小于0.1

微米的复杂气体，去除其中所含酸雾或氨气，完成样气的净化、除尘、除湿，将符合分析仪

器要求的超净、恒温、流量稳定的样气，源源不断送入分析仪器，从而确保了CEMS分析仪

器的分析准确性和长期可靠性。

②预处理干燥装置包括：

1)凝聚微粒过滤器（过滤精度0.1微米）

2)膜渗透干燥除湿系统（带干燥加热单元）

3)气体吹扫及干燥单元（压缩空气预处理系统）

4)过滤器废液喷射排净装置

5)烟气露点指示及报警装置

6)柜内PLC控制系统

7)烟气除氨器AS200

8)远传操作面板

9)高温取样探头

2、采用稀释法。优点，无需冷凝器，无需除水，解决了对SO2的吸收，

同时系统简单，维护量少，可长期使用无需更换。

1.2传统非分散红外分析仪量程的影响

传统的非分散红外分析仪最小量程为0-100PPm，接近300mg/m3.而精度为满量程的2%。所以系统误差在6mg/m3左右。如果对于未来15mg/m3 左右的SO2排放。影响超过40%。

解决办法：

1、采用单组份仪表，紫外荧光测量。

优点:量程满足超低排放要求，最低量程0-0.1mg/m3,最大量程

0-200mg/m3。其中量程自动可选。最低检测限：0.001mg/m3。系统精

度为读值的1%。即1mg的SO2的误差应该在0.01mg/m3。

缺点:单组份仪表整套CEMS价格高于多组分仪表。

2、NOx应采用化学发光法测量

3、另外对于NOx测量不能再仅仅依靠NO测量后通过公示来换算。而

是可以通过NO2转化炉，将NO2转化为NO进行测量。

4、O2测量采用独立氧化锆测量法。要求采用美国赛默飞世尔，澳大利

亚阿斯美克或德国安诺泰克

5、目前山西省环保厅已经要求，SO2需采用紫外法测量，NOx采用化

学发光测量。这也将成为众多超低排放监测项目的一种趋势。目前包

括浙能，国华集团等都要求采用这种方法测量。

几种主要SO2测量技术的简单参数对比表见表1。

几种主要NOX测量技术的简单参数对比表见表2。

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)，按超低排放限值计算，SO2和NOX量程应不大于175mg/m3和250mg/m3[3]。从表1和表2可以看出，传统非分散红外吸收法分析仪SO2和NOX的最小量程分别为286mg/m3和308mg/m3，不能满足超低排放污染物在线监测的要求。

从表1和表2还可看出，紫外荧光法和化学发光法测SO2和NOX的最小量程可达到0.1mg/m3，检出下限极低。紫外荧光法和化学发光法是分子发光气体分析技术，属于ppb 级的气体分析技术。该种技术以分子发光作为检测手段，具有灵敏度高、选择性好、试样量少、操作简便等优点，已在生物医学、药学以及环境科学等方面广泛应用，也是EPA(美国环境保护署)认证中明确推荐的SO2和NOX浓度监测技术。该技术采用抽取稀释法(常用稀释比为100:1)对烟气进行预处理，避免了烟气水分、烟尘对测量的影响，在超低排放烟气监测上具有较好的适应性。

1.3超低排放CEMS的全工况测量。

当设备整体进入了超低排放。系统需要配置小量程分析仪表。这时以SO2采用紫外荧光分析仪的量程为例，最小量程为0-0.1mg/m3。最大量程为0-200mg/m3.。当系统正常投运时SO2排放15-35mg，在分析仪量程范围内。但是当机组启停初期和机组脱硫脱硝不能正常投运的情况下，SO2排放量要超过200mg/m3，甚至到1000mg/m3。这时小量程分析仪表不能满足测量要求。

解决办法：

1、采用稀释法系统。优点，稀释法CEMS系统将烟气稀释100倍。当烟

气中SO2在10 mg/m3时，被稀释后的浓度为0.1 mg/m3，满足紫外表

0.001 mg/m3的最低检测线和0-0.1 mg/m3的最小量程。而当烟气中

SO2在1000 mg/m3时，被稀释后的浓度在10 mg/m3，也满足系统最

大0-200 mg/m3的量程要求。所以采用稀释采样发技术可以达到系统

的全工况测量。缺点，需要更换原有的直抽法全部系统。

1.4探头的堵塞问题

对于氨法脱硫及脱硝项目中，采样探头容易发生堵塞，磨损等问题。

解决办法：

采用稀释采样法技术。首先传统的直抽法系统烟气采集量为5L/min。

而稀释法系统的烟气采集量为50ml/min。所以从烟气采集量上就大大降低了

粉尘的堵塞问题。同时探头采样探头整体加热，系统设置定时反吹，保证探头不会发生堵塞的问题。

1.5低浓度粉尘仪测量

低浓度粉尘测量目前市面常规采用加热抽取前散射+震荡天平测量原理。

优点，系统简单，重复性好，反应速度快。缺点，不能真实的反应质量浓度，受到颗粒物特性影响较大，比如颗粒物密度，外形等。同时不能区分是颗粒物还是水滴。同时当进行稍高粉尘测量时容易发生堵塞和激光光源污浊。

解决办法：

1、采用稀释加热抽取，将烟气稀释10-20倍，进入光散射器的颗粒

物浓度降低，减少了对光源和接收器的污染。保证了测量的准确性

也减少了系统的维护工作量。

2、采用震荡天平进行校准，因为这两种方法更加接近于手工测量方

法。所以能够很好的弥补激光前散射测量的不足。从而更好的通过

每个季度环保部门的环保比对验收。

1.6系统全程校准的要求：

按照新的76标准，所有CEMS系统必须采用全程校验，即需要将标气接入探头，从探头开始对整个采样过程及仪表进行系统校验。因为直抽法系统烟气采集量>1L/min,所以需要的标气要2倍以上于烟气的采集量，如果进行系统校验将非常耗费标气。而采用稀释采样法技术，烟气采集量50ml/min，将很好的解决标气过快消耗的问题。

1.7系统稳定性和数据有效性要求提高。

各个地方环保局已经对在线CEMS的数据有效性提出更高的要求。所以很多厂为了避免因为仪器故障而间断数据传输，甚至采用了一用一备的冗余系统。而CEMS系统的维护量60-70%在烟气预处理环节。而稀释法系统无需烟气预处理，系统简单。同时采集的烟气量少，探头的堵塞和磨损也少，所以是传统直抽法系统维护量的1/4。所以大大提高了系统的稳定性。能很大程度上减少因为系统维护而导致的数据传输间断。

1.8脱硝氨逃逸测量

脱硝出口氨逃逸测量安装在除尘器前，粉尘含量高。用激光法测量会遇到激光穿透不过去，热膨胀导致激光打偏，无法校准等问题。

解决办法：采用抽取发氨逃逸测量，避免了粉尘和热膨胀的影响。同时也可以通过通入NO进行系统校准等。

总结:

为了满足超低排放环保监测要求，现在对脱硫入口和出口的CEMS系

统要求如下：

1、为了满足测量精度要求，所有测量单元必须采用单组份仪表测量（一个参数一台仪表）。其中SO2采用脉冲紫外荧光法，NOx采用化学发光法，O2采用独立氧化锆测量，CO采用红外相关法。

2、NOx分析仪配备NOx转化炉，需同时测量NO、NO2和NOx。

3、O2测量采用独立氧化锆测量法。要求采用美国赛默飞世尔，澳大利亚阿斯美克或德国安诺泰克

4、采样技术：采用稀释采样法或直接抽取法，如果采用稀释法需采用原装进口探头和进口音速小孔。如果采用直接抽取法技术，烟气预处理系统需采用在原装进口冷凝器、蠕动泵基础上配套原装进口美国博纯naflon管处理系统的两级烟气处理系统）

5、净烟气粉尘采用采用激光前散射测量，同时需配备震荡天平，可进行系统自校验。

脱硝CEMS要求：

1、与脱硫CEMS保持一致。

2、NOx分析仪配备NOx转化炉，需同时测量NO、NO2和NOx。

3、NOx采用化学发光法，CO采用红外法。

4、O2测量采用独立氧化锆测量法。要求采用美国赛默飞世

尔，澳大利亚阿斯美克或德国安诺泰克

5、氨逃逸需采用抽取式化学发光法技术测量。要求采用赛默

飞世尔，堀场或API产品

这其中的每一样都可以提高竞争对手的价格。

1、竞争对手采用多组分分析仪，而我们是单组份的。所以要求每个组份采用单组份仪表。（从原理上解释单组份仪表可以大大提高检测精度，满足超低要求）

2、对手氧化锆是电化学方式，成本很低，而我们是氧化锆。如果让他们加入氧化锆并加入我们指定品牌的氧化锆将更大程度的太高对方的影响价格。（从原理上将提供氧化锆测量的准确性，同时便于维护。）

3、采用直抽法系统为了避免水的影响加入博纯预处理，将对他们的成本增加影响比较大。而我们稀释系统无需。（从原理上解释，避免了水对SO2的吸收）

4、现在环保新法规要求配置NOx转化炉。对手一般不陪，而我们NOx分析仪中是标配。（应新环保法规要求）

5、粉尘仪只有我们有震荡天平。所以对手可以找我们询价采购。（原理上解释：便于后期与环保局比对，环保局环境测量都用震荡天平）

6、大部分氨逃逸都是激光法，尤其是短名单中的除了我们都是激光法。如果列入化学发光法，将也大大增加对手的成本。（原理上解释:激光法氨逃逸测量受粉尘影响，管线无法穿透，同时会发生热膨胀导致激光打偏。而抽取式化学发光避免了如上问题，同时还能进行校验）