目前CEMS主要应用于各种工业废气排放源的连续监测中,包括火力电厂,垃圾焚烧电厂,化工厂,造纸厂等行业,具有很强的适用性,能够在线测量 SO2 浓度、NOx 浓度、CO浓度、CO2浓度、颗粒物浓度、含氧量、温湿度、压力和流速等多项气体参数。
为保护环境,各地环保部门会针对当地实际情况,结合环保总局要求,制定出适合各地的污染物排放标准。为此,环保部门会实时监测有固定气体排放源的企业将气体排放情况。CEMS的测量结果通过无线或者其它方式能及时传送到环保监测平台,满足了环保部门的要求,避免了环保部门的无理处罚。
CEMS的测量结果的另外一个重要作用是分析脱硫、脱硝设备的效率。通过实时对脱硫、脱硝设备的进出口内烟气成分的进行监测比对,可以有效判断出脱硫、脱硝设备的运行情况。同时,通过对进口的流量监测,可以准确计算出进入脱硫、脱硝设备的SO2的总量及NOx的总量,将这一信息及时传送到脱硫、脱硝设备的DCS,控制注入的剂量,使脱硫、脱硝设备的效率提高化。
随着企业的发展,信息技术应用技术不断的完善,针对企业排污的检测和企业自身工艺的提高,烟气连续监测系统(CEMS)的应用也越来越广发和实际产生的效果也显而易见。
企业规模的不断扩大,所带来的经济效益不断提高,势必关于排污企业的排放,也会随着增加,国家有关监测机构也会加大这方面的监测,对企业自身的约束和社会价值也会影响,目前国内企业对于排放检测自身的环保意识增强很多,对于烟气的监测也纳入了企业正常自身的考核范围,企业对于烟气监测的要求和设备的功效也随之明确和需要。
目前市场上绝大部分CEMS及在线书籍是针对不同环境污染物和环境介质来描述如何开展监测;《环保公益性行业科研专项经费项目系列丛书:烟气排放连续监测系统(CEMS)监测技术及应用》将不同原理的CEMS仪器设备完全拆解开来,从不同原理CEMS仪器的组成结构方面研究描述不同CEMS仪器的使用特点和需求;另一方面,《环保公益性行业科研专项经费项目系列丛书:烟气排放连续监测系统(CEMS)监测技术及应用》将CEMS监测技术和新技术需求作为CEMS日常使用的质量保证和质量控制的重要环节,突出保障CEMS监测使用过程中的数据质量,为各级环境监测、监察以及总量减排核查核算提供技术服务。这两方面目前在国内尚不多见,且具有较强的实际应用价值。
第一篇烟气排放连续监测系统(CEMS)概论 第1章 固定污染源废气排放监测 1.1概述1 1.1.1背景和意义1 1.1.2固定污染源废气排放现状2 1.2固定污染源排放废气污染物的危害4 1.2.1常规污染物的主要危害4 1.2.2特殊污染物的主要危害5 1.3我国污染源废气排放控制和监测技术标准6 1.3.1排放控制标准6 1.3.2监测技术标准7 第2章 烟气排放连续监测系统(CEMS)概况 2.1CEMS发展概述9 2.1.1国外CEMS技术发展历程9 2.1.2我国CEMS应用现状和发展9 2.2CEMS的系统描述和基本组成10 2.2.1CEMS的系统描述10 2.2.2CEMS的基本组成10 2.3CEMS的结构和工作原理11 2.3.1颗粒物测量11 2.3.2气态污染物测量12 2.3.3烟气参数测量14 2.4CEMS仪器性能检测15 2.4.1国外检测机构CEMS检测情况15 2.4.2国内CEMS检测情况16 2.5CEMS质量保证和质量控制16 2.5.1CEMS适用性检测16 2.5.2CEMS安装和验收17 2.5.3CEMS运营管理和维护保养17 第二篇气态污染物CEMS监测技术 第3章 完全抽取式气态污染物CEMS 3.1概述20 3.1.1完全抽取式气态污染物CEMS的发展与应用20 3.1.2完全抽取式气态污染物CEMS的基本组成结构22 3.2完全抽取式CEMS的分类24 3.2.1冷干CEMS24 3.2.2热湿CEMS26 3.3气态污染物CEMS常用分析仪器技术27 3.4气态污染物CEMS的标定技术及影响误差28 3.4.1背景气中干扰组分造成的测量误差28 3.4.2样品处理过程可能造成的测量误差30 3.4.3电源频率变化造成的测量误差32 3.4.4环境条件变化造成的影响32 3.4.5样品流速变化造成的影响33 第4章 完全抽取式气态污染物CEMS的样品处理技术 4.1概述34 4.1.1完全抽取式CEMS样品处理系统的技术分析34 4.1.2抽取式CEMS样品处理系统的基本要求与技术组成35 4.1.3样品处理系统的基本功能要求36 4.1.4样品处理系统的主要技术性能38 4.2取样探头39 4.2.1CEMS取样点选择要求39 4.2.2CEMS电加热保温过滤取样探头40 4.2.3CEMS脱硝装置的取样探头43 4.2.4带除湿功能的一体化采样探头系统44 4.2.5国内外典型的取样探头产品介绍44 4.3样品传输管线45 4.3.1样品传输基本要求45 4.3.2样品传输管线的要求45 4.3.3电伴热输送管线46 4.4样品除尘技术及除尘过滤器49 4.4.1样品除尘要求49 4.4.2样品除尘技术50 4.5样品除湿器53 4.5.1冷凝除湿技术53 4.5.2Nafion管干燥器57 4.5.3其他除湿方法工作原理、特点及应用情况59 4.5.4除湿技术应用60 4.5.5冷凝液的排出61 4.6样品取样泵61 4.6.1取样泵的分类及应用61 4.6.2隔膜泵62 4.6.3喷射泵64 4.6.4蠕动泵66 4.7样品压力、流量调节技术66 4.7.1样品流量调节阀件66 4.7.2样品流量控制与测量68 4.7.3压力调节阀件69 4.7.4样品压力测量70 4.8样品转换及有害物质处理技术70 4.8.1样品转换70 4.8.2样品有害物质处理71 4.8.3样品系统防腐蚀材料选择72 4.9样品处理系统的流程设计与自动控制技术72 4.9.1样品处理系统的流程设计要求72 4.9.2样品处理系统的流程设计技术73 4.9.3样品处理系统的自动控制75 第5章 稀释抽取式气态污染物CEMS 5.1概述77 5.1.1稀释抽取式气态污染物CEMS的发展与应用77 5.1.2稀释抽取式气态污染物CEMS的基本组成结构78 5.1.3稀释抽取式CEMS的特点78 5.2稀释抽取CEMS系统的原理和分类79 5.2.1恒流稀释原理79 5.2.2稀释抽取系统的分类80 5.3稀释抽取CEMS系统的仪器分析技术80 5.3.1SO2分析技术及仪器81 5.3.2NOx分析技术81 5.4稀释抽取CEMS系统的应用82 5.4.1稀释比82 5.4.2影响稀释比的因素及其修正83 5.4.3稀释抽取系统的误差来源及其修正84 第6章 稀释抽取式气态污染物CEMS的样品处理技术 6.1稀释抽取式CEMS样品处理技术特点及构成87 6.2取样探头88 6.2.1探头88 6.2.2稀释控制器90 6.3样品传输管线91 6.4样品除尘技术及除尘过滤器91 6.5零空气处理系统92 第7章 直接测量式气态污染物CEMS 7.1概述93 7.1.1直接测量式气态污染物CEMS的发展与应用93 7.1.2直接测量式气态污染物CEMS的基本组成结构93 7.1.3直接测量式气态污染物CEMS的特点96 7.2常用直接测量式气态污染物分析技术96 7.2.1单波长法96 7.2.2双波长法97 7.2.3差分吸收光谱法(DOAS)97 7.2.4NDIR气体过滤相关光谱技术99 7.2.5可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)100 7.3直接测量式CEMS种类100 7.3.1探头外置式100 7.3.2单光程内置式101 7.3.3双光程内置式102 7.4现场安装要求102 7.4.1一般要求102 7.4.2装平台和站房要求103 7.5直接测量式气态污染物CEMS的典型应用103 7.5.1燃煤电厂中的应用103 7.5.2水泥厂中的应用104 7.6直接测量式气态污染物CEMS的测量影响误差107 7.6.1背景气中干扰组分造成的测量误差107 7.6.2样气流量变化造成的影响109 7.6.3电源电压变化造成的测量误差110 7.6.4环境温度条件变化造成的影响111 7.6.5振动造成的影响112 第8章 气态污染物CEMS分析技术及应用 8.1红外吸收光谱气体分析技术114 8.1.1红外线的定义114 8.1.2红外线气体分析仪的基本原理114 8.1.3红外线气体分析仪分类116 8.1.4红外线气体分析仪的主要部件117 8.1.5红外线气体分析器的应用128 8.1.6典型红外线气体分析仪130 8.2紫外吸收光谱气体分析技术135 8.2.1测量原理135 8.2.2类型和特点136 8.2.3应用工况选择138 8.2.4在CEMS应用中存在的问题139 8.3电化学法气体分析技术140 8.3.1测量原理140 8.3.2类型和特点141 8.3.3应用工况选择145 8.3.4在CEMS应用中存在的问题145 8.4分子发光气体分析技术147 8.4.1分子荧光、磷光分析技术的应用领域和技术特点147 8.4.2紫外荧光分析仪148 8.4.3化学发光分析仪150 8.5其他常见气体分析技术154 8.5.1双池厚膜氧化锆传感器154 8.5.2测量NOx/O2系统结构158 第三篇颗粒物CEMS监测技术 第9章 颗粒物CEMS概述 9.1颗粒物排放与监测160 9.1.1颗粒物的概念及危害160 9.1.2颗粒物的来源与排放监测160 9.1.3颗粒物监测技术161 9.2颗粒物CEMS监测技术分类161 9.2.1直接测量式161 9.2.2抽取式β射线吸收法163 9.3颗粒物CEMS排放监测的影响因素163 9.3.1颗粒物采样点位置的影响163 9.3.2湿度对测量的影响163 9.3.3振动对测量的影响163 9.4颗粒物CEMS监测技术的发展方向和进展163 第10章 颗粒物CEMS监测技术及应用 10.1光透射法165 10.1.1光透射法的测量原理165 10.1.2光透射法的仪器结构和特点166 10.1.3光透射法粉尘仪在CEMS中的应用167 10.2光散射法168 10.2.1光散射法的测量原理168 10.2.2光散射法的仪器结构和特点170 10.2.3光散射法粉尘仪在CEMS中的应用172 10.3光闪烁法173 10.3.1光闪烁法的测量原理174 10.3.2光闪烁法的仪器结构和特点174 10.3.3光闪烁法粉尘仪在CEMS中的应用175 10.4接触电荷转移法176 10.4.1接触电荷转移法的测量原理176 10.4.2接触电荷转移法的仪器结构和特点177 10.4.3接触电荷转移法粉尘仪在CEMS中的应用178 10.5β射线吸收法179 10.5.1β射线法的测量原理179 10.5.2β射线法的仪器组成和特点180 10.5.3β射线法粉尘仪在CEMS中的应用181 10.6不同监测技术之间的比较181 10.7高湿低浓度颗粒物连续自动监测技术182 第四篇烟气参数CMS监测技术 第11章 烟气参数CME概述 11.1烟气参数监测的目的和作用184 11.1.1烟气参数监测的目的184 11.1.2烟气参数监测的意义185 11.2烟气参数监测技术185 11.2.1烟气湿度的在线监测技术概述186 11.2.2烟气流量的在线监测技术187 11.2.3烟气中含氧量的在线监测技术187 11.3烟气参数监测的技术要求188 11.3.1流速连续测量系统的检测技术要求188 11.3.2温度及湿度连续测量系统的检测技术要求188 11.3.3烟气氧含量连续测量系统的检测技术要求188 第12章 烟气温度、压力、流量测量技术 12.1烟气温度、压力、流量测量技术概况189 12.1.1烟气温度、压力的测量技术189 12.1.2烟气流量的测量技术189 12.2压差法流速测量仪191 12.2.1S型皮托管流速仪191 12.2.2阿牛巴皮托管流速仪193 12.2.3双支路多测点皮托管流速仪194 12.2.4插入式威尔巴流量计195 12.2.5风速测量装置196 12.3超声波流速测量仪197 12.3.1时差法超声波流量计的测量原理197 12.3.2超声波流量计的超声换能器198 12.3.3探头式超声波流量计介绍198 12.4热平衡法流速测量仪200 12.4.1热平衡法流速仪的测量原理200 12.4.2热平衡法流速仪的结构特点与产品介绍201 12.4.3热平衡法均速管流量计203 12.5其他流速测量仪及主要流速测量技术比较205 12.5.1红外线法205 12.5.2声波法205 12.5.3靶式流量计法206 12.5.4光闪烁法206 12.5.5主要流速监测技术比较207 第13章 烟气湿度监测技术 13.1烟气湿度监测技术概况209 13.1.1湿度的定义及其表示方法209 13.1.2烟气湿度的在线测量技术210 13.2电容法湿度传感器测量技术210 13.2.1电容式湿度传感器测量法原理210 13.2.2阻容式湿度传感器测量的结构与应用211 13.3干湿氧法湿度测量技术213 13.3.1干湿氧法湿度测量原理213 13.3.2干湿氧法湿度测量技术的应用213 13.4其他湿度测量技术214 13.4.1激光光谱法湿度测量技术214 13.4.2红外光度法湿度测量技术216 13.4.3干/湿温度法湿度测定技术216 13.5烟气湿度仪的校准技术217 13.5.1烟气湿度仪的校准要求217 13.5.2烟气湿度仪的校准装置217 13.5.3标准湿度仪218 第14章 烟气含氧量测量技术 14.1烟气含氧量测量技术概况221 14.1.1烟气含氧量测量的目的221 14.1.2烟气氧含量测量技术221 14.2氧化锆法氧分析仪222 14.2.1氧化锆法氧分析仪的测量原理222 14.2.2氧化锆探头的理论电势输出222 14.2.3直插式氧化锆氧分析器224 14.2.4抽取式氧化锆氧分析器224 14.3燃料电池式氧分析器224 14.3.1碱性燃料电池氧传感器224 14.3.2酸性燃料电池氧传感器225 14.4顺磁式氧分析仪226 14.4.1磁力机械式氧分析器结构原理及产品介绍226 14.4.2磁压式氧分析器的结构原理及产品介绍227 14.4.3顺磁式氧分析仪的误差分析230 第五篇数据采集处理和传输系统技术 第15章 CEMS数据采集与传输系统 15.1DAS系统概述232 15.1.1DAS系统结构示意图232 15.1.2DAS系统基本功能要求232 15.2DAS系统的组成233 15.2.1DAS硬件组成233 15.2.2DAS软件设计233 15.3DAS系统数据采集与处理技术237 15.3.1DAS数据采集技术237 15.3.2DAS数据处理技术238 15.4DAS系统数据通信与传输技术240 15.4.1数据上报方式240 15.4.2数据上报内容241 15.5DAS智能化242 第16章 CEMS数据采集处理和传输技术要求 16.1术语与定义243 16.2CEMS数据采集处理和传输系统的总体功能结构243 16.2.1硬件系统组成243 16.2.2软件系统设计244 16.3技术要求244 16.3.1性能指标要求244 16.3.2数据采集要求244 16.3.3数据处理和显示244 16.3.4数据计算方法246 16.3.5数据存储及备份要求248 16.3.6系统安全管理要求248 16.3.7数据报表查询要求248 16.3.8系统参数设置要求248 16.3.9系统日志管理要求249 16.3.10参数报警功能要求249 16.3.11数据传输功能要求249 第六篇CEMS质量保证和质量控制 第17章 CEMS适用性检测 17.1概述252 17.2国外CEMS仪器性能检测情况253 17.2.1国外CEMS仪器性能指标要求相关标准253 17.2.2国外CEMS系统性能检测和认证的相关情况256 17.3.1气态污染物(SO2、NOx)连续自动监测系统适用性检测方法259 17.3.2颗粒物连续自动监测系统适用性检测方法265 17.3.3烟气参数连续自动监测系统适用性检测方法272 17.4我国CEMS技术指标与国外主要相关标准的比较275 17.4.1气态污染物CEMS275 17.4.2颗粒物CEMS276 17.4.3烟气参数CEMS277 17.5CEMS适用性检测流程和要求277 17.5.1CEMS适用性检测流程277 17.5.2CEMS适用性检测管理要求280 17.5.3CEMS适用性检测申请表和检测报告式样281 17.6我国CEMS适用性检测的发展趋势289 17.6.1CEMS分析仪表实验室性能测试技术指标和检测方法289 17.6.2CEMS关键部件实验室性能测试技术指标和检测方法294 第18章 CEMS安装调试和验收 18.1CEMS安装297 18.1.1安装位置297 18.1.2安装配套的环境条件设施301 18.1.3CEMS仪器设备安装302 18.1.4CEMS系统仪器站房建设305 18.1.5CEMS数据采集和处理软件安装306 18.1.6CEMS数据上报和传输安装308 18.2CEMS调试和调试检测308 18.2.1CEMS调试308 18.2.2CEMS调试检测309 18.2.3CEMS调试检测报告315 18.3CEMS验收320 18.3.1CEMS验收的基本前提要求320 18.3.2CEMS验收内容320 18.3.3CEMS验收报告322 第19章 CEMS运行维护和监督管理 19.1CEMS运行质量管理体系的建立326 19.1.1CEMS运行质量管理体系必须遵循的法律法规326 19.1.2管理体系的方针与目标326 19.1.3组织结构和资源配置326 19.1.4编写体系文件327 19.2CEMS监测有效数据的管理327 19.2.1CEMS监测数据327 19.2.2CEMS监测有效数据的定义329 19.2.3CEMS监测有效数据的管理要求329 19.3CEMS运行维护的质量管理329 19.3.1运行维护概述329 19.3.2运行维护基本要求330 19.3.3运行维护的QA/QC331 19.4CEMS第三方运营服务332 19.4.1第三方运营服务商的运行资质332 19.4.2第三方运营服务商的运营管理要求334 19.4.3第三方运营服务商的日常维护与监测要求334 19.5CEMS监督检查和管理336 19.5.1CEMS现场监督检查336 19.5.2CEMS现场比对监测338 第20章 CEMS比对监测 20.1CEMS比对监测的概念和技术依据341 20.1.1比对监测的概念和意义341 20.1.2比对监测的主要工作内容341 20.1.3比对监测的技术依据341 20.2CEMS比对监测的人员、仪器设备和分析方法342 20.2.1CEMS比对监测人员342 20.2.2CEMS比对监测仪器设备342 20.2.3CEMS比对监测分析方法343 20.3CEMS比对监测前的准备工作344 20.3.1了解掌握CEMS及污染源比对现场的情况344 20.3.2手工参比仪器设备的校准和维护345 20.3.3安全防护装备和通讯设备346 20.3.4编制《CEMS比对监测现场实施方案》346 20.4CEMS比对监测的现场测试347 20.4.1现场安装CEMS仪器检查347 20.4.2颗粒物CEMS比对监测347 20.4.3气态污染物CEMS(含O2)比对监测350 20.4.4烟气流速、温度CEMS比对监测354 20.5CEMS比对监测数据汇总处理分析356 20.5.1CEMS比对监测技术指标要求356 20.5.2颗粒物CEMS比对监测数据处理357 20.5.3气态污染物(含O2)CEMS比对监测数据处理358 20.5.4烟气流速和烟温CEMS比对监测数据处理360 20.6CEMS比对监测的质量控制和质量保证361 20.6.1CEMS比对监测数据审核、报告和结果判定361 20.6.2CEMS比对监测全过程的质量保证和质量控制362 第七篇CEMS安全防护技术 第21章 CEMS安全防护技术要求 21.1CEMS的安全与防护功能要求364 21.1.1电气的安全与防护技术364 21.1.2压缩空气的安全与防护技术370 21.1.3IP防护技术370 21.1.4防爆设备的安全防护技术372 21.1.5工作环境的安全防护技术374 21.2CEMS的安全与防护功能设计375 21.2.1电源的安全与防护功能设计375 21.2.2压缩空气的安全与防护功能设计377 21.2.3CEMS设备外壳的安全与防护功能设计380 21.3CEMS分析机柜设计与安装技术380 21.3.1CEMS分析机柜类型380 21.3.2CEMS分析机柜设计380 21.4CEMS系统集成的公用工程技术381 第22章 CEMS分析小屋 22.1CEMS分析小屋的技术要求382 22.1.1土建小屋的技术要求382 22.1.2整体钢结构小屋的技术要求382 22.1.3防爆小屋的技术要求382 22.2CEMS分析小屋的结构设计和设施配置382 22.2.1土建小屋382 22.2.2整体钢结构小屋382 22.2.3防爆小屋383 22.3CEMS分析小屋的安全设计384 22.3.1安全检测报警系统384 22.3.2小屋要做好有效接地384 22.3.3分析小屋的防雷设计384 22.4CEMS分析小屋的建设与试用384 22.4.1分析小屋建设要求384 22.4.2分析小屋的试用384 第八篇CEMS典型应用和监测新技术 第23章 烟气脱硫CEMS的技术应用 23.1烟气脱硫工艺385 23.1.1二氧化硫的特性、危害及其来源385 23.1.2烟气脱硫(FGD)技术简介386 23.1.3湿法石灰石石膏烟气脱硫工艺387 23.1.4其他脱硫技术介绍389 23.2烟气脱硫CEMS的技术方案设计394 23.2.1污染源SO2相关排放标准限值394 23.2.2脱硫CEMS的重要性及其应用要求395 23.2.3烟气脱硫CEMS设计的关键技术396 23.2.4烟气脱硫CEMS的技术方案分析398 23.3冷干法抽取式CEMS系统典型应用方案403 23.3.1火电厂脱硫烟气工况条件403 23.3.2电厂烟气脱硫烟气CEMS的典型设计方案403 23.4烟气脱硫CEMS的技术难点和注意事项407 23.4.1烟气脱硫CEMS的新需求407 23.4.2烟气脱硫CEMS的技术难点408 23.4.3烟气脱硫CEMS的注意事项409 第24章 烟气脱硝CEMS的技术应用 24.1烟气脱硝工艺412 24.1.1氮氧化物的危害、来源及排放要求412 24.1.2燃煤锅炉的烟气脱硝技术现状413 24.2烟气脱硝CEMS的技术解决方案417 24.2.1烟气脱硝CEMS的重要性与应用417 24.2.2烟气脱硝CEMS的分析技术及技术方案418 24.2.3脱硝CEMS的常规监测参数和测量要求420 24.2.4烟气脱硝CEMS取样处理的典型设计420 24.3脱硝CEMS的逃逸氨监测技术方案423 24.3.1氨逃逸量监测的重要性及其应用423 24.3.2激光原位法氨逃逸监测技术423 24.3.3间接催化剂还原化学发光法检测微量氨技术427 24.3.4热湿法傅里叶变换红外光谱检测技术原理429 24.4烟气脱硝CEMS的典型应用案例430 24.4.1火电厂烟气脱硝CEMS的典型应用案例430 24.4.2激光原位测量氨逃逸量的典型应用案例433 24.4.3烟气脱硝CEMS的应用技术分析435 第25章 垃圾焚烧CEMS的技术应用 25.1垃圾焚烧工艺438 25.1.1垃圾焚烧的整体流程438 25.1.2垃圾焚烧的主要步骤439 25.1.3垃圾焚烧的排放特点和技术需求443 25.2垃圾焚烧炉CEMS的系统设计和应用446 25.2.1垃圾焚烧炉CEMS系统构成446 25.2.2垃圾焚烧炉CEMS监测方式446 25.2.3气态污染物连续监测系统449 25.2.4颗粒物连续监测系统454 25.2.5烟气参数连续监测系统455 25.2.6数据采集、处理和控制系统458 25.3垃圾焚烧CEMS监测技术的难点与解决方案458 25.3.1气态污染物监测技术难点和解决方案458 25.3.2颗粒物监测技术难点和解决方案459 第26章 固定污染源排放烟气汞连续监测技术 26.1汞的特性及其危害461 26.2汞的监测分析方法462 26.2.1冷蒸汽原子吸收光谱法(CVAAS)462 26.2.2冷蒸汽原子荧光光谱法(CVAFS)463 26.2.3塞曼分光原子吸收光谱法(ZAAS)463 26.2.4紫外差分吸收光谱法465 26.3烟气汞排放连续监测系统的设计及应用467 26.3.1烟气汞排放连续监测系统的组成467 26.3.2烟气汞排放连续监测系统的设计468 26.4烟气汞排放连续监测系统的难点与解决方案472 26.4.1烟气中汞的低浓度测量472 26.4.2烟气中汞的采样和传输损失474 26.4.3烟气中汞复杂的化学物理形态分布474 26.4.4烟气中其他成分对汞测量的干扰475 第27章 固定污染源排放废气其他污染物连续监测技术 27.1固定污染源排放PM10和PM2.5监测技术476 27.1.1概述476 27.1.2美国EPA方法201A(修正)介绍477 27.1.3污染源烟气PM10和PM2.5完全抽取式采样设备478 27.1.4污染源烟气PM10和PM2.5稀释采样技术484 27.2固定污染源排放VOC连续自动监测技术486 27.2.1概述486 27.2.2挥发性有机物的分析技术490 27.2.3废气VOCs在线监测技术特点和发展需求500 27.3固定污染源排放重金属连续自动监测技术501 27.3.1概述501 27.3.2烟气重金属连续自动监测技术502 27.3.3基于XRF技术的烟气重金属连续监测设备504 27.4固定污染源烟气流速监测新技术507 27.4.1矩阵式烟气流速测量系统507 27.4.2光闪烁法烟气流速测量系统510 附录 不同烟气含湿量检测方法的比较与分析 |
气体分析仪原理: 主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类,气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。一般认为,气体传感器的定义是以检测目标为分类基础的,也就是说,凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器,不管它是用物理方法,还是用化学方法。比如,检测气体流量的传感器不被看作气体传感器,但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器,尽管它们有时使用大体一致的检测原理。
在工业生产中常常用到氧分析仪,而氧气分析仪有很多种,在此介绍其中比较常见的三种:
1、热磁式氧分析仪原理:其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体(气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体),在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝,使此处氧的温度升高而磁化率下降,因而磁场吸引力减小,受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场,由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样压力、温度和流量下,通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。由于热敏元件(铂丝)既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻,又作为加热电阻丝,在磁风的作用下出现温度梯度,即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含量的不同,输出相应的电压值。
2、氧化锆传感器式氧分析仪原理:氧化锆(ZrO2)是一种陶瓷,一种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜晶体,当温度升高到1150℃时,晶型转变为立方晶体,同时约有7%的体积收缩;当温度降低时,又变为单斜晶体。若反复加热与冷却,ZrO2就会破裂。因此,纯净的ZrO2不能用作测量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化钙(CaO)或氧化钇(Y2O3)作稳定剂,再经过高温焙烧,则变为稳定的氧化锆材料,这时,四价的锆被二价的钙或三价的钇置换,同时产生氧离子空穴,所以ZrO2属于阴离子固体电解质。ZrO2主要通过空穴的运动而导电,当温度达到600℃以上时,ZrO2就变为良好的氧离子导体。
在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极,当氧化锆两侧的氧分压不同时,氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移,结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电,而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电,因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差(氧浓差)有关。若一侧氧气含量已知(如空气中氧气含量为常数),则另一侧氧气含量(如烟气中氧气含量)就可用氧浓差电势表示,测出氧浓差电势,便可知道烟气中氧气含量。
3、磁氧哑铃球原理:为中空充氮小球,小球上缠有线圈,是用做恢复力矩用的。在哑铃中间,有一金属丝带,挂有一反射棱镜,当样品中含氧时,随着磁场强度不同,会推动哑铃小球向磁场外缘漂移,棱镜也发生转动,光源发射到棱镜反射到两个硅光电池上光就不均匀了,这个不均匀量与氧含量成正比。反馈电流又会将小球恢复至磁场,如此循环往复,以达到测量的目的。
新泽顺磁氧分析仪
4、磁氧分析仪原理:气体工业名词术语,它是基于氧的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象来测量混合气中氧含量的一种物理式气体分析仪。由于直接测量磁化率值很复杂,工业上多采用间接测量,即根据磁化率随温度升高而减小的热磁现象,通过桥式电路来进行测量。它适用于自动连续地测定各种工业气体中的氧含量。
氧分析仪使用的范围也比较广:钢铁、冶金、热电、石化、化工、焦化、PVC、多晶硅、合成氨等行业
目前CO2的检测方法有很多种,主要有气相色谱法,滴定法,固体电解质式,电容式,光纤检测法,红外吸收法等。本期主要介绍基于红外吸收原理二氧化碳传感器的检测原理及检测方法。
CO2是主要的大气成分,对于农业、工业等领域都有很重要的影响,随着工业的发展,大气中的CO2含量逐年增加。生活中,CO2的含量过高不仅对人体健康产生隐患,而且会引发不少问题,提到温室效应相信大家都不陌生,温室效应就是最典型的例子,植物的光合作用和呼吸作用与CO2的浓度有很大的关系。CO2浓度检测的技术和仪器不断出现与发展,传感器作为检测CO2浓度的仪器,其检测原理也大有不同。
目前CO2的检测方法有很多种,主要有气相色谱法,滴定法,固体电解质式,电容式,光纤检测法,红外吸收法等。本期主要介绍基于红外吸收原理二氧化碳传感器的检测原理及检测方法。
红外吸收法
红外吸收法利用红外线作为介质的测量系统,利用二氧化碳吸收波长4.26μm红外线的物理特征来有选择地准确测量二氧化碳的分压,吸收关系服从Lamber.Beer定律。红外吸收型气体分析检测仪一般由红外辐射源、测量气室、波长选择装置(滤光片)、红外探测装置等组成。当气体的吸收光谱在入射光谱范围内,那么红外辐射透过被测气体后,在相应波长处会发生能量的衰减,未被吸收的辐射被探头测出,通过测量该谱线能量的衰减量来得知被测气体浓度。
非分光红外技术(NDIR)
山东新泽红外二氧化碳传感器采用的是非分光红外技术简称NDIR,NDIR测量方法对二氧化碳的气体具有很高的精度以及选择性的检测。其检测方法是用一个宽波长范围的光源,用两个窄带滤光片分别在检测器之前滤光,两个检测器一个作为传感器,一个作为参比。对比两个检测的信号,得出被测气体吸收了多少红外光从而得出浓度。此类二氧化碳气体传感器不但结构简单美观小巧,而且它的性能是特别稳定的,抗干扰能力也很强。
基于NDIR技术的红外二氧化碳传感器检测方法主要分为:单光束分光、双光束分光测量。
单光束分光采用一个光源,光束的波长不变,从光源经试样到探测器,只有一个测光通道,在唯一的光路中依次对参考试样和待测试样进行测定,然后将两次测定数据进行比较,获得最终测定结果。
双光束分光增加了一个光束分裂器或斩波器,用一定的频率将一个光束交替分成两路,将一路作为参比光,另一路作为样品光,然后由一个检测器交替接收或由两个匹配器分别接收两路信号。
粉尘检测仪简称粉尘仪。也叫粉尘测量仪或粉尘测试仪,主要用于检测环境空气中的粉尘浓度,粉尘仪的种类分为:激光粉尘仪,在线式连续监测粉尘仪、便携式粉尘仪等。粉尘仪广泛应用于疾病预防控制中心、矿山、冶金、电厂、化工制造、卫生监督、环境保护、环境在线监测等等。
首次使用粉尘检测仪的维护方法主要是什么?
粉尘检测仪安装后3天第一次检查粉尘检测仪,使用30天后再次进行检查,如果可以正常使用的情况下,以后可以没间隔3个月的时间检查一次,此检查主要的检查光学窗口是否被污染,其它相关系统是否有效。
粉尘检测仪在正常情况下,建议每季度检查一次粉尘检测仪,如经首次检查发现粉尘检测仪工作环境恶劣,不能满足要求,用户需经常更换空气过滤器,则需要改变常规的维护时间,根据实际情况而定。在正常维护时,仅仅光学窗口需要清洁,清洁液为50%的酒精和蒸溜水的溶液,酒精要用化字纯级的,注意不要用含有油的酒精。
清洁系统有一个空气过滤器,保证灰尘不进入光学头。空气过滤器要定期清洁或更换,可把空气过滤器卸下,用风吹掉上面的灰尘,也可以用请水冲洗,如果过滤器过滤面无损伤,过滤器风阻不大,还可以继续使用,经常检查过滤器的工作状态,保证足够的清洁气。另外,要注意清洁过滤器的摆放位置,保证不让雨水等通过过滤器入风机及粉尘检测仪内。
什么是VOC。
挥发性有机化合物检测仪采用先进的光离子化检测器(Photo lonization De-tector)简称PID,可以检测在1ppb~10000ppm的浓度范围内的多种挥发性有机化合物(简称VOC)。
当电离电位(IP)小于紫外灯能量的化合物气体或蒸气通过离子化腔时,PID的紫外光源(UV)就会将该化合物击碎成可被检测到正负离子(该过程即离子化)。
检测器测量离子化后的气体电荷并将其转化为电流信号,然后电流被放大并转化为浓度值。在被检测后,离子重新复合成为原来的气体和蒸气。
接下来就列举一下可以被VOC检测的挥发性有机化合物:
1.饱和烃及不饱和烃:辛烷、乙烯、环已烷等。
2.芳香类:苯甲、甲苯、萘、硝基苯、氯苯等。
3.胺类:二甲基胺,丁胺等。
4.卤代烃类:三氯乙烯、三溴甲烷等。
5.硫代烃类:硫化氢、二硫化碳等。
6.醇类:乙醇、甲硫醇等。
7.脂类:醋酸丁脂,乙酰水杨酸甲脂等。
8.肼类:肼。
除了有机物,PID还可以测量一些不含碳的无机气体,例如氨气、砷化氢、硒化氢、溴和碘类化合物等。
那么接下来小编说一下VOC不能检测的气体和蒸气,例如放射性气体(Rm)、空气(N2、O2、CO2、H2O)常见毒气(如CO、SO2),天然气(甲烷),酸性气体(如HCI、HF、HNO3)氟利昂气体、臭氧等。
VOC仪器的特点:
(1)连续灵敏测量——VOC可以实时检测低至PPB浓度(十亿分之一)的有机物。特别适合现代石油化工、劳动卫生、环境监测等部门健康、安全的需要。
(2)快速——VOC的反应较快,一般小于3秒,适合快速应急的需要。
(3)便携测量——仪器仪器体积小巧、重量轻,可携至任何需要检测的地点。内置强力吸气泵可以吸取人员不便到达地点的待测气体。
(4)安全性高——仪器本质安全,且无需氢气等危险载气。
(5)适应性广——可以检测1ppb到10,000ppb浓度范围内的绝大多数的机物。
(6)非破坏性测量——由于VOC仅仅是使有机物电离,所以在有机组分离开检测器后会重新复合。因此用户可以利用VOC的强力吸气泵进行采样操作,对被测样品做进一步的实验室分析。
(7)传感器不会中毒——同大多数基它原理的检测器或传感器不同,采用光学原理的VOC检测器不会被高浓度的被测物质损坏。
(8)只对有机物反应——VOC对常见气体如:氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸汽等没有反应,因此它在复杂环境中具有一定的指向性。
以上为VOC详细介绍。总之,选择合适的气体检测仪进行检测是保证工人进入封闭空间作业安全的有力措施。
脱硫超低排放技术在电厂中的应用 1脱硫超低排放技术概述 在我国2013年出台的相关文件中指出,燃煤电厂在生产过程中必须做好烟气清洁排放任务,增加大气污染防治意识,在排放燃煤产生的废弃过程中,必须要经过脱硫、脱硝、除尘的过程,对于排放过后气体其中污染物的浓度,更是标出了严格的标准线,烟尘排放量必须控制在标准线50mg/m3以下,SO2的排放量必须控制在标准线35mg/m3以下,氮氧化合物的排放量必须控制在标准线50mg/m3以下;超低排放的要求就是将燃煤发电过程中产生的烟尘、SO2、氮氧化合物等多种排放污染物,通过过滤系统使其高校协同脱除集成技术统称为超低排放技术。 2脱硫超低排放技术在电厂中的应用 在我国各大电厂中发电机组容量大小都是各不相同的,但是无论电厂规模的大小,在国家颁布的规定中排放气体一律都是要经过脱硫脱硝技术进行处理的。 2.1超低排放技术的工艺流程 只有拥有明确的工业流程,一种技术才可以广泛的在工业企业中应用。 2.2高效脱硫技术 目前世界上最成熟的脱硫工艺就是湿式脱硫技术,在利用这种脱硫技术时,废弃中的脱硫率可以高达99%,根据我国电力企业的数据得出,我国的电厂在脱硫方面普遍利用湿式脱硫技术,由于这样的前提,我国可以更好的开展湿式脱硫技术提效工作,来更好的进行脱硫工作。 2.3高效除尘技术 湿式电除尘技术是目前效率最高并且最节能的废气除尘方法,湿式电除尘技术具体是在电除尘器中,使高压直流电通过,在高压直流电的作用下使得粉尘周围的气体进行电离,随后通过湿式法将水雾与废气中的粉尘凝结在一起,之后被吸附在电除尘的极板上。湿式除尘技术大致的可以分为荷电、收集、清灰三个阶段,在常规的电除尘器中存在着除尘效率受比电阻影响较大的情况,随后其他污染物除去的效果就无法达到预定效果,而湿式电除尘器能实现粉尘超低排放,并且还能有效的控制废气中细微颗粒物的排放,解决长期除尘过程中出现石膏雨的技术难题,因此无论从长远的经济效益还是社会效益来看,国内燃煤电厂使用湿式脱硫后增设湿式电除尘器都是最好的选择,可以为电厂带来最大的利益,并且还能响应国家的号召,促进电厂的可持续发展,让燃煤电厂在未来的能源供应行业还可以保持自己的一席之地。工业气体基础知识 1.定义
工业上,把常温常压下呈气态的产品统称为工业气体产品。
2.应用
工业气体产品已是现代工业的重要基础原料。工业气体被喻为工业的“血液”。随着中国经济的快速发展,工业气体作为国民经济基础工业要素之一,在国民经济中的重要地位和作用日益凸显。
应用范围:石油、化工、冶金、钢铁、机械、电子、电力、玻璃、陶瓷、建材、食品、医药、医疗、城市居民等领域。
3.工业气体分类
(1).按化学性质分
①剧毒气体:如Cl2、NH3
②易燃气体:如H2、乙炔
③助燃气体:如O2
④不燃气体:如N2、CO2、Ar
国家标准GB13690-1992中,将上述4 种气体分为3小类,即易燃、不燃(包括助燃气体)、有毒气体。
(2).按组成成份分
①单一品种气体的纯气。
②二元或多元气体的混合气。
4.工业气体危险特性
①燃烧性--可燃气体
②毒害性--有毒气体
③窒息性--缺氧
④腐蚀性--水份对工业气体介质影响大,易产生具有腐蚀性的化学物质
⑤爆炸性--物理性爆炸和化学性爆炸
空气重污染橙色预警应急措施包括:施工工地停止土石方和建筑拆除施工,停止渣土车、砂石车等易扬尘车辆运输;按空气重污染期间工业企业停、限产分预案确定的名单,对有关企业分别实施停产或限产,实施级响应减排措施,确保烟(粉)尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳的排放量削减30%以上;在现有“禁放”“禁烧”范围的基础上,全市范围禁止烟花爆竹燃放、露天烧烤;建议中小学、幼儿园停止体育课、课间操、运动会等户外运动。
同时,为了快速检验二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害气体或烟尘的治理是否达标,建议环保部门使用经过国家计量院认证合格的气体检测仪。
气体检测仪常见问题及解决方法 |
新购的仪器,客户往往比较好奇:这东西真有那么神奇吗?于是带着疑问,匆匆拿到现场检测,想试探个究竟。但是,结果却不尽人意,出现无法开机、数值跳动差值大等等诸多现象,那么此时,您千万不要着急,先慢慢阅读以下几个常见的问题及解决方法吧。 1.仪器开不了机
先用充电器插上充电,然后开机,如果用插上充电器能开机,可能是没有电了,可以充电一段时间再试下; 2.仪器开机后数值不稳定,乱跳,波动很大
以下几点要考虑:
3.仪器开机后,不管怎么通入气体,都没有任何反应,一直显示0或者满量程
4.如果仪器通入气体后,显示的数值偏小,或者离用户的目标浓度值差距很大 质量的概念应包括生产产品质量、安装质量和服务质量。其中,服务质量将伴随产品使用终身。在市场经济蓬勃发展的今天,我们保证每一位用户在我们这里都会得到令您满意的服务. |
市场的目光再次聚焦到节能环保领域,3万亿“盛宴”正式开启。
据中国政府网7日报道,国务院日前下发《“十二五”节能减排综合性工作方案》。作为经济结构调整、产业升级和社会转型的重中之重,未来5年,我国节能减排的力度更大、标准更高、相关促进措施也更有力。
这份长达约一万字的工作方案包括50条具体要求,涉及12个方面,涵盖节能减排总体要求和主要目标、强化节能减排目标责任、调整优化产业结构、实施节能减排重点工程、推广节能减排市场化机制等。
根据《工作方案》确定的总体目标,“十二五”期间,我国在单位国内生产总值能耗、化学需氧量、二氧化硫、氨氮和氮氧化物排放量方面,均较“十一五”期间有显著下降。
指标更硬,市场空间也更大。据业内人士测算,到2015年,我国节能环保产业总产值将超过3万亿元。
节能目标挂钩地区考核
坚决防止前松后紧
一提节能减排,诸多企业直呼伤脑筋,去年拉闸限电“一刀切”的场景仍历历在目。
这一次,国务院在下发的《工作方案》时明确提出,坚决防止出现节能减排工作前松后紧的问题,并特别强调了“问责制”,即把节能减排的完成情况与领导干部的综合考核评价挂钩。
而从具体目标看,无论是国内生产总值能耗还是二氧化硫和氮氧化物排放量,“十二五”均较“十一五”显著下降。
《工作方案》明确,到2015年,全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算),比2010年的1.034吨标准煤下降16%,比2005年的1.276吨标准煤下降32%。“十二五”期间,我国将实现节约能源6.7亿吨标准煤。
2015年,全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨,比2010年的2551.7万吨、2267.8 万吨分别下降8%;全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨,比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降 10%。
然而从“十二五”开局之年的情况来看,想要达标并不容易。
环保部副部长张力军此前表示,从环保部对今年1-4月全国主要污染物减排情况的调研来看,节能减排并不乐观。
工信部统计数据也显示,今年以来高耗能行业仍保持较快增速,一季度六大高耗能行业增加值增长12.2%,比去年四季度加快2.6个百分点,回升幅度明显快于整体工业水平。淘汰落后产能任务依然艰巨。
为了有效推进目标的实施,《工作方案》特别明确,要合理分解节能减排指标,综合考虑经济发展水平、产业结构、节能潜力、环境容量及国家产业布局等因素,将全国节能减排目标合理分解到各地区、各行业。
总而言之,各地方和部门必须明确目标责任,狠抓贯彻落实,确保实现“十二五”节能减排目标。
财税金融全方位支持
推进价格和环保收费改革
为实现“十二五”节能减排目标,政策有“压”也有“保”。
在抑制高耗能、高排放行业过快增长的同时,我国将推进价格和环保收费改革、完善财政激励政策、健全税收支持政策、强化金融支持力度,进一步完善有利于节能减排的经济政策。
另据知情人士透露,接下来将有一系列涉及节能减排的重大政策陆续出台,相关部委还将编制节能产品目录,完善节能产品认证制度和节能产品政府采购制度。
《工作方案》明确,要推进价格和环保收费改革。理顺煤、电、油、气、水、矿产等资源性产品价格关系。推行居民用电、用水阶梯价格。完善电力峰谷分时电价政策。深化供热体制改革,全面推行供热计量收费。
对能源消耗超过限额标准的企业和产品,实行惩罚性电价。严格落实脱硫电价,研究制定燃煤电厂烟气脱硝电价政策。进一步完善污水处理费政策,研究将污泥处理费用逐步纳入污水处理成本问题。改革垃圾处理收费方式,加大征收力度,降低征收成本。
在财税、金融支持方面,落实国家支持节能减排所得税、增值税等优惠政策。积极推进资源税费改革,将原油(89.92,0.58,0.65%)、天然气和煤炭资源税计征办法由从量征收改为从价征收并适当提高税负水平,依法清理取消涉及矿产资源的不合理收费基金项目。
积极推进环境税费改革,选择防治任务重、技术标准成熟的税目开征环境保护税,逐步扩大征收范围。
《工作方案》还强调,要加大各类金融机构对节能减排项目的信贷支持力度,鼓励金融机构创新适合节能减排项目特点的信贷管理模式。
分析人士指出,节能减排在促进我国产业升级、经济和社会转型的同时,也为众多行业带来了重大的发展机遇。
山东新泽仪器有限公司注册于山东济南市,是一家集气体分析仪器、环保监测设备及配套零部件产品研发、生产、销售及售后服务为一体的高科技企业。 公司主要产品有氧分析仪系列、露点仪系列、氢气分析仪系列、红外线分析仪系列、气体报警仪系列等,同时过程分析系统有CEMS烟气连续监测系统、脱硫脱硝烟气分析系统、窑炉气体分析系统、冶金行业气体分析系统、煤化工分析系统、水泥窑气体分析系统、焦炉煤气氧分析系统、化工行业气体分析系统、空分行业气体分析系统、化学制药气体分析系统等。同时代理英国仕富梅、日本富士电机、德国西门子、西克麦哈克等一线品牌的气体分析仪产品。 拥有一支长期从事在线气体分析仪器、过程分析预处理装置研究开发具有丰富经验、有理想、有技术的专业队伍。尤其是在过程分析仪器在高温、高粉尘、高湿度、高腐蚀等恶劣工况条件下的取样预处理方面的关键技术,我们成功研发出新一代的TK系列产品,广泛应用在水泥、冶金、锅炉烟气、脱硝、脱硫、制药、化工、环保、石化、煤气等行业,并取得了良好的使用效果,得到了客户的一致好评
创新:持续的产品创新与改进是我们永恒的主题
客户的需求就是我们创新的源泉,就是我们创新活动的动力所在。创新不是一蹴而就的,是需要艰苦奋斗的努力才能实现的。公司聚集了一批气体分析仪行业的专家,组建了一支专业的研发团队,引进、吸收、消化国内外先进的技术,提升国内生产水平比较落后的现状。
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