本發(fā)明涉及固定污染源大氣污染物監(jiān)測(cè)，特別涉及燃煤電廠(chǎng)大氣污染物超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：超低排放是指火電廠(chǎng)燃煤鍋爐在發(fā)電運(yùn)行、末端治理等過(guò)程中，采用多種污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術(shù)，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即煙塵、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)排放濃度分別不超過(guò)10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，其目的是減少燃煤電廠(chǎng)常規(guī)大氣污染物排放，有效改善環(huán)境質(zhì)量，全面實(shí)施超低排放，可大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。超低排放CEMS由多個(gè)子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，其核心是氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，即SO2和NOx在線(xiàn)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。根據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》(HJ/T76-2007)3.8條的要求：根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置CEMS的最大測(cè)量值，通常設(shè)置為排放源最大濃度的1至2倍，因此基本上超低排放SO2和NOx分析儀的量程都在0～100mg/Nm3范圍內(nèi)(稀釋取樣法分析儀除外)。目前，適合用于超低排放低量程在線(xiàn)檢測(cè)的樣品取樣方法有稀釋抽取法、冷干直抽法及熱濕直抽法。環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，煙氣污染物排放濃度指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的數(shù)值，即干基測(cè)量；同時(shí)，從系統(tǒng)穩(wěn)定性、成本、系統(tǒng)普及性等方面分析，最成熟的方案是冷干直抽法。燃煤電廠(chǎng)現(xiàn)有超過(guò)90％的CEMS都采用冷干直抽法，但是傳統(tǒng)冷干直抽法對(duì)超低排放高含濕量、低濃度的煙氣進(jìn)行濃度檢測(cè)，特別是低于50mg/Nm3的情況下，勢(shì)必在冷凝器中析出冷凝水，會(huì)溶解小于35mg/Nm3的SO2；同時(shí)，由于分析儀標(biāo)定和系統(tǒng)標(biāo)定與實(shí)際煙氣情況差距大，造成分析誤差，數(shù)據(jù)失真。因此，在高濕度、低量程情況下精確測(cè)試SO2和NOx成為傳統(tǒng)冷干直抽法CEMS的技術(shù)難點(diǎn)。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：201410309049.5，
專(zhuān)利名稱(chēng)：：“一種污染源二氧化硫排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法”，權(quán)利要求書(shū)1中“一種污染源二氧化硫排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括預(yù)處理裝置、加熱部件、冷凝裝置及檢測(cè)裝置；其特征在于：所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：注入裝置，所述注入裝置在所述預(yù)處理裝置和冷凝器之間的管路上，用于向所述管路內(nèi)注入濃度處于1-25％之間的磷酸”；權(quán)利要求書(shū)4：“第二容器，所述冷凝裝置的液體輸出端處于所述第二容器內(nèi)液面之下；第二輸送裝置，所述第二輸送裝置設(shè)置在注入裝置和第二容器之間的管路上；加熱裝置，所述加熱裝置用于加熱所述第二容器內(nèi)的液體”。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺篊N201510147553.4，申請(qǐng)
專(zhuān)利名稱(chēng)：：“一種低濃度煙氣檢測(cè)預(yù)處理除水方法及裝置及其煙氣檢測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)，低濃度煙氣檢測(cè)預(yù)處理除水方法”，“權(quán)利要求8，其特征在于，所述的步驟(2)中酸液的引入溫度范圍70-100℃，同時(shí)泵與三通閥的連接管道上通過(guò)纏繞加熱絲加熱，在三通閥與冷凝器連接管道上通過(guò)纏繞加熱絲加熱，對(duì)以上兩處管道以及三通閥通過(guò)溫控單元進(jìn)行溫度控制，溫度控制范圍為70-100℃”；權(quán)利要求9，其特征在于所述的步驟(2)中所引入酸液的濃度范圍為25％-85％；權(quán)利要求10，其特征在于所述的酸液為高氯酸、氫碘酸、硫酸、氫硫酸、鹽酸、硝酸、草酸、亞硫酸、丙酮酸、磷酸、碳酸，亞硝酸、檸檬酸、氫氟酸、甲酸、乳酸、苯丙酸，丙烯酸、乙酸，丙酸，硬脂酸、氫硫酸或次氯酸，或兩種以上酸的混合溶液。以上專(zhuān)利技術(shù)方案都對(duì)進(jìn)入冷凝裝置的酸液濃度進(jìn)行了限定，同時(shí)對(duì)酸液進(jìn)行不同程度上的加熱，這樣可以在一定程度上抑制SO2、NO2等組分在水中的溶解，保證測(cè)定待測(cè)組分的準(zhǔn)確性；但是上述方案也存在一定的缺陷，1)未能很好地控制所加的酸液濃度，酸液濃度過(guò)大可能造成物料浪費(fèi)，增加廢料處理成本，甚至腐蝕冷凝器熱交換管；2)無(wú)系統(tǒng)標(biāo)定。因此，針對(duì)現(xiàn)有的大氣污染物排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺陷，開(kāi)發(fā)一種運(yùn)用于火電廠(chǎng)大氣污染物超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重大意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：:為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種燃煤電廠(chǎng)煙氣污染物超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適用于超低排放高濕環(huán)境下低濃度SO2、NOx的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種燃煤電廠(chǎng)煙氣污染物超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括采樣單元，反吹單元，伴熱管線(xiàn)、標(biāo)定單元，露點(diǎn)儀，抽氣泵，NOx轉(zhuǎn)換器，分析裝置，數(shù)據(jù)采集處理傳輸單元，其特征在于所述在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在標(biāo)定單元和露點(diǎn)儀之間設(shè)有酸除濕器，用于對(duì)進(jìn)入加酸除濕器的煙氣進(jìn)行酸化處理，防止煙氣中待測(cè)組分溶解在冷凝液中；所述加酸除濕器帶有就地標(biāo)定通道，用于分析裝置的零點(diǎn)和量程標(biāo)定。優(yōu)選地，本發(fā)明在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述加酸除濕器采用三口直冷式熱交換管，三口分別為進(jìn)氣口、出氣口和加酸口，其摒棄了傳統(tǒng)的三通閥，空氣流通管等裝置，最大程度的減少了煙氣和冷凝水的接觸面積和接觸時(shí)間。所述加酸除濕器采用兩級(jí)冷凝除濕，包括加酸口，分析裝置就地標(biāo)定入口，煙氣進(jìn)口，煙氣出口，兩個(gè)冷凝物出口；前級(jí)采用非螺旋式三口直冷式熱交換管，包括出氣口，進(jìn)氣口，加酸口，冷凝液出口。所述加酸除濕器帶有三個(gè)蠕動(dòng)泵。所述加酸除濕器所加酸液為中強(qiáng)酸酸溶液，通過(guò)檢測(cè)加酸除濕器冷凝液pH值，控制酸液濃度。進(jìn)一步地，冷凝液pH值≤1.5。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明具有的有益效果為：1、設(shè)計(jì)了帶有三口直冷式熱交換管的一體化加酸除濕器，可以對(duì)分析儀或分析裝置進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)有利于減少煙氣中待測(cè)組分與加酸除濕器冷凝液的接觸時(shí)間和接觸面積，可以降低低濃度SO2、NOx的丟失率。2、通過(guò)檢測(cè)冷凝液pH值調(diào)整加酸濃度，避免了單純地通過(guò)提高所加酸液濃度降低低濃度SO2、NOx在冷凝液中溶解率的缺陷，降低了加酸成本，可將待測(cè)組分丟失量控制在0-1μmol/mol。3、未對(duì)加酸過(guò)程或者加酸容器進(jìn)行任何程度地加熱，降低了能耗和維護(hù)量。4、滿(mǎn)足超凈排放對(duì)低濃度SO2、NOx總量的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明未對(duì)加酸過(guò)程或者酸容器進(jìn)行任何程度地加熱，設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的三口直冷式熱交換管和帶有標(biāo)定通道的一體化加酸除濕器，通過(guò)檢測(cè)最終冷凝液的pH值來(lái)調(diào)整加入酸液的濃度，可以將待測(cè)組分丟失量控制在0-1μmol/mol，此外，在分析裝置前增設(shè)NOx轉(zhuǎn)化器，將NO2轉(zhuǎn)化為NO，可以滿(mǎn)足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)對(duì)NOx總量測(cè)定的要求。附圖說(shuō)明:圖1是本發(fā)明實(shí)施例在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接示意圖。圖中，采樣單元1，反吹單元2，標(biāo)定單元3，加酸除濕器4，露點(diǎn)儀5，抽氣泵6，NOX轉(zhuǎn)換器7，紅外分析儀8，雙管電加熱伴熱管線(xiàn)9。圖2是實(shí)施例中加酸除濕器第一級(jí)三口直冷式熱交換管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，出氣口2-1，進(jìn)氣口2-2，加酸口2-3，冷凝液出口2-4。圖3是實(shí)施例中加酸除濕器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，加酸口3-1，分析裝置就地標(biāo)定入口3-2，煙氣進(jìn)口3-3，煙氣出口3-4，冷凝物出口3-5和3-6。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)于本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施例在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于燃煤電廠(chǎng)煙氣污染物超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，特別是超低排放高濕環(huán)境下低濃度SO2、NOx的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。實(shí)施例：在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如附圖1所示，主要包括采樣單元1，反吹單元2，雙管電加熱伴熱管線(xiàn)9、標(biāo)定單元3，露點(diǎn)儀5，抽氣泵6，NOx轉(zhuǎn)換器7，紅外分析儀8以及數(shù)據(jù)采集處理傳輸單元，其主要?jiǎng)?chuàng)新之處是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在標(biāo)定單元3和露點(diǎn)儀5之間設(shè)有加酸除濕器4，用于對(duì)進(jìn)入加酸除濕器的煙氣進(jìn)行酸化處理，防止煙氣中待測(cè)組分溶解在冷凝液中；所述加酸除濕器4帶有就地標(biāo)定通道，用于分析裝置的零點(diǎn)和量程標(biāo)定。實(shí)施例中，采樣單元1，包括可0-250℃可調(diào)加熱護(hù)套，優(yōu)先選擇180℃加熱護(hù)套；可選擇1米-3米的采樣探桿，優(yōu)先選取1.5米長(zhǎng)期保持穩(wěn)定高溫加熱，采樣過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生因樣品壓力降低形成熱衰減，即焦耳-湯普森熱衰減效應(yīng)，為了防止煙氣在探頭腔體冷凝，需要對(duì)探頭部件加熱保溫，探頭加熱溫度0-200℃可調(diào)，優(yōu)選的180℃探頭。探頭內(nèi)部帶有初級(jí)過(guò)濾器，除去煙氣中的顆粒物等。反吹單元2，為了防止探頭堵塞，采用預(yù)加熱壓縮空氣定時(shí)對(duì)探頭及過(guò)濾器脈沖反吹，同時(shí)反吹壓縮空氣通過(guò)盤(pán)管模擬煙氣充分預(yù)熱，防止溫度過(guò)低導(dǎo)致氣體冷凝。標(biāo)定單元3，用于超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)標(biāo)定，通過(guò)電磁閥切換，零點(diǎn)氣和量程氣經(jīng)雙管電加熱伴熱管線(xiàn)進(jìn)入采樣單元，之后氣體流經(jīng)路徑與煙氣一致，可以最大程度保證系統(tǒng)測(cè)量的精度、準(zhǔn)確性。由于煙氣連續(xù)排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大都采用基于非分光紅外技術(shù)的分析儀，水汽對(duì)紅外干擾始終存在。因此，對(duì)于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的標(biāo)定，標(biāo)準(zhǔn)氣體露點(diǎn)溫度應(yīng)與煙氣露點(diǎn)溫度一致，即要求零點(diǎn)氣、量程氣都應(yīng)在除濕器前進(jìn)樣，同時(shí)零點(diǎn)氣、量程氣與煙氣的壓力、流量應(yīng)一致。加酸除濕器4如圖3所示，兩級(jí)冷凝除濕，包括加酸口3-1，分析裝置就地標(biāo)定入口3-2，煙氣進(jìn)口3-3，煙氣出口3-4，冷凝物出口3-5和3-6。前級(jí)使用了為非螺旋式熱交換管的三口直冷式熱交換管，如圖2所示，包括出氣口2-1，進(jìn)氣口2-2，加酸口2-3，冷凝液出口2-4。加酸除濕器4，帶有三個(gè)蠕動(dòng)泵，其中一個(gè)用于加酸，在熱交換管加酸口中加入一定百分含量的磷酸，監(jiān)測(cè)冷凝液pH值，需保持測(cè)得冷凝物的pH值≤1.5。使用1r/min蠕動(dòng)泵將酸液通過(guò)輸送管泵入三口直冷式熱交換管，使用兩個(gè)5r/min蠕動(dòng)泵將加酸除濕器的冷凝液由熱交換管底部(3-5、3-6)排出，SO2、NOx在冷凝液中丟失率低。冷凝液通常采用蠕動(dòng)泵泵出，與傳統(tǒng)重力排放相比，降低了工作維護(hù)量。傳統(tǒng)重力排放會(huì)因冷凝液收集器被充滿(mǎn)后無(wú)法繼續(xù)工作，從而導(dǎo)致嚴(yán)重后果。加酸除濕器帶有標(biāo)定通道，若不需要系統(tǒng)標(biāo)定，可從加酸除濕器煙氣進(jìn)口(3-3)或增加一個(gè)旁路(即分析裝置就地標(biāo)定入口3-2)，用于零點(diǎn)氣和量程氣的進(jìn)入，從而用于分析裝置就地標(biāo)定。露點(diǎn)儀5，位于加酸除濕器之后，用于監(jiān)測(cè)經(jīng)加酸除濕器處理后煙氣的露點(diǎn)。若超過(guò)設(shè)定的露點(diǎn)值，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，并關(guān)斷進(jìn)樣電磁閥停止采樣或從旁路采集環(huán)境空氣。NOx轉(zhuǎn)換器7，可將NO2轉(zhuǎn)換為NO，原煙氣中NO保持不變，從而通過(guò)監(jiān)測(cè)NO測(cè)量煙氣中NOx。煙氣中的氮氧化物主要有NO、NO2組成，NO的含量一般占到90％以上。NOx轉(zhuǎn)換器可以以金屬鉬、不銹鋼或者碳等物質(zhì)為催化劑。實(shí)際應(yīng)用中，在NOx轉(zhuǎn)換器之后，需要加載精細(xì)過(guò)濾器過(guò)濾以及膜式過(guò)濾器得到干凈煙氣之后，再進(jìn)入紅外分析裝置從而得到準(zhǔn)確以及穩(wěn)定可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。雙管電加熱伴熱管線(xiàn)9，采用了耐高溫樣品傳輸管，為了使其保持在設(shè)計(jì)需要的工作溫度，采用了兩端加熱的方式，比一般單端加熱效果更好，溫度更穩(wěn)定，溫度可選0-200℃，超凈排放溫度一般設(shè)置在100-200℃，優(yōu)選的180℃。應(yīng)用實(shí)例步驟1)、利用零點(diǎn)氣99.999％高純氮?dú)夂土砍虤?4μmol/mol(約39.1mg/m3)SO2標(biāo)準(zhǔn)氣體，經(jīng)標(biāo)定單元電磁閥進(jìn)氣，進(jìn)入雙管電加熱伴熱管線(xiàn)9、采樣單元1、加酸除濕器4、露點(diǎn)儀5到機(jī)柜內(nèi)，再經(jīng)NOx轉(zhuǎn)換器7后進(jìn)入非分光紅外分析儀8，對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，記錄濕度為0％和未加磷酸時(shí)加酸除濕器時(shí)系統(tǒng)SO2濃度測(cè)得值，同時(shí)記錄分析儀的零點(diǎn)和量程漂移，用于校正SO2修正值。步驟2)、磷酸濃度約5％-10％，通過(guò)pH值傳感器記錄所配酸液的pH值，同時(shí)檢測(cè)冷凝液pH值。實(shí)驗(yàn)中固定磷酸pH值為1.1，通過(guò)蒸汽發(fā)生器模擬現(xiàn)場(chǎng)高濕環(huán)境，測(cè)試并記錄不同濕度環(huán)境下系統(tǒng)加酸時(shí)SO2濃度測(cè)得值。步驟3)、固定濕度為30％，減小磷酸pH值至0.7，測(cè)試并記錄不同濕度環(huán)境下系統(tǒng)加酸時(shí)SO2濃度測(cè)得值。步驟4)、固定濕度為30％，測(cè)試并記錄系統(tǒng)不加酸時(shí)SO2濃度測(cè)得值。SO2測(cè)得值和SO2修正值，計(jì)量單位為mg/m3。223氣體濕度酸液SO2測(cè)得值SO2修正值說(shuō)明N20％無(wú)-3.40通N2零點(diǎn)漂移SO20％無(wú)34.537.9通SO2量程漂移SO25％pH＝1.134.337.7SO210％pH＝1.134.738.1SO215％pH＝1.134.638SO220％pH＝1.134.638SO225％pH＝1.134.638SO230％pH＝1.133.837.2SO230％pH＝0.734.938.3SO230％無(wú)29.432.8多次實(shí)驗(yàn)，19～33/mg/m3可以看出高濕度環(huán)境下，SO2會(huì)溶解于冷凝液中，造成丟失，實(shí)驗(yàn)中SO2最大丟失率可達(dá)50％；加酸會(huì)抑制SO2的溶解，酸性越強(qiáng)，抑制效果越好，但隨著pH降低，效果變緩，pH＜1后差別更小，但加酸不會(huì)完全消除SO2在冷凝液中的溶解。在磷酸pH＝1左右的情況下，40mg/m3以?xún)?nèi)的SO2標(biāo)準(zhǔn)氣在水分30％以?xún)?nèi)的條件下，絕對(duì)丟失率＜1mg/m3。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3