熱濕法CEMS具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量過(guò)程未對(duì)樣品進(jìn)行除水操作，待測(cè)組分損失率低的特點(diǎn)，尤其是在一些高濕的超低排放場(chǎng)合應(yīng)用較多，以下結(jié)合熱濕法DOAs煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理特點(diǎn)及應(yīng)用中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，希望能為運(yùn)維人員、設(shè)備廠家及管理人員提供一些參考。

熱濕法CEMS原理

       煙氣經(jīng)過(guò)高溫加熱采樣器采集，并對(duì)顆粒物進(jìn)行過(guò)濾，由高溫伴熱管線(xiàn)輸送至分析柜，經(jīng)處于高溫區(qū)內(nèi)的NOx轉(zhuǎn)換器、二級(jí)過(guò)濾器后進(jìn)入測(cè)量室進(jìn)行測(cè)量，采樣動(dòng)力多為處于高溫區(qū)域內(nèi)的射流泵。分析儀主要采用DOAs、高溫FTIR原理，其中常見(jiàn)的DOAs分析儀采用樣氣測(cè)量氣室處于高溫區(qū)域，經(jīng)光纖將氣室內(nèi)的光譜信號(hào)輸送至常溫區(qū)域進(jìn)行處理分析的方式。熱濕法CEMS特點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的樣品采集、過(guò)濾、輸送、測(cè)量和抽取器件均處于高溫狀態(tài)，系統(tǒng)未對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)處理（顆粒物過(guò)濾除外），降低了除水過(guò)程中液態(tài)水對(duì)待測(cè)組分的吸附損失，測(cè)量濃度為工作狀況下的濕煙氣濃度，測(cè)量后的污染物濃度需要折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下干煙氣中污染物的濃度。

紫外差分吸收光譜法（DOAs）分析儀測(cè)量原理

      光源發(fā)出的紫外光通過(guò)光纖傳輸?shù)綔y(cè)量室，測(cè)量室樣氣在特定波段吸收紫外光譜能量，被吸收后的光束通過(guò)光纖傳輸?shù)焦庾V儀，在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過(guò)光柵分光，由二極管陣列檢測(cè)器將分光后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息，最后根據(jù)特定算法計(jì)算待測(cè)氣體濃度。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

       基本原理就是利用待測(cè)氣體中氣體分子的窄帶吸收特性來(lái)鑒別氣體成分,并根據(jù)窄帶吸收強(qiáng)度來(lái)推演出待測(cè)氣體的濃度，根據(jù)郎伯一比耳定理對(duì)特定吸收波長(zhǎng)帶寬內(nèi)監(jiān)測(cè)光的吸收光譜的變化來(lái)監(jiān)測(cè)待測(cè)氣體的濃度。考慮到瑞利(Rayleigh) 散射、米氏(Mie) 散射以及煙氣中其它物質(zhì)的消光因素, 由Rayleigh散射和Mie散射等引起的光譜變化隨波長(zhǎng)緩慢變化，而由分子吸收特性引起的光譜的變化隨波長(zhǎng)快速變化。為此將散射引起的光譜變化稱(chēng)為“寬帶”光譜（慢變），將分子吸收引起的光譜變化稱(chēng)為“窄帶”光譜（快變）。算法計(jì)算過(guò)程中使用高通濾波器將隨波長(zhǎng)快速變化的“窄帶”光譜分離出來(lái)，被分離出來(lái)的分子吸收光譜用參考光譜進(jìn)行擬合，計(jì)算出待測(cè)氣體的濃度。

       紫外差分吸收光譜法核心技術(shù)在于算法，即如何從測(cè)量光譜中分離出窄帶吸收光譜，屏蔽到寬帶光譜的干擾，計(jì)算中使用的高通濾波器是出廠前設(shè)置在軟件內(nèi)的算法程序，由于米氏散射主要由氣溶膠、小水滴等引起，在煙氣中水滴和水溶性離子形成的氣溶膠隨著生產(chǎn)及治理設(shè)施運(yùn)行狀況的不同而有所不同，米氏散射引起的光譜變化也會(huì)有所不同，采用常規(guī)算法不一定完全滿(mǎn)足光譜分離的要求，在測(cè)量數(shù)據(jù)上易形成誤差。

熱濕法DOAs CEMS應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題及分析

1.系統(tǒng)采樣過(guò)程的加熱盲點(diǎn)，造成待測(cè)組分的損失。完全抽取式熱濕法CEMS在高濕低濃度場(chǎng)合使用時(shí)由于安裝時(shí)采樣器和伴熱管線(xiàn)、伴熱管線(xiàn)和NOx轉(zhuǎn)換器或加熱盒接口處未進(jìn)行伴熱保溫，伴熱管線(xiàn)多采用分段加熱方式，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行存在老化的現(xiàn)象，形成部分位置不加熱的情況，高濕場(chǎng)合管線(xiàn)內(nèi)或接口處形成液態(tài)水，對(duì)SO2的吸附較為明顯，致使測(cè)量SO2濃度較實(shí)際濃度偏低。

2.部分場(chǎng)合應(yīng)用采樣管路經(jīng)常性堵塞。在濕法脫硫及氨法脫硝的場(chǎng)合，由于煙氣中水分較高，同時(shí)水中溶解有脫硫脫硝產(chǎn)物，抽取的樣氣加熱后水溶性鹽類(lèi)在高溫管路內(nèi)形成結(jié)晶，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行堵塞管路。

3.測(cè)量標(biāo)氣正常，測(cè)量煙氣數(shù)據(jù)與比對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)誤差較大。DOAs分析儀的測(cè)量核心是軟件算法，其軟件算法中多為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和部分行業(yè)特定工藝工況下的測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算后的算法，由于標(biāo)氣成分單一，干擾因素少，且軟件內(nèi)算法多根據(jù)標(biāo)氣進(jìn)行擬合，所以測(cè)量標(biāo)氣普遍沒(méi)問(wèn)題。由于不同行業(yè)不同工藝工況下，煙氣中水、氣溶膠和背景氣濃度不定，出廠前分析儀內(nèi)擬定的光譜吸收?qǐng)D譜和算法與實(shí)際工況下測(cè)量出來(lái)的圖譜不能完全擬合，造成測(cè)量數(shù)據(jù)的偏低或者偏高。

4.設(shè)備正常測(cè)量時(shí)，突然出現(xiàn)污染物濃度跳變，且跳變數(shù)據(jù)較大不符合工藝排放實(shí)際情況。主要表現(xiàn)在正常測(cè)量數(shù)據(jù)SO2在50mg/m3以下，突然數(shù)據(jù)跳躍至幾千，甚至上萬(wàn)。分析主要為分析儀軟件算法存在缺陷，煙氣中氣溶膠濃度較高或者煙氣成分、密度劇烈變化時(shí)，造成分析氣室內(nèi)米氏散射和瑞利散射光譜增強(qiáng)，軟件算法無(wú)法處理較大的寬帶光譜，形成超大數(shù)據(jù)，分析儀無(wú)相關(guān)報(bào)警。環(huán)境管理部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，無(wú)法說(shuō)明情況的問(wèn)題，對(duì)排污單位和運(yùn)維單位形成責(zé)任隱患。

5.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為工況濃度，需要進(jìn)行標(biāo)況、干濕基換算，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性依賴(lài)溫度、壓力和濕度的測(cè)量。熱濕法DOAs分析儀測(cè)量數(shù)據(jù)為加熱狀態(tài)下濕煙氣中污染物的濃度，測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)測(cè)量氣室的溫度和氣室內(nèi)的壓力進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)對(duì)煙氣的濕度進(jìn)行測(cè)量，在DAS軟件內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償換算，換算后的數(shù)據(jù)方可使用。濕度測(cè)量采用原位式測(cè)量的，抽取至分析儀氣室煙氣的濕度和原位式測(cè)量濕度可能存在較大誤差，采用抽取式濕度進(jìn)行測(cè)量的，抽取過(guò)程中濕度可能存在損失，干濕基換算后污染物濃度可能存在較大偏差。

6.光譜能量衰減頻繁，維護(hù)及更換氣室頻率增加，運(yùn)行穩(wěn)定性降低，運(yùn)行成本升高。在超低排放后煙氣中氣態(tài)污染濃度較低，為保證測(cè)量精度，分析儀量程變小，測(cè)量光程和氣室長(zhǎng)度加長(zhǎng)，光譜能量衰減變大，同時(shí)氣室內(nèi)體積增大，氣流流速變低，煙氣中氣溶膠及水對(duì)光譜的影響加大，測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性更易受煙氣中其他因素的影響。運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差或響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，需要更換氣室的情況，增加了運(yùn)行成本。

7.部分行業(yè)超低排放后煙氣中含有高濃度的HC化合物，分析儀測(cè)量氣室經(jīng)常性污染，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)受干擾影響較大。部分行業(yè)受工藝影響，排放煙氣中含有HC化合物，高溫加熱后部分有機(jī)物得到分解，部分揮發(fā)性有機(jī)物加熱后揮發(fā)，在氣室內(nèi)體積膨脹后，壓力變化明顯，揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為液態(tài)，附著在內(nèi)壁和鏡片上污染氣室。同時(shí)部分揮發(fā)性有機(jī)物，在測(cè)量波長(zhǎng)內(nèi)存在光譜吸收，軟件算法無(wú)法得到有效補(bǔ)償修正，造成測(cè)量數(shù)據(jù)偏高或者偏低。

熱濕法DOAs CEMS應(yīng)用建議

1.對(duì)于高濃度的原煙氣中污染物濃度的測(cè)量，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單顆粒物過(guò)濾的熱濕法DOAs CEMS具有可靠的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，同時(shí)由于煙氣中窄帶吸收光譜與干擾寬帶吸收光譜易于分離，測(cè)量數(shù)據(jù)有所保證。

2.超低排放改造后的煙氣中污染物濃度較低，但煙氣中其它干擾物種類(lèi)和數(shù)量增多，主要表現(xiàn)在煙氣中的水分、氨逃逸、水溶性鹽類(lèi)以及HC化合物對(duì)熱濕法DOAs CEMS系統(tǒng)的影響，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)需要對(duì)工藝工況進(jìn)行深入的了解調(diào)查，綜合評(píng)定工況中各種因素的影響，對(duì)特殊行業(yè)及工況的，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝工況的影響調(diào)整分析儀內(nèi)部軟件算法，以滿(mǎn)足熱濕法DOAs CEMS對(duì)超低排放后污染物濃度的穩(wěn)定可靠監(jiān)測(cè)。

3.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中設(shè)備廠家和供應(yīng)商對(duì)熱濕法設(shè)備的配置和選型負(fù)責(zé)，排污單位如實(shí)向廠家和供應(yīng)商提供現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，并對(duì)提供參數(shù)和數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)；管理部門(mén)制定不同行業(yè)不同工藝下CEMS的適用性要求，為相關(guān)排污單位設(shè)備選型提供技術(shù)支持。避免排污單位選擇CEMS時(shí)形成不必要的重復(fù)性投入，降低企業(yè)負(fù)擔(dān)。
山東新澤儀器有限公司研發(fā)的煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)保要求，可與環(huán)保部門(mén)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣中SO2、NOx、O2、溫度、壓力、流速、濕度等參數(shù)!