本發(fā)明涉及固定污染源大氣污染物監(jiān)測，特別涉及燃煤電廠大氣污染物超低排放在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：超低排放是指火電廠燃煤鍋爐在發(fā)電運行、末端治理等過程中，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10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，其目的是減少燃煤電廠常規(guī)大氣污染物排放，有效改善環(huán)境質(zhì)量，全面實施超低排放，可大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。超低排放CEMS由多個子監(jiān)測系統(tǒng)組成，其核心是氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)，即SO2和NOx在線監(jiān)測子系統(tǒng)。根據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》(HJ/T76-2007)3.8條的要求：根據(jù)實際需要設(shè)置CEMS的最大測量值，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檢測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，即干基測量；同時，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。燃煤電廠現(xiàn)有超過90％的CEMS都采用冷干直抽法，但是傳統(tǒng)冷干直抽法對超低排放高含濕量、低濃度的煙氣進行濃度檢測，特別是低于50mg/Nm3的情況下，勢必在冷凝器中析出冷凝水，會溶解小于35mg/Nm3的SO2；同時，由于分析儀標(biāo)定和系統(tǒng)標(biāo)定與實際煙氣情況差距大，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試SO2和NOx成為傳統(tǒng)冷干直抽法CEMS的技術(shù)難點。中國專利號：201410309049.5，
專利名稱：：“一種污染源二氧化硫排放在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法”，權(quán)利要求書1中“一種污染源二氧化硫排放在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括預(yù)處理裝置、加熱部件、冷凝裝置及檢測裝置；其特征在于：所述監(jiān)測系統(tǒng)進一步包括：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”。中國專利申請?zhí)枺篊N201510147553.4，申請
專利名稱：：“一種低濃度煙氣檢測預(yù)處理除水方法及裝置及其煙氣檢測應(yīng)用系統(tǒng)，低濃度煙氣檢測預(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℃，同時泵與三通閥的連接管道上通過纏繞加熱絲加熱，在三通閥與冷凝器連接管道上通過纏繞加熱絲加熱，對以上兩處管道以及三通閥通過溫控單元進行溫度控制，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。以上專利技術(shù)方案都對進入冷凝裝置的酸液濃度進行了限定，同時對酸液進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，保證測定待測組分的準(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，酸液濃度過大可能造成物料浪費，增加廢料處理成本，甚至腐蝕冷凝器熱交換管；2)無系統(tǒng)標(biāo)定。因此，針對現(xiàn)有的大氣污染物排放在線監(jiān)測系統(tǒng)的缺陷，開發(fā)一種運用于火電廠大氣污染物超低排放在線監(jiān)測系統(tǒng)具有重大意義。技術(shù)實現(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煙氣污染物超低排放在線監(jiān)測系統(tǒng)，適用于超低排放高濕環(huán)境下低濃度SO2、NOx的在線監(jiān)測。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的：一種燃煤電廠煙氣污染物超低排放在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括采樣單元，反吹單元，伴熱管線、標(biāo)定單元，露點儀，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監(jiān)測系統(tǒng)在標(biāo)定單元和露點儀之間設(shè)有酸除濕器，用于對進入加酸除濕器的煙氣進行酸化處理，防止煙氣中待測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和量程標(biāo)定。優(yōu)選地，本發(fā)明在線監(jiān)測系統(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間。所述加酸除濕器采用兩級冷凝除濕，包括加酸口，分析裝置就地標(biāo)定入口，煙氣進口，煙氣出口，兩個冷凝物出口；前級采用非螺旋式三口直冷式熱交換管，包括出氣口，進氣口，加酸口，冷凝液出口。所述加酸除濕器帶有三個蠕動泵。所述加酸除濕器所加酸液為中強酸酸溶液，通過檢測加酸除濕器冷凝液pH值，控制酸液濃度。進一步地，冷凝液pH值≤1.5。與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明具有的有益效果為：1、設(shè)計了帶有三口直冷式熱交換管的一體化加酸除濕器，可以對分析儀或分析裝置進行標(biāo)定，同時有利于減少煙氣中待測組分與加酸除濕器冷凝液的接觸時間和接觸面積，可以降低低濃度SO2、NOx的丟失率。2、通過檢測冷凝液pH值調(diào)整加酸濃度，避免了單純地通過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，可將待測組分丟失量控制在0-1μmol/mol。3、未對加酸過程或者加酸容器進行任何程度地加熱，降低了能耗和維護量。4、滿足超凈排放對低濃度SO2、NOx總量的在線監(jiān)測。本發(fā)明未對加酸過程或者酸容器進行任何程度地加熱，設(shè)計了專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，通過檢測最終冷凝液的pH值來調(diào)整加入酸液的濃度，可以將待測組分丟失量控制在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，可以滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)對NOx總量測定的要求。附圖說明:圖1是本發(fā)明實施例在線監(jiān)測系統(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9。圖2是實施例中加酸除濕器第一級三口直冷式熱交換管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，出氣口2-1，進氣口2-2，加酸口2-3，冷凝液出口2-4。圖3是實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，煙氣進口3-3，煙氣出口3-4，冷凝物出口3-5和3-6。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對于本發(fā)明做進一步說明。以下實施例在線監(jiān)測系統(tǒng)用于燃煤電廠煙氣污染物超低排放在線監(jiān)測，特別是超低排放高濕環(huán)境下低濃度SO2、NOx的在線監(jiān)測。實施例：在線監(jiān)測系統(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9、標(biāo)定單元3，露點儀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，其主要創(chuàng)新之處是監(jiān)測系統(tǒng)在標(biāo)定單元3和露點儀5之間設(shè)有加酸除濕器4，用于對進入加酸除濕器的煙氣進行酸化處理，防止煙氣中待測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和量程標(biāo)定。實施例中，采樣單元1，包括可0-250℃可調(diào)加熱護套，優(yōu)先選擇180℃加熱護套；可選擇1米-3米的采樣探桿，優(yōu)先選取1.5米長期保持穩(wěn)定高溫加熱，采樣過程中會產(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)部帶有初級過濾器，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)加熱壓縮空氣定時對探頭及過濾器脈沖反吹，同時反吹壓縮空氣通過盤管模擬煙氣充分預(yù)熱，防止溫度過低導(dǎo)致氣體冷凝。標(biāo)定單元3，用于超低排放在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)標(biāo)定，通過電磁閥切換，零點氣和量程氣經(jīng)雙管電加熱伴熱管線進入采樣單元，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)測量的精度、準(zhǔn)確性。由于煙氣連續(xù)排放在線監(jiān)測系統(tǒng)大都采用基于非分光紅外技術(shù)的分析儀，水汽對紅外干擾始終存在。因此，對于在線監(jiān)測系統(tǒng)中的標(biāo)定，標(biāo)準(zhǔn)氣體露點溫度應(yīng)與煙氣露點溫度一致，即要求零點氣、量程氣都應(yīng)在除濕器前進樣，同時零點氣、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，煙氣進口3-3，煙氣出口3-4，冷凝物出口3-5和3-6。前級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，帶有三個蠕動泵，其中一個用于加酸，在熱交換管加酸口中加入一定百分含量的磷酸，監(jiān)測冷凝液pH值，需保持測得冷凝物的pH值≤1.5。使用1r/min蠕動泵將酸液通過輸送管泵入三口直冷式熱交換管，使用兩個5r/min蠕動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泵泵出，與傳統(tǒng)重力排放相比，降低了工作維護量。傳統(tǒng)重力排放會因冷凝液收集器被充滿后無法繼續(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口(3-3)或增加一個旁路(即分析裝置就地標(biāo)定入口3-2)，用于零點氣和量程氣的進入，從而用于分析裝置就地標(biāo)定。露點儀5，位于加酸除濕器之后，用于監(jiān)測經(jīng)加酸除濕器處理后煙氣的露點。若超過設(shè)定的露點值，系統(tǒng)將發(fā)出警報，并關(guān)斷進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，從而通過監(jiān)測NO測量煙氣中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。實際應(yīng)用中，在NOx轉(zhuǎn)換器之后，需要加載精細(xì)過濾器過濾以及膜式過濾器得到干凈煙氣之后，再進入紅外分析裝置從而得到準(zhǔn)確以及穩(wěn)定可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。雙管電加熱伴熱管線9，采用了耐高溫樣品傳輸管，為了使其保持在設(shè)計需要的工作溫度，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)用實例步驟1)、利用零點氣99.999％高純氮氣和量程氣14μmol/mol(約39.1mg/m3)SO2標(biāo)準(zhǔn)氣體，經(jīng)標(biāo)定單元電磁閥進氣，進入雙管電加熱伴熱管線9、采樣單元1、加酸除濕器4、露點儀5到機柜內(nèi)，再經(jīng)NOx轉(zhuǎn)換器7后進入非分光紅外分析儀8，對分析系統(tǒng)進行系統(tǒng)標(biāo)定，記錄濕度為0％和未加磷酸時加酸除濕器時系統(tǒng)SO2濃度測得值，同時記錄分析儀的零點和量程漂移，用于校正SO2修正值。步驟2)、磷酸濃度約5％-10％，通過pH值傳感器記錄所配酸液的pH值，同時檢測冷凝液pH值。實驗中固定磷酸pH值為1.1，通過蒸汽發(fā)生器模擬現(xiàn)場高濕環(huán)境，測試并記錄不同濕度環(huán)境下系統(tǒng)加酸時SO2濃度測得值。步驟3)、固定濕度為30％，減小磷酸pH值至0.7，測試并記錄不同濕度環(huán)境下系統(tǒng)加酸時SO2濃度測得值。步驟4)、固定濕度為30％，測試并記錄系統(tǒng)不加酸時SO2濃度測得值。SO2測得值和SO2修正值，計量單位為mg/m3。223氣體濕度酸液SO2測得值SO2修正值說明N20％無-3.40通N2零點漂移SO20％無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29.432.8多次實驗，19～33/mg/m3可以看出高濕度環(huán)境下，SO2會溶解于冷凝液中，造成丟失，實驗中SO2最大丟失率可達50％；加酸會抑制SO2的溶解，酸性越強，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以內(nèi)的SO2標(biāo)準(zhǔn)氣在水分30％以內(nèi)的條件下，絕對丟失率＜1mg/m3。當(dāng)前第1頁1 2 3