煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究
目前,,很多行業(yè)在工作流程中都會(huì)排出大量對(duì)環(huán)境以及人體有害的煙塵,、煙氣,。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng),國(guó)內(nèi)外對(duì)于大氣污染的監(jiān)測(cè)特別是對(duì)煙塵,、煙氣排放的連續(xù)監(jiān)測(cè)日益重視起來。其中,,煙塵煙氣排放連續(xù)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種新型的電力環(huán)保自動(dòng)化控制設(shè)備,通過提供煙塵煙氣流速,、壓力、溫度,、濕度等數(shù)據(jù)的測(cè)定,,自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析,,記錄污染物排放總量和排放時(shí)間,,并通過污染源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上傳到管理部門,為環(huán)保管理部門加強(qiáng)監(jiān)管力度,,實(shí)行總量控制提供科學(xué)依據(jù),。
1 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述
系統(tǒng)組成如圖(1)所示。
2 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
2.1 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)60年代末,,德國(guó),、美國(guó)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了測(cè)量高濃度氣體的環(huán)境分析儀及將探頭直接插入煙道測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)分析儀,,德國(guó)的不透明度光學(xué)系統(tǒng)和美國(guó)的熒光檢測(cè)等技術(shù),,為實(shí)現(xiàn)煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
美國(guó)diyi臺(tái)煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)于1971年,,隨后煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)制造業(yè)停滯不前,,直到1975年末美國(guó)國(guó)家環(huán)保局制定了煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能的技術(shù)指標(biāo),并規(guī)定在某些排放源安裝CEMS后,,才逐漸得以廣泛應(yīng)用,。一般認(rèn)為原聯(lián)邦德國(guó)對(duì)大氣污染物的控制始于1974年4月1日《聯(lián)邦擴(kuò)散防治法》的實(shí)施,同年8月24日《大氣質(zhì)量控制技術(shù)指南》的發(fā)布標(biāo)志著SO2排放管理具體實(shí)施的開始,,該指南明確規(guī)定SO2排放量超過100kg/h的裝置需安裝一套SO2連續(xù)測(cè)量?jī)x,。
2.2 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)在20世紀(jì)70年代初期,認(rèn)識(shí)到需要采用比手工采樣更方便,、快捷的方法來測(cè)量煙氣中的污染物,,1986年廣東沙角B發(fā)電廠從日本引進(jìn)了*火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),。20世紀(jì)80年代末和90年代初期,我國(guó)開始著手煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自主研制和生產(chǎn),。1996年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-1996)要求Ⅲ時(shí)段及部分特定地區(qū)的火電廠安裝CEMS,;2003年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2003)規(guī)定所有火力發(fā)電鍋爐都必須按照《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T75-2001)現(xiàn)修訂為《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T75-2007)的要求,裝設(shè)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器,。在此背景下,,國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出南京國(guó)電環(huán)保設(shè)備有限公司、上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院,、中綠環(huán)保技術(shù)有限公司等具有煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制和生產(chǎn)能力的機(jī)構(gòu)和企業(yè),,開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備,推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用,。
3 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要技術(shù)特征現(xiàn)狀
煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依靠多種技術(shù)支撐,,主要包括:分析和監(jiān)測(cè)技術(shù)、取樣技術(shù),、分析儀器技術(shù),、數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
3.1 分析和監(jiān)測(cè)技術(shù)特征
分析和監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)9個(gè)部分進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)的,,主要包括:二氧化硫和氮氧化物,、顆粒物、流速,、含氧量以及濕度,。在分析和監(jiān)測(cè)的過程中,在二氧化硫和氮氧化物的監(jiān)測(cè)中采用了光譜分析技術(shù),,該技術(shù)具有較好的抗干擾能力,,能夠?qū)⒐庾V譜寬減小至10~20nm數(shù)量級(jí)。為了有效測(cè)定顆粒物,,采用了濁度法和散射法來進(jìn)行,,具體技術(shù)應(yīng)用了抽取β射線法,這種技術(shù)不用光電信號(hào)來回轉(zhuǎn)換,,降低了難度,,在目前得了很好的應(yīng)用。流速監(jiān)測(cè)方法主要應(yīng)用了皮托管法,,含氧量的監(jiān)測(cè)主要采取了順磁原理的電化學(xué)法,,濕度的監(jiān)測(cè)方法主要應(yīng)用了電容法和干濕氧法。
3.2 取樣技術(shù)特征
在取樣過程中,,取樣方法分為兩種,,主要為稀釋取樣法和直接取樣法,這兩種方法是針對(duì)不同的煙氣條件進(jìn)行的,,所以在應(yīng)用的時(shí)候要根據(jù)煙氣的特征進(jìn)行選取,。在取樣的過程中,,對(duì)樣氣的處理十分關(guān)鍵,如果處理不當(dāng),,不但無法得出煙氣測(cè)量分析數(shù)據(jù),,還容易對(duì)取樣系統(tǒng)造成較大的影響。目前我國(guó)采用直接取樣法較多,,對(duì)煙氣的取樣達(dá)到了預(yù)期目的,。
3.3 分析儀器技術(shù)特征
分析儀器是煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的核心部件,在目前的應(yīng)用中,,煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析儀器主要采用了非分散紅外技術(shù),,分析儀器的主要結(jié)構(gòu)為充氣-微音薄膜或充氣-微流檢測(cè)器,我國(guó)自主研制的煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析儀主要采用了半導(dǎo)體技術(shù),,將半導(dǎo)體技術(shù)和非分散紅外技術(shù)結(jié)合在一起,,提高了分析的穩(wěn)定性和抗干擾能力。從國(guó)外的分析儀器發(fā)展情況來看,,多數(shù)都采用了紫外熒光技術(shù),,目前國(guó)內(nèi)該技術(shù)處于起步階段,還沒有大規(guī)模的得到應(yīng)用,,相信未來會(huì)朝著此方向發(fā)展,。
3.4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)特征
數(shù)據(jù)處理是煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),只有實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的有效處理,,才能保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得出正確的監(jiān)測(cè)和分析結(jié)果,。數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)加標(biāo)、干濕濃度折算,、參數(shù)和場(chǎng)系數(shù)校準(zhǔn)及權(quán)限設(shè)定4個(gè)部分,。數(shù)據(jù)加標(biāo)主要是對(duì)分鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記,保證分鐘數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)入小時(shí)數(shù)值統(tǒng)計(jì),。干濕濃度折算主要是利用計(jì)算軟件對(duì)取樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濃度計(jì)算,,并得出正確的折算結(jié)果。參數(shù)和場(chǎng)系數(shù)校準(zhǔn)主要是將超聲波法測(cè)出的線上流速進(jìn)行調(diào)整和校正,。權(quán)限設(shè)定主要是保證煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,,防止系統(tǒng)被惡意篡改,。
4 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要技術(shù)的發(fā)展
目前煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,,該系統(tǒng)的分析和監(jiān)測(cè)技術(shù)、取樣技術(shù),、分析儀器技術(shù),、數(shù)據(jù)處理技術(shù)也得到了較大程度的發(fā)展。
4.1 監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展
煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù),,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)測(cè)量,,并取得了一定的效果,。但是連續(xù)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性無法保證。在未來的發(fā)展中,,監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是朝著連續(xù)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)方向發(fā)展,,以提高現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性為主。此外,,監(jiān)測(cè)技術(shù)還將重點(diǎn)解決濕度測(cè)量?jī)x適用性問題,,并降低其故障的發(fā)生率。
4.2 取樣技術(shù)的發(fā)展
在目前的煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,,主要應(yīng)用了直接取樣法,,通過實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn),直接取樣法出現(xiàn)了許多問題,,雖然可以有效解決高溫高濃度的二氧化硫取樣問題,,但是對(duì)待低溫和低濕度的二氧化硫無法實(shí)現(xiàn)正常取樣。所以,,未來取樣技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是朝著提高取樣效果方向發(fā)展,,有效解決直接取樣產(chǎn)生的問題。
4.3 分析儀器技術(shù)的發(fā)展
考慮到分析儀器對(duì)煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要性,,其發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注,。目前分析儀器技術(shù)國(guó)外的發(fā)展速度較快,國(guó)內(nèi)對(duì)于分析儀器先進(jìn)技術(shù)的引用也達(dá)到了一定的深度,。國(guó)內(nèi)分析儀器技術(shù)的主要缺點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)有效的低濃度污染氣體測(cè)量,,因此在未來的發(fā)展中該技術(shù)應(yīng)該會(huì)得到突破。
4.4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展
對(duì)于煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展來說,,主要的是符合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際需要,。煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)與配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相結(jié)合,保證數(shù)據(jù)處理軟件的有效性和實(shí)用性,。從目前的發(fā)展情況來看煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)正在處于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范結(jié)合階段,,未來將能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的*標(biāo)準(zhǔn)化。
5 煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)常見問題,、原因和應(yīng)對(duì)措施
煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)常見的問題是測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn),,主要原因有煙塵探頭污染、冷凝裝置故障,、管路泄漏,,由此引起污染物濃度測(cè)量值過低、氧量過高等,。
5.1 煙塵探頭污染
煙塵濃度測(cè)試不準(zhǔn),,濃度值不穩(wěn)定,數(shù)值偏低,是煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)維護(hù)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,。遇到這樣的情況,,需要優(yōu)先排查煙塵探頭污染問題。這是由于煙囪入口處煙氣含有一定量的水分,,而水滴中又溶有二氧化硫,、硫酸、硫酸鹽等物質(zhì),,在煙氣經(jīng)過煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探頭時(shí),,探頭易被污染。由于煙塵測(cè)量采用的是雙端安裝,,維護(hù)后需進(jìn)行光路對(duì)中,,因此安裝時(shí)要求較高,當(dāng)煙道振動(dòng)較大時(shí),,探測(cè)光束可能會(huì)偏離探測(cè)器,,也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。
通過對(duì)煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改造,,加裝煙塵探頭的反吹裝置,;加大探頭的清洗頻率;注意光學(xué)窗口的清潔,,定期使用擦鏡紙擦拭,;拆解后組裝時(shí),安裝要對(duì)位一致,。
5.2 冷凝裝置故障
SO2測(cè)量濃度偏低是測(cè)量中常見問題,,這可能是煙氣冷凝裝置故障所引起。因?yàn)橐皇且坏煔饫淠b置發(fā)生故障,,熱煙氣通過自然降溫,,導(dǎo)致煙氣內(nèi)水汽在取樣管壁吸附凝結(jié),因無法排出而越積越多,;二是由于冷凝器內(nèi)玻璃熱交換管道堵塞或冷凝液泵(蠕動(dòng)泵)故障以及排水管路堵塞造成抽水不暢,,使煙氣通過冷凝裝置產(chǎn)生的冷凝水不能及時(shí)排出,都會(huì)造成煙氣中的SO2溶解于水,,致使SO2濃度測(cè)量值偏低,。凝水量越多,SO2濃度損失越大,。特別是在低排放濃度時(shí),,由于SO2被凝水*吸收而使顯示濃度為零。要避免上述問題,,應(yīng)經(jīng)常檢查熱敏交換單元排水管是否堵塞,,冷凝液泵(蠕動(dòng)泵)排水是否正常,。
5.3 管路泄漏故障
煙塵煙氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中,,常出現(xiàn)氧含量數(shù)據(jù)大于正常值,,同時(shí)測(cè)定的污染物濃度偏低,甚至為零,,這是由于管路泄漏,。雖然泄漏現(xiàn)象與上述的凝水溶解現(xiàn)象都有可能致使SO2濃度偏低或顯示為零,但后者的煙氣含氧量不會(huì)發(fā)生變化,。
管路泄漏排查包括整個(gè)取樣系統(tǒng),,從取樣探管、法蘭墊圈到機(jī)柜內(nèi)部的各管路連接接頭,,都可能成為泄漏點(diǎn),。由于直接抽取法在取樣泵之前的管路為負(fù)壓系統(tǒng),因此,,取樣泵之前管路的微小泄漏,,都會(huì)使氧量發(fā)生很大變化。
6 結(jié)束語
綜上,,煙塵煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)大氣中煙塵煙氣污染物排放,、實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)管的現(xiàn)代化方式。文章對(duì)煙塵煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其在應(yīng)用上存在的問題做了一定的論述與分析,。下一步,,我們應(yīng)從探頭污染、冷凝裝置故障,、管路泄漏等問題,,對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以改進(jìn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,,提高其在工作環(huán)境中的實(shí)用性,。
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