煙氣超低排放 CEMS 監(jiān)測方法

——傅立葉變換紅外分析法

1、前言

芬蘭 Gasmet 成立于 1990 年（前身 Temet 公司），是***為數(shù)不多的***和專注研究、生產(chǎn)和推廣一系列***的傅立葉變換紅外光譜儀及配件的公司之一，芬蘭 Gasmet 所采用的傅立葉變換紅外光譜技術(shù)由各芬蘭大學于 1970 年開發(fā)，并經(jīng)過了將近 50 年不斷改進完善，已成為了傅立葉變換紅外法界中標桿，目前該公司的主要產(chǎn)品有：便攜式傅立葉測量系統(tǒng)（DX-4000）、固定式傅立葉測量系統(tǒng)（CX-4000）、原位式測量系統(tǒng)（IN-SITU）、汞監(jiān)測系統(tǒng)（CMMS）等。

芬蘭 Gasmet 總部設在芬蘭的首都——赫爾辛基，在最近 100 個***和地區(qū)設有子公司和辦事處，僅在亞洲就遍布：中國大陸、臺灣、韓國、日本、澳大利亞、泰國、印度、印度尼西亞、馬來西亞、新加坡、新西蘭和越南等***和地區(qū)，涉及：排放監(jiān)控、發(fā)電廠、焚化爐（市政和有毒）、精煉廠、鋁工廠、肥料和硝酸廠、水泥廠、溫室氣體排放監(jiān)控等領域。

我公司作為芬蘭 Gasmet 的系統(tǒng)集成商，具有獨立法人資格的高新技術(shù)企業(yè)。公司集工、科、貿(mào)為一體，***從事儀器、儀表、工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的研究、開發(fā)、制造、銷售以及各種污染治理設備的銷售、服務。擁有***環(huán)保部認證證書、***首批甲級運營資質(zhì)、質(zhì)量管理體系認證、環(huán)境管理體系認證、企業(yè)質(zhì)量信用 AAA 單位證書、實用新型專利、歐盟 TUV 認證證書、芬蘭 gasmet 公司授權(quán)證書。

2、現(xiàn)狀

根據(jù)中國環(huán)保部門的要求，國內(nèi)幾乎所有的火電廠都已經(jīng)安裝了脫硫和脫硝設備，在脫硫出口安裝的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)要實時傳送到環(huán)境監(jiān)測部門。根據(jù)***最近的超低排放要求：燃煤電廠煙氣排放 SO2 不超過 35mg/m3、NOX不超過 50 mg/m3，煙塵顆粒物不超過 20 mg/m3，煙氣排放達到機組排放標準。這就給傳統(tǒng)的非分散紅外分析系統(tǒng)帶來巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的系統(tǒng)中分析儀的測量量程過大（量程 0-300mg/m3）、檢測極限偏大（監(jiān)測極限 10 mg/m3）、系統(tǒng)的測量誤差（1%）遠超***的對于監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求。

由于涉及建設周期、建設成本和運行成本，目前中國幾乎所有的脫硫系統(tǒng)都沒有 GGH 進行脫水，這就使得脫硫出口的煙氣中含有很高的水分、而且煙氣溫度偏低（基本都是低于 90℃）。對于在這種工況下分析 SO2 來說顯得非常的困難，水分容易對 SO2 的分析儀產(chǎn)生干擾，在對樣氣進行冷凝除水時很難做到把水分完全脫離干凈，這樣就會殘余一部分的水分，容易對測量產(chǎn)生***的測量誤差；由于水分的存在，對煙塵（顆粒物）的監(jiān)測帶來非常大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的煙塵監(jiān)測儀無非是濁度法、光散射法，此兩種儀器都會把水分顆粒當作煙塵顆粒來分析，造成了***的測量誤差，更何況實施超低排放后增加了濕式除塵器后，水分影響就更大了；這就給煙氣的監(jiān)測帶來新的挑戰(zhàn)。

3、傅立葉變換紅外分析法（FT-IR）

由我公司與芬蘭 Gasmet 公司聯(lián)合開發(fā)的 FT-IRCX-4000 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，分析儀通過了德國 TUV、英國 MCERTS 和避震測試，并在 2010 年***獲得了中華人民共和國計量器具型式批準證書。由于產(chǎn)品的技術(shù)在***上處于***地位，2007 年獲得***科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金的扶持【國科發(fā)計字［2007］】644 號。自 2004 年投放市場以來，累計已有 127套以上 FT-IR CX-4000 監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)大型垃圾焚燒廠獲得應用、效果十分理想。

FT-IR CX-4000 監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在福建華電瑞新熱電廠投用，并正在接受***環(huán)境監(jiān)測總站對系統(tǒng)的檢測。FT-IR 分析法利用干涉儀對光源發(fā)出的紅外光進行分光，***多可以同時監(jiān)測50 種成分，測定各種被檢測組份對特征光頻率的吸收引起入射光強度的變化。用傅立葉函數(shù)處理檢測到的數(shù)據(jù)，解析出被測組份和濃度。高分辨率干涉儀和傅立葉函數(shù)解析使得該方法具有濕法分析，分析組份多，動態(tài)范圍寬和不需標氣校準的四個特點。

現(xiàn)有煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)是我公司提供的傅立葉變換紅外分析系統(tǒng)。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由FT-IR分析子系統(tǒng)、煙塵監(jiān)測子系統(tǒng)、流量/溫度監(jiān)測子系統(tǒng)、氧量分析子系統(tǒng)四個部份組成。核心設備FT—IR煙氣分析儀是芬蘭GASMET公司生產(chǎn)的CX-4000型傅立葉紅外分析儀。它可以自動監(jiān)測，連續(xù)分析垃圾焚燒過程排放煙氣中的有毒微量組分CO、HCL、HF、NOX、SO2、NH3、H2O等。整個FT-IR系統(tǒng)由高溫取樣探頭、電加熱伴熱管、高溫取樣預處理裝置、溫度控制裝置、供電裝置、自動校正裝置、FT-IR分析儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8個部份所組成。從取樣開始到測量分析的整個過程中，所有與煙氣接觸的部件全部在180℃的高溫下工作，因而可以分析濕煙氣中的微量可溶性有毒化合物。FT-IR分析儀放在煙囪下的煙氣分析小屋里，排放到煙囪里的煙氣通過分析儀表柜里的抽氣泵經(jīng)過伴熱管抽進分析儀氣室進行分析，分析出的數(shù)據(jù)通過RS485通訊線傳到遠端數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。煙囪采樣平臺上的煙塵儀，氧量測量儀，流量/溫度檢測儀等通過硬接線把4~20mA的信號傳至遠端數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)再把各種煙氣成分數(shù)據(jù)和各種輔助參數(shù)（如溫度、流量、煙塵、氧量等）一路送到DCS供中控室操作人員監(jiān)控和調(diào)整工藝的依據(jù)，另一路則到環(huán)保局信息中心?，F(xiàn)每套FT-IR分析系統(tǒng)配備一套取樣探頭和一根加熱管線，獨立檢測每條焚燒線的煙氣成分，形成“一對一”分析模式。該系統(tǒng)具有取樣探頭、加熱管線和高溫預處理裝置的溫度報警功能。