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1、低浓度，高湿度，低烟温，高腐蚀 解决方案 2 A.稀释探头 B.仪表气处理单元 C.烟气分析仪 D.探头控制器 E.校准钢瓶 F.数据采集装置 C D A B E F 稀释法CEMS气态污染物子系统组成(1个测点的配置 ) 3 烟气条件所带来的问题 烟气条件技术关键 低浓度（SO2 35mg/M3, NOx 50mg/M3）要求系统精度更高 湿度高，温度低防止烟气凝结，对于直接抽取法CEMS 而言，要求更强的制冷能力、排水能力 腐蚀性强材质要求高 4 传统直接抽取法（冷干法）需解决的问题 制冷器 产生冷凝水，对SO2有吸收作用，导致误差 NDIR分析仪的量程 最低量程100或150ppm（约3
2、00mg/M3） 5 解决方案 问题：对低浓度气态污染物监测，通常直接抽取法CEMS受方法限制， 最低量程的误差难以满足精度要求。 解决方法：稀释法CEMS对低浓度气态污染物监测，比直接抽取法 CEMS有更好的精度。主要从以下几个方面保证系统的准确性： 保证恒定的稀释比例 高精度的分析仪 系统校准 6 稀释抽取法的理论基础音响小孔 d l 几何特征： 音响小孔的直径远远大于孔的长度,或孔的长 度远远小于孔的直径。 流体特性： 当小孔两端的压力差大于0.46倍以上时, 气体流经小孔的速度主要取决于气体分子流 经小孔时的速度（即：当地音速）， 而与当 地温度、与小孔两端的气压变化无关。（即 ，产生
3、恒流）。 L P 0.46 7 Thermo的探头采用独特的音速小孔设计。当音速小孔两端的压差大于 0.46倍时，即产生恒流。 烟道内稀释系统稀释比在1:10到1:250之间，烟道外稀释系统稀释比在 1:16到1:175之间。 粗过滤器 临界小孔 稀释气管线 校准气管线稀释样品管线 文丘里管 喷嘴 玻璃丝绵过滤器 真空测量管 200型CEMS系统稀释比 8 音速小孔 9 烟道内稀释探头和烟道外稀释探头核心 烟道内稀释探头的稀释核心完 全置于烟道内，稀释点的温度压 力和烟道内的温度压力是一致的 。 烟道外稀释探头的稀释核心置 于烟道外，烟道内的高温不会对 稀释核心造成影响，同时稀释核 心仍然要加
4、热到140，以保证烟 气内水分不析出。 10 稀释系统稀释探头 11 稀释探头-PRO2001WHP烟道外稀释探头 PRO2001WHP 烟道外稀释探头，法兰安装， 最高耐温538C 烟道外湿基稀释 探头 适用于高粉尘、高温环境 加热套管适用于高湿度环境 12 PRO2001WHP 取样模式 高尘环境中CEMS的应用PRO2000W 烟道外稀释探头核心采样模式示意图 13 PRO2001WHP 吹扫模式 From Purge Valve 高尘环境中CEMS的应用PRO2000W 烟道外稀释探头核心吹扫模式示意图 14 PRO2001WHP 校准模式 From Calibration Valve
5、 高尘环境中CEMS的应用PRO2000W 烟道外稀释探头核心校准模式示意图 15 Thermo的稀释法CEMS中，配备了专用的空气净化系统。空气净化系统 可对用户提供的仪表用压缩空气进行再次除尘、除水、除油、 去除SO2 和NOx处理。 如系统需要对CO2浓度进行监测，则可配备专用的CO2装置。 经过空气净化系统处理后的仪表用压缩空气，露点为-30C 到 - 40C ， 压力620 68 KPa。此指标将保证稀释系统的精确运行。 稀释法空气净化系统 16 Thermo的稀释系统可在预先设定的时间间隔内，自动或手动对仪器的零点 及跨度进行系统校准。 系统校准是将校准气注入到探头顶部，对系统的所
6、有部件包括探头过滤 器、采样管线、探头控制器以及分析仪器进行校准，这种系统校准方式与 直接采样系统所采用的只对分析仪器进行的部分校准具有本质的区别，是 美国EPA唯一认可的校准方式。 稀释法系统校准 17 43i SO2 Analyzer 43i型二氧化硫分析仪 美国环境保护总署认证 专利脉冲荧光原理 标准量程50,100,200,500ppb, 1,2,5,10,20,50,100ppm 最低检测限: 0.5 ppb 响应时间: 80 秒达到满量程的95% 线性: +/-1% 18 脉冲荧光法原理: 用波长190-230nm紫外光照射样品 ，则SO2吸收紫外光产生能级跃迁， SO2从基态变为
7、激发态，即： SO2hv1SO2* 激发态SO2*不稳定，瞬间返回基态 ，发射出波峰为330nm的荧光，即 SO2*SO2hv2 产生荧光的强度和SO2浓度成正比， 用光电倍增管及电子测量系统测量 荧光强度，即可得知SO2的浓度 43i SO2 Analyzer 19 PHOTO MULTIPLIER TUBE U.V. LIGHT SOURCE REFLECTIVE BANDPASS FILTERS CONDENSING LENS RELAY LENS CIRCULAR BAFFLE REACTION VOLUME BANDPASS FILTER PHOTO- DETECTOR ELECTR
8、ONICS 43i SO2 Analyzer 20 二氧化硫分析仪美国市场排名 二氧化硫分析仪美国市场排名 Top Five SO2 Manufacturers (Source of Data, EPAs 2nd Quarter 2006 EDR Database “Total 1,134 SO2 Analyzers”) SO2 制造商前5名排名（数据来源：EPA 2006年2季度EDR数据库 SO2 分析仪总数1,134台） Thermo Fisher Scientific 785 analyzers 69.2% Teledyne/Monitor Labs/API 257 analyzers
9、 22.6% Forney/Anarad/CSI 30 analyzers 2.6% Ametek/Western Research 22 analyzers1.9% Siemens14 analyzers 1.2% Total 97.5% 43i SO2 Analyzer 21 42i型氮氧化物分析仪 美国环境保护总署认证 化学发光原理 标准量程: 50,100,200,500ppb, 1,2,5,10,20,50,100ppm 最低检测限: 0.4 ppb 响应时间: 40 秒达到满量程的95% 线性: +/-1% 42i NO/NOx/NO2 Analyzer 22 化学发光法原理： 当
10、样品中的NO与O3混合时，生 成激发态的NO2与O2。激发态 NO2在返回基态时发出红外光。 NOO3NO2*O2 NO2*NO2hv 该反应的发射光谱在600 3200nm范围内，最大发射波长 为1200nm。 3NO2 M 325C 3NOMoO3 反应发射光谱在4001400nm范 围内，峰值波长为600nm。 42i NO/NOx/NO2 Analyzer 23 采样泵 干燥空气 过滤器 样品气 毛细管 C NO (NO 模式) 模式 切换电磁阀 NO2 - NO 转换炉 (NOX 模式) 压力传感器 流量传感器 NC 电子线路 反应室 PMT O3发生器 毛细管流量传 感器 过滤 4
11、2i NO/NOx/NO2 Analyzer 24 氮氧化物分析仪美国市场排名 Top Five NOx Manufacturers (Source of Data, EPAs 2nd Quarter 2006 EDR Database “Total 3,491 NOx Analyzers”) NOx 制造商前5名排名（数据来源：EPA 2006年2季度EDR数据库 NOx 分析仪总数1,491台 ） Thermo Fisher Scientific 2,155 analyzers 61.7% Teledyne/Monitor Labs/API 578 analyzers 16.6% Rose
12、mount 434 analyzers 12.4% Horiba 87 analyzers 2.5% Forney/Anarad/CSI 84 analyzers 2.4% Total 95.6% 42i NO/NOx/NO2 Analyzer 25 解决方案 问题：烟气温度低、湿度大，烟气易凝结，进入CEMS的烟气由于凝 结将导致组分浓度改变；并导致部件易损坏，部件防腐要求高；直抽 法所需的冷凝器、蠕动泵工作负荷高，系统维护量大。 解决方法： 稀释。 无需伴热管线 无需采样泵 无需制冷器 更清洁的样气，无需高防腐 26 稀释烟气后对样品中水分的影响 稀稀释释释释后含水量后含水量对应对应对应对
13、应 的露点温度的露点温度应应应应低于当地极端最低温度低于当地极端最低温度 27 稀释系统使样品露点大大降低，因此在多数环境下，无需对采样管线进 行全程跟踪加热。所以，连结采样探头和分析仪器的采样管线是无需加 热型的。 稀释系统的采样管线由四根聚四氟乙烯管组成，其中两根分别用于往采 样探头输送校准气和稀释空气，一根用于往各种分析仪器输送稀释后的 烟气样品，另一根用于探头部分的真空度监测。所有采样管线除真空管 线外都是正压，可以避免由于气体泄漏所引入的误差。 稀释采样法在样品的采集和传输过程中，不象非稀释采样法那样需要采 样泵及若干个流量控制阀，从而减低了购买和运行维护成本，而且减少 了故障隐患。
14、 采样管线距离可达100米。 稀释法的采样管线 28 解决方案 问题：烟气腐蚀性高 解决方法： 探头所有暴露在烟气中的部分，采用的是精心选择的耐热耐蚀的铝铬 镍合金Inconel600,镍基铝合金Hastelloy C276或不锈钢304pyrex玻璃 等材料，以避免探头在烟气中被腐蚀。 稀释后的样气无需高防腐 29 稀释法与直抽法的对比 稀释法直抽法（冷干法） 采样方法 通过零气发生装置把仪用空气中的SO2、NOX、 CO2、水蒸汽、以及需要测量的相应成分去 除掉，作为稀释气（零气），由稀释采样探 头将烟气按一定比例稀释采样后，引入分析 单元 由加热采样探头抽取烟气，经除尘，由伴热管线 （防止水分凝结）送至仪表柜，仪表柜内设有 小型冷凝器，在很短时间内把样气中的水分除 掉。无水分样气送至分析仪 分析仪采用单组分分析仪采用多组分分析仪 技术关键点控制稀释比例水分凝结、堵塞 30 稀释法与直抽法的对比 特点 将烟气稀释，降低了样品中的烟尘含量和气体污 染物浓度，降低了系统的维护工作量 烟尘含量、污染物浓度都比较高，系统维护工作量 大 样气腐蚀性低，部件运行寿命长样气腐蚀性强，部件运行寿命短 样气含尘量低，彻底解决了烟尘堵塞的问题烟尘含量高，易堵塞，探头维护工作量大 样气水分含量低，没有水分凝结问题必须防止水
