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1、冷-干直接抽取法CEMS冷凝器的选型（南京埃森环境技术有限公司）1. 前言近5年来，在我国已安装的气态污染物CEMS中，直接抽取法大抽取和热-，最直接u堵塞、泄漏、管线吸附以及冷凝水的吸收都可能造成测量误差。具体到某一个污染源工况条件，某一个型号的CEMS其设计、安装和调试程序也不尽相同。目前，大部分冷-干直接抽法取样技术对解决高温高浓度so2基本可以胜任。下一步冷-干直接抽取法CEMS所面临的最重要问题为:该技术在面对湿法脱硫后的高湿、低浓度SO2，应如何准确、客观地反应污染排放现实。典型的冷-干直接抽取法包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等部分。其中除湿系统的主要作用是将烟气中
2、的水蒸气去除，目前采用的最常见的是冷却除湿方法。冷却除湿要求快速将水蒸气冷凝，以免烟气和冷凝水接触。为避免冷凝水结冰，其冷凝温度大多控制冷（帕I相关的报冷却方式成液态水从而脱除大部分水分，一个成功的烟气冷凝器适用于一定的样气流量和烟气含湿量，能够迅速将冷凝水从气流中分离出来，经过冷凝器处理后的样气是冷的和干燥的，在经过升温后进入分析仪表进行测量。主要的难题在于上述除水的过程中如何并尽可能减少冷凝水与干燥后气体的接触，从而保证烟气除水后出口露点的稳定、减少SO2组分被冷凝液吸收而造成组分丢失。在设计不良的烟气冷凝器，经过除湿的干燥气流与的冷凝液接触时间过长，或者不能迅速地将冷凝水从气流中分离出来
3、，况都造成SO2等可气体吸收的大。测气体浓度响更为明显。出烟气冷凝器脱水，出一解决下一浓度so2,一个合理科学的解低如低于00,吸收对测量的结应如何准确、客观地反应污染排放现实问题决方案。2. 冷凝器的两种制冷方式样气冷却降温除湿的方法一般为压缩机制冷和半导体制冷两种方式，压缩机冷却的原理和电冰箱完全相同，如图所示，制冷剂蒸汽经压缩机压缩后，在冷凝器中液化并放出热量，进入干燥器脱水，毛细管的作用是产生一定的节流压差，保持入口前制冷剂的受压液化状态并使其在出口释压膨胀汽化。制冷剂在汽化器中充分汽化并大量吸热，使与之换热的样品冷却降温。压缩机冷却器的一般包括压缩机制冷装置、温控装置、制冷腔体、热交
4、换管、有时采用两级热交换管在两极热交换管一个采样泵，从一级热交换管加压级热交换管传送样气，样气在压力下，水分子从液体表面逃逸蒸发更为困难，比在大气压力下冷凝除湿效果更好，这种增压会使气体的含水量降得更低。一现：一型和一型体用体接并通以电流，形成冷热端，电流越大，温差越大，调节电流大小即可控制制冷温度，优点是外形尺寸小、维护简单、在环境温度不高的情况下容易实现较低的制冷温度，在温度升高到35度以后制冷效率直线降低，成本较高。3. 冷凝器的制冷能力要根据处理的烟气入口温度、含湿量和流量合理选择冷凝器的制冷能力，要保证制冷能力大于所需的处理样气热量，冷凝器的制冷温度。UP1|口龙不|.q嶽flF冲腐
5、点iiiihH一一级出口鳶点Tdl越出口薛点Td230120300就竝何L/IJL-r1|丸口爲處为阮临4；同沆於F删审出口30i；ii-敲出I底点mi创出；雄点1.L説亦MI-冷凝器冷凝器人口需戌为甜匕不同虢.盘卩胯斷幽出口碗戍对比0能力可以采用以下几个衡量指标：冷却温度：冷凝器设定的温度一般为3-5,实到的温度是冷却温度，冷却温度与冷凝器的制冷容量、控制方式和环境温度有关，环境温度高冷却温度高，是高于0C以上，致半导体制冷方式的性能快速下降，甚至使冷却温度无法达到设定一般会比温度的关，流量的对不同品牌的双热交换管冷凝器是存在明显的变化的。C冷凝器冷凝器）温度稳定性：在设定温度下，实际冷却温
6、度的波动制冷原理、控制方式和环境温度影响，温度波动范围过大（如采用关式控制压缩机的工作状态，会带来明显的温-周期性、锯齿型波动）：直4接影烟气出露上温1-度厶厶定4.冷凝凝冷冷定分关键，直接影响干基测量结果，建议要定在C（00以下出口露点直接关系干基测量的基数高低,参见下表：出露点体分对含湿量3-3C7,5645.564C8,1225.975C8,7166.406C9,3486.877C10,0207.358C10,7387.87表12）脱水率：为了便于衡量不同冷凝器的脱水能力，在个脱水率的概念，并提出脱水率的计算公式：脱水（0-）000%入烟气露点0（脱水前的烟气含湿量）出烟气露点（脱水后的
7、烟气含湿量）3）冷凝器的脱水效93见下图：3）冷凝器的脱水效933）冷凝器的脱水效93流量为2L/min，入口露点45C时，各冷凝器的脱水率对比图3）冷凝器的脱水效933）冷凝器的脱水效9396%94.04%90.49%几78%71%3）冷凝器的脱水效9394%86.58%92%90%87.49%3）冷凝器的脱水效93百分比（）88%86%84%82%80%78%A84.47%J1J2J33）冷凝器的脱水效93冷凝器类型3）冷凝器的脱水效933）冷凝器的脱水效93同一工况下了不同冷凝器的脱水3）冷凝器的脱水效933）冷凝器的脱水效93流量为2L/min时，各冷凝器的脱水率ABCDJ3不同湿度的
8、情况下不同品牌脱水率的3）冷凝器的脱水效933）冷凝器的脱水效93从上图可以看出：3）冷凝器的脱水效933）冷凝器的脱水效93）不同品牌的脱水烟气入口露点的增大而提高，呈现的正相关关系冷凝器冷凝器2)脱水率低于90%出口露点偏高，进入分析仪表的冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器低于90%。烟气含湿量偏大，不仅影响测量结果，也容易因烟气凝结而腐蚀仪表；3)建议冷凝器的脱水率作为必要的技术指标，脱水效率建议不使用温度,结露的温度表应为实际检测结果参见下图：对含湿量3、体分。如烟气入口的含湿量参见下表2：入露点体分比vol%对含湿量330C4.4%23.340C7.88%40.550C13.9%67.760C
9、24.6%109.370C44.6%170.980C88.1%259.6为了直观体现上述指标，根据所测试的来自国内外的几款冷凝器1）冷凝器第一级脱水后出口露点是偏高的，并不太稳定，经过第二级脱水后出口露点温度比较理想，波动范围也明显变窄；2）冷凝器脱水后的出口露点或者说残余含湿量，在第一级脱水时随着入口的烟气含湿量升高而明显变高，再经过第二级脱水后烟气的含湿量大部分均趋于稳定；3）综上所述，建议冷凝器一般选择两级脱水比较理想。5.冷凝器的制冷能力与脱水效果制冷能力首先需要满足工况条件的要求，在制冷能力一定的情况下，烟气的温度、湿度、流量影响脱水效果，一般情况下三者越高脱水效果越差，在制冷能力一
10、定的情况下，可以适当选择降低温度或流量提高脱水效果，但要综合考虑所带来的负面影响。1）降低温度一般从采样器-伴热线-冷凝器整个流路过程会出现3-5个可能的降温点：.采样器：外置于烟道外侧，通过一根采样探管将烟道内的烟气采出，在此过程由于烟道壁、保温层或安装法兰、安装探管或采样器-rlrXra/=、凝而本身加热不良产生烟气温度下降，一旦温度接近或低于烟气露点回下降，一的露点会3.风冷或自然冷却：采用风冷的方式强制降温，一般会将温度降低到0C以下，到0,个过程最易结露成液态水,也直接烟气so2于水造成so2分。在冷却能力一定的情况下通过温度降低是一个有效提高脱水效的方法，需要在保证温降低的过程不要
11、低于烟气的露点温度，要止温度降低过程产生的组分丢失。2）降低采样流量可以有效减少单位时间内通过冷凝器处理的烟气总量，从而在冷却能力一定的情况下提高脱水效果。但需保证采样克服烟道负压和采样管的，仪表的最少用气量，CEMS系统的应速度。在满足上述条件下，建议尽量减少采样的流量5.脱水效率与出口露点温度脱水效并咼，过低定不行，过咼能，也成本较高，说明选型不合理。出口露点温度要满足要求的条件下，波动越小越稳定，性能越，但不能简单的用冷凝器温度取代露点温度，这是十分关键的。出露点温度低于C，动于。C。6冷凝器SO2组分去失率so2分：冷凝器的so2分直接关系到分测量的结，SO2分一般不大于2%。SO?分
12、（-2）00%:冷凝器入烟气so2的浓度2：冷凝器出烟气SO2的浓度冷凝器的性能主要集中在被测气体组分在冷凝液中的吸收问题上，设计不良的系统中，经过除湿的干燥气流与收集起来的冷凝接触时间过长，或者不能迅速地将冷凝水从样气气流中分离出来况都会造成可溶性气体被吸收的大，测气体浓度低于100)吸收对测量结果的影响更为现00-000浓度的so，在烟气冷凝器中的so?，损失量随着气体湿度增大，下图：J体与冷凝管的结lu.pl.Ii卜，付对比凶-A冷凝器E冷凝器J冷凝闕含水IPPMVCVol%)52SO?不同冷凝器的分流量为2L/min，含湿量为llVol%时，冷凝器入口S02含量40PPM时,各冷凝器的
13、SO2损耗率对比图35%30%25%20%百分比（）15%10%5%0%低浓度0的量烟气湿度的、o2浓度的降低、冷凝器的冷凝30.31%5.02%1.68%2.76%4.35%1.18%4.69%DJ1J2J3冷凝器类型S02不同冷凝器的S02温度的降低而增大，需要通过合理的设计配置不同材质结构的热管，尽可能减少烟气与冷凝器中液态水的接触时间和接触面积，降低S02分下为不同冷凝器的脱水和S02分的：C冷凝器的脱水率和组分丢失率流量为2L/min下，入口露点45C(10.5Vol%)J冷凝器出口露点与SO2含量对比图)%(比分百75:71000000000000987654321脱水率SO2丢失率:590:10:3:05:0790:11:13:1571:19:2
