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低浓度,高湿度,低烟温,高腐蚀解决方案2A.稀释探头B.仪表气处理单元C.烟气分析仪D.探头控制器E.校准钢瓶F.数据采集装置CDABEF稀释法CEMS气态污染物子系统组成(1个测点的配置)3烟气条件所带来的问题烟气条件技术关键低浓度(SO235mg/M3,NOx50mg/M3)要求系统精度更高湿度高,温度低防止烟气凝结,对于直接抽取法CEMS而言,要求更强的制冷能力、排水能力腐蚀性强材质要求高4传统直接抽取法(冷干法)需解决的问题•制冷器产生冷凝水,对SO2有吸收作用,导致误差•NDIR分析仪的量程最低量程100或150ppm(约300mg/M3)5解决方案•问题:对低浓度气态污染物监测,通常直接抽取法CEMS受方法限制,最低量程的误差难以满足精度要求。•解决方法:稀释法CEMS对低浓度气态污染物监测,比直接抽取法CEMS有更好的精度。主要从以下几个方面保证系统的准确性:保证恒定的稀释比例高精度的分析仪系统校准6稀释抽取法的理论基础—音响小孔dl几何特征:音响小孔的直径远远大于孔的长度,或孔的长度远远小于孔的直径。流体特性:当小孔两端的压力差大于0.46倍以上时,气体流经小孔的速度主要取决于气体分子流经小孔时的速度(即:当地音速),而与当地温度、与小孔两端的气压变化无关。(即,产生恒流)。LδP0.467•Thermo的探头采用独特的音速小孔设计。当音速小孔两端的压差大于0.46倍时,即产生恒流。•烟道内稀释系统稀释比在1:10到1:250之间,烟道外稀释系统稀释比在1:16到1:175之间。粗过滤器临界小孔稀释气管线校准气管线稀释样品管线文丘里管喷嘴玻璃丝绵过滤器真空测量管200型CEMS系统稀释比8音速小孔9烟道内稀释探头和烟道外稀释探头核心烟道内稀释探头的稀释核心完全置于烟道内,稀释点的温度压力和烟道内的温度压力是一致的。烟道外稀释探头的稀释核心置于烟道外,烟道内的高温不会对稀释核心造成影响,同时稀释核心仍然要加热到140℃,以保证烟气内水分不析出。EDUCTOREXHAUST(DILUTEDSAMPLEOUTLET)EDUCTORHOUSINGASSYEDUCTORJETEDUCTORDRIVE(DILUTIONAIRINPUT)ORIFICEHOLDERPARTICLESLARGERTHAN5MICRONSDROPOUTSTAINLESSSTEELFILTERHOUSINGFILTERELEMENTPURGE/CALGASINLETPORTCRITICALORIFICEEDUCTORBODYSAMPLEGAS10稀释系统—稀释探头11稀释探头-PRO2001WHP烟道外稀释探头PRO2001WHP烟道外稀释探头,法兰安装,最高耐温538ºC烟道外湿基稀释探头适用于高粉尘、高温环境加热套管适用于高湿度环境12PRO2001WHP取样模式EDUCTOREXHAUST(DILUTEDSAMPLEOUTLET)EDUCTORHOUSINGASSYEDUCTORJETEDUCTORDRIVE(DILUTIONAIRINPUT)ORIFICEHOLDERPARTICLESLARGERTHAN5MICRONSDROPOUTSTAINLESSSTEELFILTERHOUSINGFILTERELEMENTPURGE/CALGASINLETPORTCRITICALORIFICEEDUCTORBODYSAMPLEGAS高尘环境中CEMS的应用-PRO2000W烟道外稀释探头核心采样模式示意图13PRO2001WHP吹扫模式EDUCTOREXHAUST(DILUTEDSAMPLEOUTLET)EDUCTORHOUSINGASSYEDUCTORJETEDUCTORDRIVE(DILUTIONAIRINPUT)ORIFICEHOLDERPARTICLESLARGERTHAN5MICRONSDROPOUTSTAINLESSSTEELFILTERHOUSINGFILTERELEMENTPURGE/CALGASINLETPORTCRITICALORIFICEEDUCTORBODYSAMPLEGASFromPurgeValve高尘环境中CEMS的应用-PRO2000W烟道外稀释探头核心吹扫模式示意图14PRO2001WHP校准模式EDUCTOREXHAUST(DILUTEDSAMPLEOUTLET)EDUCTORHOUSINGASSYEDUCTORJETEDUCTORDRIVE(DILUTIONAIRINPUT)ORIFICEHOLDERPARTICLESLARGERTHAN5MICRONSDROPOUTSTAINLESSSTEELFILTERHOUSINGFILTERELEMENTPURGE/CALGASINLETPORTCRITICALORIFICEEDUCTORBODYSAMPLEGASFromCalibrationValve高尘环境中CEMS的应用-PRO2000W烟道外稀释探头核心校准模式示意图15•Thermo的稀释法CEMS中,配备了专用的空气净化系统。空气净化系统可对用户提供的仪表用压缩空气进行再次除尘、除水、除油、去除SO2和NOx处理。•如系统需要对CO2浓度进行监测,则可配备专用的CO2装置。•经过空气净化系统处理后的仪表用压缩空气,露点为-30C到-40C,压力620±68KPa。此指标将保证稀释系统的精确运行。稀释法空气净化系统16•Thermo的稀释系统可在预先设定的时间间隔内,自动或手动对仪器的零点及跨度进行系统校准。•系统校准是将校准气注入到探头顶部,对系统的所有部件包括探头过滤器、采样管线、探头控制器以及分析仪器进行校准,这种系统校准方式与直接采样系统所采用的只对分析仪器进行的部分校准具有本质的区别,是美国EPA唯一认可的校准方式。稀释法系统校准1743iSO2Analyzer43i型二氧化硫分析仪•美国环境保护总署认证•专利脉冲荧光原理•标准量程50,100,200,500ppb,1,2,5,10,20,50,100ppm•最低检测限:0.5ppb•响应时间:80秒达到满量程的95%•线性:+/-1%18脉冲荧光法原理:用波长190-230nm紫外光照射样品,则SO2吸收紫外光产生能级跃迁,SO2从基态变为激发态,即:SO2+hv1→SO2*激发态SO2*不稳定,瞬间返回基态,发射出波峰为330nm的荧光,即SO2*→SO2+hv2产生荧光的强度和SO2浓度成正比,用光电倍增管及电子测量系统测量荧光强度,即可得知SO2的浓度43iSO2Analyzer19PHOTOMULTIPLIERTUBEU.V.LIGHTSOURCEREFLECTIVEBANDPASSFILTERSCONDENSINGLENSRELAYLENSCIRCULARBAFFLEREACTIONVOLUMEBANDPASSFILTERPHOTO-DETECTORELECTRONICS43iSO2Analyzer20二氧化硫分析仪美国市场排名二氧化硫分析仪美国市场排名TopFiveSO2Manufacturers(SourceofData,EPA’s2ndQuarter2006EDRDatabase–“Total1,134SO2Analyzers”)SO2制造商前5名排名(数据来源:EPA2006年2季度EDR数据库-SO2分析仪总数1,134台)•ThermoFisherScientific785analyzers69.2%•Teledyne/MonitorLabs/API257analyzers22.6%•Forney/Anarad/CSI30analyzers2.6%•Ametek/WesternResearch22analyzers1.9%•Siemens14analyzers1.2%Total97.5%43iSO2Analyzer2142i型氮氧化物分析仪–美国环境保护总署认证–化学发光原理–标准量程:50,100,200,500ppb,1,2,5,10,20,50,100ppm–最低检测限:0.4ppb–响应时间:40秒达到满量程的95%–线性:+/-1%42iNO/NOx/NO2Analyzer22化学发光法原理:•当样品中的NO与O3混合时,生成激发态的NO2与O2。激发态NO2在返回基态时发出红外光。NO+O3→NO2*+O2NO2*→NO2+hv•该反应的发射光谱在600-3200nm范围内,最大发射波长为1200nm。3NO2+M→325ºC→3NO+MoO3•反应发射光谱在400—1400nm范围内,峰值波长为600nm。42iNO/NOx/NO2Analyzer23采样泵干燥空气过滤器样品气毛细管CNO(NO模式)模式切换电磁阀NO2-NO转换炉(NOX模式)压力传感器流量传感器NC电子线路反应室PMTO3发生器毛细管流量传感器过滤42iNO/NOx/NO2Analyzer24氮氧化物分析仪美国市场排名TopFiveNOxManufacturers(SourceofData,EPA’s2ndQuarter2006EDRDatabase–“Total3,491NOxAnalyzers”)NOx制造商前5名排名(数据来源:EPA2006年2季度EDR数据库-NOx分析仪总数1,491台)•ThermoFisherScientific2,155analyzers61.7%•Teledyne/MonitorLabs/API578analyzers16.6%•Rosemount434analyzers12.4%•Horiba87analyzers2.5%•Forney/Anarad/CSI84analyzers2.4%Total95.6%42iNO/NOx/NO2Analyzer25解决方案•问题:烟气温度低、湿度大,烟气易凝结,进入CEMS的烟气由于凝结将导致组分浓度改变;并导致部件易损坏,部件防腐要求高;直抽法所需的冷凝器、蠕动泵工作负荷高,系统维护量大。•解决方法:稀释。无需伴热管线无需采样泵无需制冷器更清洁的样气,无需高防腐26稀释烟气后对样品中水分的影响TemperatureoCTemperatureoF%H2ObyVolume-40-400.013-35-310.022-30-220.038-25-130.062-20-40.102-1550.163-10140.257-5230.3980320.6075410.86910501.22715591.77120682.36325773.22930864.37535955.882401047.8624511310.4615012213.884稀释后含水量对应的露点温度应低于当地极端最低温度27•稀释系统使样品露点大大降低,因此在多数环境下,无需对采样管线进行全程跟踪加热。所以,连结采样探头和分析仪器的采样管线是无需加热型的。•稀释系统的采样管线由四根聚四氟乙烯管组成,其中两根分别用于往采样探头输送校准气和稀释空气,一根用于往各种分析仪器输送稀释后的烟气样品,另一根用于探头部分的真空度监测。所有采样管线除真空管线外都是正压,可以避免由于气体泄漏所引入的误差。•稀释采样法在样品的采集和传输过程中,不象非稀释采样法那样需要采样泵及若干个流量控制阀,从而减低了购买和运行维护成本,而且减少了故障隐患。•采样管线距离可达100米。稀释法的采样管线28解决方案•问题:烟气腐蚀性高•解决方法:探头所有暴露在烟气中的部分,采用的是精心选择的耐热耐蚀的铝铬镍合金Inconel600,镍基铝合金HastelloyC276或不锈钢304pyrex玻璃等材料,以避免探头在烟气中被腐蚀。稀释后的样气无需高防腐29稀释法与直抽法的对比稀释法直抽法(冷干法)采样方法通过零气发生装置把仪用空气中的SO2、NOX、CO2、水蒸汽、以及需要测量的相应成分去除掉,作为稀释气(零气),由稀释采样探头将烟气按一定比例稀释采样后,引入分析单元由加热采样探头抽取烟气,经除尘,由伴热
本文标题:稀释法CEMS-脱硫,高湿,低浓度.
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