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随着环保意识的增强和排放标准的提高,对工业排放烟气的连续监测变得越来越重要。烟气排放连续监测系统(CEMS)作为评估排放水平的关键技术,其精确性和可靠性直接影响到政府环保决策和企业运营。在众多CEMS技术中,热湿法和冷干法是两种主流的烟气采样和分析方法。本文将对这两种技术进行比较分析。
Ø 热湿法CEMS
热湿法CEMS是一种在烟气分析过程中保持烟气样本原始温度和湿度状态的技术,从而直接测量含水蒸气的烟气中的污染物浓度。与冷干法通过冷却和干燥烟气样本以去除水分不同,热湿法允许烟气保持其采集时的热湿状态,这种方法能够提供更为真实的排放数据,特别适用于对湿度敏感的测量和排放标准。其核心在于使用能在高温高湿环境下稳定工作的特定烟气分析仪器,直接分析未经干燥的样本,避免了冷却和干燥导致的样本变化,如溶解性气体的丢失或化学组成的变化。其工作原理主要包括以下几个步骤:
(1)高温采样:热湿法CEMS系统采用耐高温的采样探头,并配备加热过滤器以去除颗粒物。高温采样系统利用射流泵技术抽取烟气,通过高压气体产生的负压将烟气吸入系统。
(2)高温传输:采集到的烟气样本通过加热的采样管进行传输,以防止水蒸气产生。
(3)高温测量:烟气样本在保持其原始温度和湿度的状态下,直接送入分析仪器进行污染物测定。测量数据为热式数据,无需进行干湿度修正。
Ø 冷干法CEMS
冷干法CEMS主要应用于工业排放大气污染物监测。其核心在于通过冷凝除湿和过滤除尘技术,确保样气在进入分析仪前达到干燥状态。其工作原理主要包括以下几个步骤:
(1)样气抽取:通过采样探头从排放源处抽取燃烧废气样品。采样探头通常具备除尘、加热和恒温控制等功能,以确保在抽取过程中烟气中的颗粒物被去除,并防止冷凝水的形成。
(2)伴热传输:抽取的样气通过伴热传输管线输送至分析小屋。伴热管线通常采用电伴热,以保持样气在传输过程中的温度高于露点温度,避免冷凝水的产生。
(3)预处理系统:样气进入预处理系统进行进一步处理。预处理系统的主要任务是去除样气中的水分、颗粒物和其他腐蚀性气体。预处理通常包括两级冷凝脱水和细过滤器。
分析仪器:经过预处理后的样气进入分析仪器进行成分分析。常用的分析方法包括非分散红外吸收法(NDIR)、紫外差分吸收法(DOAS)等。
指标 | 热湿法CEMS | 冷干法CEMS |
预处理 | 热管抽取+全程高温伴热 | 热管抽取+冷凝 |
可靠性/可维护性 | 彻底省去了各种复杂的冷凝预处理设备和排水装置,烟气经过简单流路即可完成分析,极大的降低了预处理故障几率维护量很小,操作容易 | 需要多级冷凝器、蠕动泵、排水阀、储水罐,汽水分离器湿度报警等一系列冷凝预处理部件,复杂,故障几率高,维护量大,操作不易掌握 |
SO2损失 | 低;高温测量,避免冷凝水吸收SO2,因此SO2测量精度高 | 高;常温测量,无法避免预处理过程中冷凝水对S02的吸收 |
抗堵塞 | 无结晶物析出,系统不会产生结晶堵塞问题 | 冷凝带来结晶物析出,易造成系统堵塞 |
抗腐蚀 | 无冷凝水析出,无酸液生成,不易造成系统腐蚀 | 持续大量生成腐蚀性酸液,系统易腐蚀,管路老化快 |
分析仪表 | 必须能适应高温测量,一般在100-200℃ | 常温仪表 |
对预处理系统要求 | 低;无需除水即可测量,抗粉尘干扰 | 高;要求彻底除尘、降温、除水、 |
取样泵 | 采用射流泵,无机械运动部件,可靠性高 | 使用机械式运动泵(隔膜泵),故障率高,易腐蚀 |
测量数据 | 湿基数据 | 干基数据 |
适应工况 | 绝大多数应用场合 | 冷凝水对样品气浓度影响不大的工况 |
Ø 结论
综合比较热湿法和冷干法CEMS,热湿法因其在准确性、简化流程和适用范围方面的优势而脱颖而出。它能够提供更为真实的排放数据,尤其适合对湿度敏感的测量和排放标准。虽然热湿法在设备要求和成本方面面临挑战,但随着技术的进步和成本的降低,这些限制正在逐渐被克服。
热湿法CEMS代表了烟气监测技术的未来方向,它不仅能够提供更高质量的监测数据,还能适应更广泛的应用场景。因此,对于寻求高精度和高可靠性监测解决方案的企业来说,热湿法CEMS无疑是更优的选择。