CEMS烟气在线监测系统的几种采样方式介绍

CEMS烟气在线监测系统的几种采样方式介绍

目前烟气排放连续监测系统（CEMS）的方法可分为两大类：直接测量法和直接抽取法，其中抽取法又分为直接抽取法（热管法）和稀释采样法。

直接采样测量法原理：
多采用差分吸收：将一束光直接照射在烟道气体中，利用分子的吸收光谱测量若干波长上的吸收，根据这些波长上分子吸收系数的差来确定吸收分子的含量，由于采用多个波长来确定一种分子浓度，所有具有较强的搞干扰性。一般差分吸收法都同时反演数种污染物浓度。直接测量法的主要缺点是必须将整个装置安装在烟囱（或烟道）上，仪器作环境非常恶劣，对仪器的抗恶劣环境性能提了了很高的要求，同时差分吸收无法实现在线校准。直接没量法的产品在国际上仅占不足1％的份额。
▼烟气采样技术中要解决的问题是烟气中水汽凝结会导致容水性污染损失，造成测量不准确，并且易形成腐蚀物质对仪器烟气采样管道造成严重的损害。
热管法的思路是将抽气管道加热到烟气温度以上以解决采样传输管道上的水气凝结问题。

直接抽取法（热管法）又分干法和湿法两种测量方法。
＊干法是在烟气到达仪器前经过一个急冷脱水过程，将烟气中的水除去，同时将烟气温度降至室温，以便仪器进行测量，由于存在脱水过程，热管法中的干法测量对于烟气中浓度较低且易溶于水的物质，比如氢﹑氨﹑硫化氢等成分无法测量，因此热管法的干法不能应用于垃圾焚烧发电厂的烟气连续监测中。

＊热管法的湿法测量无需脱水，直接将高温高湿的烟气送入仪器中进行分析，但对分析仪的要求很高，因此其整个系统的价格昂贵，多应用于多成份，低浓度，易溶于水的气态污染物测量，热管法一般用采用紫外或红外非色散吸收法，特点是可分析多种污染物成份。

直接抽取法的采样方式
一般来说，只要气体分析仪本身的量程可以覆盖所测气体的测量范围，就可以用直接抽取法。在样气送入分析仪之前必须经过过滤﹑除尘﹑除水和冷却等调节处理，气体取样分析由直接抽取取样探头﹑伴热传输管线﹑样气预处理﹑反吹扫﹑样气分析仪﹑仪表校准﹑程序控制等部分组成。在探头末端经过滤去除烟尘，用布耐腐蚀抽气泵抽取无尘的样气，样气经过伴热管探头和加热管线被送到烟气预处理装置，用冷凝器或渗透（毛细）管干燥器去除烟气中的水分，输送至气体分析仪。样气抽取处理系统的设计﹑配置和耐腐蚀性能是直接抽取法烟气分析系统的关健所在，如果选择材料不合理，就会加大系统维护量，还会防碍分析仪的精度并导致监测仪和分析仪系统的稳定性差。直接抽取法用的分析仪仪是一台可以测量多种污染物的非色散红外分析仪，直接抽取法选用分析仪时要根椐量程﹑测量组分﹑可靠性﹑价格和技术支持等因数来选用。

稀释采样法的主要特点
稀释采样法中采用临界孔采样技术能够精确地保证稀释比。所谓临界孔即指：当临界也两端的压力比达到0.53以上时，流体流过临界孔的流速被限制在声速，因此流体流过临界孔的流量是恒定值，很容易保证稀释气的压力恒定，即稀释气的流速亦是一个恒定值，所以样气的稀释比是一个恒定值，稀释采样法的最大好处是：大比例的精确稀释样气，使得样气长距离的传输变的简单方便，并且不改变样气的任何成份，烟和气测量准确。

稀释采样法的采样器有内置式和外置式两种
＊     外置式稀释采样器的烟气稀释腔易于保持温度，因此气态污染物浓度的测量不受温度变化的影干扰，另外易于维护。
＊     内置式稀释采样器的稀释腔在烟囱（或烟道）内，由于烟囱（或烟道）内的温度不断变化着，因此气态污染物的浓度测量受到温度变化的干扰而使准确度有所影响。

稀释采样法的原理
＊稀释采样法中采用紫外荧光法测量SO2浓度:烟气在190nm－230 nm的紫外光照射下，其中的SO2分子受激发生成激发态的SO2分子返回基态时发出的荧光，而荧光光强与烟气中的SO2的浓度成正比，所以通过测量荧光光强就可以得到SO2的浓度值。
紫外荧光法灵敏度高，可探测到到ppb级的低浓度二氧化硫，而且动态范围和线工好。
＊   用化学发光法测量NO×浓度：烟气中的NO与臭氧发生反应生成激发态的NO2激发态NO2分子返回基态时放出光子，当臭氧过量时，发光强度与烟气中的NO的浓度正比，测量发光强可得到NO浓度值，同时利用钼催化技术将烟气中的NO2全部转化为NO与臭气发生反应，测量发光光强即可得到氮氧化物(NO×)总浓度值。化学发光测量NO×特点是：灵敏度高，可达ppb级；选择性好，对于多种污染物质共存的大气，通过化学发光反应和发光波长选择，可分离有效的进行测定。
稀释法的优点
ａ）临界孔大比例稀释技术（1：00），稀释比稳定，精度高，传输管道中的烟气不发生水汽凝结，防止烟气中水气凝结造成的溶解性污染物损失;
ｂ)样气正压传送，管道微小泄漏不会产生二次烟气稀释造成测量误差问题
ｃ）杜绝了由于酸性凝结水腐蚀管道引起的故障，大大提高了系统的运行可靠性，降低了运行和维护成本。
ｄ）烟气抽取量小，大大延长了过滤器使用寿命，稀释采样器不易堵塞，维护工作量小；
ｅ）满足(固定污染源排放烟气连续监测系统的技术要求及检测方法)HJ/76(火电厂烟气排放连续监测技术规范)HJ/75要求CEMS系统需具备全程标定功能，标气用量少，运行成本低；
ｆ）在国际市场上，对于精度和稳定性要求高场合而言，稀释法是很好的选择。
稀释法占市场的80％.
▲     直接测量法适用于短时间监测。
▲     稀释法适用于高浓度烟气监测。
▲     直接抽取（伴热抽取法）适用于连续环保监测，烟气脱硫效率监控。