一、產(chǎn)品概述

   煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)用抽取冷凝采樣,、后散射煙塵濃度測量,、皮托管煙氣流速測量及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測,。同時(shí)又針對(duì)國內(nèi)煤種較雜,、煤質(zhì)變化大、污染物排放濃度高、煙氣濕度大的狀況從技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn),。并按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型,，提供專業(yè)的中文操作平臺(tái)及中文報(bào)表功能、多組模擬量及開關(guān)量輸入輸出接口,，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線的連接以及多種通訊方法的選用,，使系統(tǒng)運(yùn)行方便靈活。

    煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）是功能齊全,，整體水平固定污染源在線監(jiān)測系統(tǒng),。主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：

    1、固態(tài)顆粒物連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng),，采用激光后散射單點(diǎn)監(jiān)測,。

    2、氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng)多組分氣體分析儀（SO2,、NOX,、CO、CO2,、HCL,、HF、NH3）

    3,、煙氣含氧量,、煙氣流量、壓力,、溫度,，濕度等煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測子系統(tǒng)

    4、數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS廠家冶金廠

二,、技術(shù)說明

◢ 抽取冷凝法CEMS能夠測量SO2,、NOx、O2,、溫度,、壓力、流速,、粉塵,、濕度；

◢ SO2,、NOx采用紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)或紅外線NDIR分析技術(shù),；

◢ O2采用電化學(xué)氧電池；煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS廠家冶金廠

◢ 濕度采用高溫電容法,；CEMS火力發(fā)電煙氣連續(xù)排放監(jiān)測設(shè)備終身售后

◢ 溫度,、壓力,、流速分別采用熱敏電阻（PT100）、壓力傳感器和皮托管微壓差法,；

◢ 粉塵采用激光后散射法,；

◢ 紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)除了能夠測量SO2和NOx外，還能夠分析NH3,、Cl2,、H2S、O3等氣體,；

◢ 與抽取熱濕法CEMS相比,，本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高,、響應(yīng)速度快,、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；

◢ 與原位法相比,，分析儀具有支持在線校準(zhǔn),、測量值波動(dòng)小、可靠性高,、設(shè)備維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn),；

◢ 本分析儀整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，方便運(yùn)輸和安裝,。

◢ 系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集率≥90%,，系統(tǒng)提供的檢測數(shù)據(jù)資料可用率≥90%，并具有查閱歷史數(shù)據(jù)功能,。

◢ 輸出單位：對(duì)所檢測煙氣的各種參數(shù),，系統(tǒng)除在就地分析儀器面板上顯示外還均以4～20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)輸出。氣態(tài)污染物濃度單位使用mg/Nm3,，流量計(jì)測出流速信號(hào)應(yīng)折算成體積流量Nm3/s輸出,，溫度單位為℃。

◢ 系統(tǒng)能夠真正實(shí)現(xiàn)無人職守運(yùn)行,，系統(tǒng)具有自診斷功能及主要部件故障報(bào)警功能,，包括：測量元件/檢測探頭的失效,、超出量程,、采樣流量不足、反吹壓力低,、采樣頭溫度低,、采樣管線溫度低、預(yù)處理系統(tǒng)故障,、分析儀器故障等,。

 引言

隨著國家標(biāo)準(zhǔn)的提高以及火電行業(yè)超低排放的帶動(dòng),，SCR可能成為今后脫硝的工藝。目前水泥行業(yè)作為高污染高能耗的產(chǎn)業(yè),，其脫硝工藝也勢必面臨由SNCR向SCR方向的轉(zhuǎn)變[1],。目前上水泥行業(yè)SCR脫硝示范線很少，且均布置在預(yù)熱器310~350 ℃出口,，由于該區(qū)域溫度窗口正好處于SCR催化劑活性溫度范圍,，效率較高，但是該區(qū)域含塵量高達(dá)80~120 g/Nm3,，且存在大量的堿和堿土金屬,，如CaO等，容易造成催化劑孔道的堵塞,，導(dǎo)致催化劑中毒失活等,，限制了其推廣應(yīng)用。鑒于此,，國內(nèi)外學(xué)者將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向低塵低溫脫硝催化劑配方研究上,，主要集中在錳基（MnOx）、釩基（V2O5）,，以及其他金屬氧化物基,，如鈰基（CeO2）、鐵基（FeOx）,、銅基（CuO）等催化劑的方向上,，并取得了較好的效果。因此,，本研究通過3 200 t/d新型干法水泥生產(chǎn)線窯尾布袋除塵器后建設(shè)低溫SCR脫硝中試裝置,，以水泥窯實(shí)際煙氣情況研究了低溫SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行過程中煙氣溫度、噴氨速率,、氣體空速等工藝參數(shù)對(duì)脫硝效率的影響,，為下一步工業(yè)示范提供了數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

在北京太行前景水泥有限公司3 200 t/d水泥生產(chǎn)線窯尾布袋除塵器后建設(shè)了1套13 000 m3/h風(fēng)量的低溫SCR催化反應(yīng)系統(tǒng),。系統(tǒng)主要由引風(fēng)機(jī),、煙道調(diào)節(jié)閥、反應(yīng)器,、超聲波霧化器,、氨水流量計(jì)、計(jì)量泵,、溫度傳感器等組成,。120~180 ℃煙氣由窯尾風(fēng)機(jī)出口引入催化反應(yīng)器，在催化劑作用下通過氨水將煙氣中氮氧化物還原成氮?dú)夂退?/p>

1.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

催化劑采用整體蜂窩式,，主要成分為釩鈦,，摻雜Ce等稀土元素,。催化劑單元模塊尺寸為150 mm×150 mm×810 mm，催化劑比表面積459 m2/m3,，共有108個(gè)模塊,，3層布置，每層36個(gè),，總體積約1.97 m3,。該催化劑具有良好的脫硝活性和抗硫性能。

1.3 工藝流程

中試裝置建在北京市太行前景水泥有限公司3 200 t/d熟料生產(chǎn)線,。煙氣處理量為6 000~13 000 m3/h,。120~180 ℃煙氣從窯尾布袋除塵器后經(jīng)旁路煙道引出，經(jīng)過蝶閥,、反應(yīng)器后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入窯尾風(fēng)機(jī)出口煙道,。煙氣流量通過調(diào)整蝶閥控制實(shí)現(xiàn)。脫硝還原劑采用20%濃度氨水,，通過小型氨水計(jì)量泵將氨水罐里的氨水送入超聲波霧化器,，霧化成70 μm氨水霧滴與煙氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)器反應(yīng),，氨水流量通過調(diào)整流量計(jì)實(shí)現(xiàn),。煙氣溫度通過調(diào)整水泥窯生料磨開啟控制。試結(jié)果與討論

2.1 空速對(duì)脫硝效率的影響

脫硝過程為氣固化學(xué)反應(yīng)過程,，其反應(yīng)程度與煙氣和催化劑接觸時(shí)間長短,、接觸面等因素有關(guān)[7] 。接觸面主要和催化劑斷面孔數(shù)有關(guān),，孔數(shù)越大,，比表面積越大，壁厚越薄,，本項(xiàng)目催化劑孔數(shù)為22×22,。空速=煙氣流量/催化劑體積,，是煙氣在催化劑內(nèi)停留時(shí)間的倒數(shù)（h-1）,。空速越大,，煙氣在催化劑內(nèi)停留的時(shí)間越短,，催化反應(yīng)作用時(shí)間越短，反應(yīng)效率越低,。然而,，在煙氣流量確定的條件下，降低空速催化劑體積增大,。實(shí)際空速的選擇需要對(duì)脫硝效率和催化劑用量兩者進(jìn)行權(quán)衡?，F(xiàn)有在建或者已運(yùn)行的SCR系統(tǒng)中空速一般為4 000~6 000h-1左右。

試驗(yàn)過程中控制空速在2 000~7 000 h-1的范圍內(nèi)變化,，溫度150 ℃,、170 ℃，氨水流量2.5 L/h,。通過調(diào)整煙氣閥門控制煙氣流量,，從而調(diào)節(jié)空速。由圖3可以看出,，在空速增大即反應(yīng)時(shí)間減小的情況下,，催化劑脫硝效率總體趨勢降低，但在一定空速范圍內(nèi)催化劑活性較高且較為穩(wěn)定,。當(dāng)溫度在170 ℃時(shí),，空速在2 500~7 000 h-1范圍內(nèi)時(shí)，催化劑的脫硝效率均高于80％,，可實(shí)現(xiàn)60 mg/Nm3排放,。當(dāng)溫度在150 ℃時(shí)，催化劑效率在50%,。試驗(yàn)顯示,，空速在5 000h-1左右有明顯的分界，可作為工程參考,。溫度對(duì)催化效率的影響比空速大,。這可能是由于催化反應(yīng)發(fā)生在布袋除塵器后，粉塵濃度較低,，雖然空速增大,，但是由于NH3在催化劑表面的吸附和階段氧化脫氫是SCR反應(yīng)的核心，主要均受表面性質(zhì)和反應(yīng)溫度的影響,，由于催化劑表面孔數(shù)未發(fā)生變化,，故而脫硝效率并未有大的改變。

2.2 溫度對(duì)脫硝效率的影響

溫度是影響SCR脫硝效率的重要因素,。SCR系統(tǒng)的操作溫度決定于催化劑成分和煙氣組成,。一般工業(yè)用SCR催化劑的操作溫度為250~430 ℃。SCR脫硝效率隨著溫度的升高而增大,，這是因?yàn)闇囟壬吣苁够瘜W(xué)反應(yīng)速度以指數(shù)倍增加,。當(dāng)溫度高于催化劑系統(tǒng)所需溫度時(shí)，造成催化劑的燒結(jié)和失活,，效率下降[9],。試驗(yàn)過程中控制脫硝反應(yīng)溫度在130~180 ℃的范圍內(nèi)變化，煙氣流量10 000 m3/h,，氨水流量5 L/h,，溫度對(duì)脫硫效率影響試驗(yàn)結(jié)果,。

溫度對(duì)催化劑脫硝效率的影響顯著，在所測試溫度區(qū)間內(nèi),，其脫硝效率隨溫度的升高呈現(xiàn)升高趨勢,。煙氣溫度低于130 ℃時(shí)脫硝效果不明顯，隨著溫度升高,，脫硝效率上升,。130 ℃時(shí)，脫硝效率可達(dá)30%,，150 ℃后脫硝效率從50%開始急劇上升,，180 ℃時(shí)可達(dá)80%以上?？蓪?shí)現(xiàn)50 mg/Nm3排放,。此溫度下的催化效率除稀土元素改性貢獻(xiàn)外，也可能與水泥窯布袋除塵器后煙氣中粉塵濃度,、雜質(zhì),、SO2濃度低有關(guān)，未對(duì)NH3在催化劑表面吸附形成競爭[8],。通過國家環(huán)境分析測試中心檢測,，溫度在160 ℃時(shí)，出口氮氧化物濃度為85 mg/Nm3,，二氧化硫未檢出,，煙塵濃度3.26 mg/Nm3，氯化氫濃度為3.94 mg/Nm3,，氨氣濃度為0.575 mg/Nm3,。試結(jié)果與討論

2.1 空速對(duì)脫硝效率的影響

脫硝過程為氣固化學(xué)反應(yīng)過程，其反應(yīng)程度與煙氣和催化劑接觸時(shí)間長短,、接觸面等因素有關(guān)[7] ,。接觸面主要和催化劑斷面孔數(shù)有關(guān)，孔數(shù)越大,，比表面積越大,，壁厚越薄，本項(xiàng)目催化劑孔數(shù)為22×22,?？账?煙氣流量/催化劑體積，是煙氣在催化劑內(nèi)停留時(shí)間的倒數(shù)（h-1）,?？账僭酱螅瑹煔庠诖呋瘎﹥?nèi)停留的時(shí)間越短，催化反應(yīng)作用時(shí)間越短,，反應(yīng)效率越低,。然而，在煙氣流量確定的條件下,，降低空速催化劑體積增大,。實(shí)際空速的選擇需要對(duì)脫硝效率和催化劑用量兩者進(jìn)行權(quán)衡?，F(xiàn)有在建或者已運(yùn)行的SCR系統(tǒng)中空速一般為4 000~6 000h-1左右,。

試驗(yàn)過程中控制空速在2 000~7 000 h-1的范圍內(nèi)變化，溫度150 ℃,、170 ℃,，氨水流量2.5 L/h。通過調(diào)整煙氣閥門控制煙氣流量,，從而調(diào)節(jié)空速,。由圖3可以看出，在空速增大即反應(yīng)時(shí)間減小的情況下,，催化劑脫硝效率總體趨勢降低,，但在一定空速范圍內(nèi)催化劑活性較高且較為穩(wěn)定。當(dāng)溫度在170 ℃時(shí),，空速在2 500~7 000 h-1范圍內(nèi)時(shí),，催化劑的脫硝效率均高于80％，可實(shí)現(xiàn)60 mg/Nm3排放,。當(dāng)溫度在150 ℃時(shí),，催化劑效率在50%。試驗(yàn)顯示,，空速在5 000h-1左右有明顯的分界,，可作為工程參考。溫度對(duì)催化效率的影響比空速大,。這可能是由于催化反應(yīng)發(fā)生在布袋除塵器后,，粉塵濃度較低，雖然空速增大,，但是由于NH3在催化劑表面的吸附和階段氧化脫氫是SCR反應(yīng)的核心,，主要均受表面性質(zhì)和反應(yīng)溫度的影響，由于催化劑表面孔數(shù)未發(fā)生變化,，故而脫硝效率并未有大的改變,。

2.2 溫度對(duì)脫硝效率的影響

溫度是影響SCR脫硝效率的重要因素。SCR系統(tǒng)的操作溫度決定于催化劑成分和煙氣組成,。一般工業(yè)用SCR催化劑的操作溫度為250~430 ℃,。SCR脫硝效率隨著溫度的升高而增大，這是因?yàn)闇囟壬吣苁够瘜W(xué)反應(yīng)速度以指數(shù)倍增加。當(dāng)溫度高于催化劑系統(tǒng)所需溫度時(shí),，造成催化劑的燒結(jié)和失活,，效率下降[9]。試驗(yàn)過程中控制脫硝反應(yīng)溫度在130~180 ℃的范圍內(nèi)變化,，煙氣流量10 000 m3/h,，氨水流量5 L/h，溫度對(duì)脫硫效率影響試驗(yàn)結(jié)果,。

溫度對(duì)催化劑脫硝效率的影響顯著,，在所測試溫度區(qū)間內(nèi)，其脫硝效率隨溫度的升高呈現(xiàn)升高趨勢,。煙氣溫度低于130 ℃時(shí)脫硝效果不明顯,，隨著溫度升高，脫硝效率上升,。130 ℃時(shí),，脫硝效率可達(dá)30%，150 ℃后脫硝效率從50%開始急劇上升,，180 ℃時(shí)可達(dá)80%以上,。可實(shí)現(xiàn)50 mg/Nm3排放,。此溫度下的催化效率除稀土元素改性貢獻(xiàn)外,，也可能與水泥窯布袋除塵器后煙氣中粉塵濃度、雜質(zhì),、SO2濃度低有關(guān),，未對(duì)NH3在催化劑表面吸附形成競爭[8]。通過國家環(huán)境分析測試中心檢測,，溫度在160 ℃時(shí),，出口氮氧化物濃度為85 mg/Nm3，二氧化硫未檢出,，煙塵濃度3.26 mg/Nm3,，氯化氫濃度為3.94 mg/Nm3，氨氣濃度為0.575 mg/Nm3,。