根据《固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ/T76),按超低排放限值计算,SO2和NOX量程应不大于175mg/m3和250mg/m3[3]。 从表1和表2可以看出,传统非分散红外吸收法分析仪SO2和NOX的最小量程分别为286mg/m3和308mg/m3,不能满足超低排放污染物在线监测的要求。
非分散紫外吸收/差分法分析仪的最小量程满足HI/T76标准要求,但CEMS系统的整体性能不但与分析仪本身性能有关,还受烟气预处理系统性能的影响。预处理部分的比较将在后文专题论述。
从表1和表2还可看出,紫外荧光法和化学发光法测SO2和NOX的最小量程可达到0.1mg/m3,检出下限极低。紫外荧光法和化学发光法是分子发光气体分析技术,属于ppb级的气体分析技术。该种技术以分子发光作为检测手段,具有灵敏度高、选择性好、试样量少、操作简便等优点,已在生物医学、药学以及环境科学等方面广泛应用,也是EPA(美国环境保护署)认证中明确推荐的SO2和NOX浓度监测技术。该技术采用抽取稀释法(常用稀释比为100:1)对烟气进行预处理,避免了烟气水分、烟尘对测量的影响,在超低排放烟气监测上具有较好的适应性。
3.2 烟尘监测技术的比较
几种主要烟尘测量技术的简单对比表见表3。
表3 几种烟尘监测技术CMES主要参数的对比表
在火电厂超低排放改造中,烟尘浓度一般要达到10mg/m3以下。尤其以湿式除尘改造为主要技术路线的烟气中水分含量较大,给烟尘的准确监测带来挑战。在实际应用中一般是将烟气等速抽取,经升温加热使水分雾化不出现液滴,再通过光散射等低浓度测量方法进行测量;另一种是将烟气等速抽取,将加热干燥的空气与其按一定比例混合稀释,从而降低烟气中的水分含量,再通过光散射等低浓度测量方法进行测量,结合混合气体的稀释比计算出烟尘浓度。这种方式采用低浓度测量原理,优化了烟气采样和预处理,有效解决目前超低排放改造中高湿低浓度烟尘在线监测的问题,在湿式除尘后已有广泛应用。
3.3 烟气预处理技术的比较
火电厂实施超低放改造后,烟气污染物浓度大幅降低,在线监测的适应性取决于系统的检出下限,而CEMS的检出下限受分析仪本体和烟气预处理装置两部分制约。在实际应用的烟气预处理中,直接抽取+冷干法占70%,均采用冷凝除水技术。该技术在冷凝过程中,冷凝水会吸收携带部分SO2和NOX,以致在超低浓度工况下的监测数据严重失真甚至无检测数据,不能满足HI/T76标准的技术要求。表4为不同水分含量下不同预处理方式对SO2测量影响的实验对比表。
表4 各种烟气除水技术实验对比表
注:标气SO2浓度500ppm,样气温度120℃,测量数值单位ppm。
从表4可看出,水分含量越高对测量结果影响越大,其中渗透膜除水技术对SO2测量的影响远小于其它除水技术,其除水效果优于其他技术。也可由此而知,在直抽法采用紫外吸收/差分法分析仪时,应同时选用除水效果更好的烟气预处理技术,否则监测数据可能严重失真甚至检测不出数据。