焦?fàn)t煤氣煤氣爐煤氣測氧的含焦油煙氣的樣氣處理的氧氣分析技術(shù)

1   國家長期產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向的啟示

      節(jié)能減排（CDM）和固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測控制系統(tǒng)（CEMS）完全符合國家堅(jiān)定不移的長期產(chǎn)業(yè)政策，發(fā)展空間巨大，持續(xù)時(shí)間很持久，容易鑄就永遠(yuǎn)的朝陽產(chǎn)業(yè)，為在線分析工程的技術(shù)創(chuàng)新提供了絕佳的機(jī)會和舞臺。

2   長期無解的技術(shù)難題

2.1  焦?fàn)t煤氣回收利用中的焦油

      CDM和CEMS項(xiàng)目，不管技術(shù)狀態(tài)如何，都和煙氣以及煙氣的樣氣處理緊密相關(guān)。其中最突出的應(yīng)用項(xiàng)目是焦?fàn)t煤氣回收：焦?fàn)t煤氣發(fā)熱量為17500KJ/m3左右,每煉一噸焦炭，產(chǎn)生430 m3焦?fàn)t煤氣，其主要成分：55％H2 , (10～20%)CO, 10% CH4 。焦?fàn)t煤氣一半回爐燃燒，一半回收利用作為甲醇等化工產(chǎn)品原料或作民用燃?xì)狻Ｃ咳f噸產(chǎn)能焦?fàn)t煤氣回收的效益達(dá)到40萬元。

       煉焦過程會產(chǎn)生大量焦油，焦?fàn)t煤氣需要高壓靜電除焦后才有利用的可能。焦?fàn)t煤氣的分析，不管其目的側(cè)重點(diǎn)如何，樣氣處理都面臨無法有效克服焦油影響的極大困難。

     山東新澤儀器有限公司根據(jù)工藝的特性和焦油本身的特點(diǎn)，專門研制了自動化的水洗焦?fàn)t煤氣后進(jìn)行監(jiān)測的相關(guān)煤氣預(yù)處理裝置，在多個(gè)焦化廠和煤氣發(fā)生爐煤氣測量氧含量的現(xiàn)場使用，取得了不錯(cuò)的效果，型號為TK-6000型在線煤氣氧含量分析系統(tǒng)。

2.2  電廠煙氣脫硫中的焦油

    電廠煙氣脫硫和供熱過程中的煙氣分析（CEMS），有些地區(qū)以重油為燃料，煙氣就會有較嚴(yán)重的焦油污染物。TK-1000型煙氣在線分析系統(tǒng)也充分考慮到各個(gè)工況的差異，專門針對相關(guān)工況在樣氣預(yù)處理中使用三級過濾系統(tǒng)。

2.3  對付焦油的傳統(tǒng)技術(shù)路線

      自上世紀(jì)90年以來，我國焦?fàn)t煤氣在線分析系統(tǒng)，幾乎都是采用英國仕富梅公司蒸汽噴射泵取樣的技術(shù)路線：蒸汽噴射泵取樣后，將焦油汽化后的煙氣傳輸?shù)椒治龉瘢缓笥盟礈旌退鋮s，氣水分離后輸送給在線煤氣氧分析儀檢測分析。

      此技術(shù)路線的致命缺點(diǎn)有二：一是造成SO2 、 CO2 等組分的小比例溶解，造成樣氣一定程度的失真，從而降低了分析準(zhǔn)確度。二是系統(tǒng)的使用壽命無法有效保證。即便仕富梅原裝進(jìn)口的高價(jià)系統(tǒng)（每套40萬元，連續(xù)使用時(shí)間也不到一年就停用，主要故障原因仍然是樣氣中焦油污染物造成的氣路堵塞。

3   在線分析工程技術(shù)核心觀念的轉(zhuǎn)變促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步

 煙氣分析取樣系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步

      傳統(tǒng)的在線分析系統(tǒng)堅(jiān)持“抽取法”的經(jīng)典技術(shù)路線：取樣探頭系統(tǒng)在煙氣取樣點(diǎn)自動連續(xù)取樣后，向后傳輸給儀表控制室的分析柜，在那里對樣氣進(jìn)行各種處理和調(diào)節(jié)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)氣般的高品質(zhì)后，輸送給在線氣體分析儀檢測分析。此方法的局限和缺點(diǎn)是分析柜離取樣探頭遠(yuǎn)，15m甚至30m以上，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，制造成本提高，增加了安裝維護(hù)的困難，降低了可靠性，反應(yīng)速度60s的控制限有時(shí)也遇到挑戰(zhàn)。

     “原位安裝法”的激光氣體分析儀不需要樣氣處理系統(tǒng)，響應(yīng)時(shí)間快速，但是同樣存在不少技術(shù)局限和缺陷：如離線標(biāo)定困難，維護(hù)量大，特別是透射窗的清掃裝置增加了儀器的復(fù)雜性和維護(hù)的不便等，如果清掃效果不到位，必然危及分析儀的可靠性及運(yùn)行質(zhì)量。

     如何集中抽取法和原位安裝法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又盡力避免它們的缺點(diǎn)，顯然幾乎是不可能完成的技術(shù)難題。

     由于技術(shù)的進(jìn)步，觀念的轉(zhuǎn)變，技術(shù)創(chuàng)新的沖動，本文特提出一個(gè)全新的技術(shù)概念，也就是創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一個(gè)新的技術(shù)概念：“原位安裝抽取法”樣氣處理系統(tǒng)，它針對樣氣中的焦油也會特別有效。

     原位安裝抽取法的基本概念是：樣氣抽取和處理都采用規(guī)范的專業(yè)設(shè)計(jì)，有效保障分析儀及系統(tǒng)的壽命和協(xié)調(diào)運(yùn)行，樣氣處理裝置和氣體分析儀組成的在線分析系統(tǒng)就地原位安裝在取樣點(diǎn)處，省掉了取樣探頭與分析柜之間的遠(yuǎn)距離樣氣傳輸，使樣氣處理系統(tǒng)得以簡化和減輕負(fù)荷，以及帶來其它便利條件和優(yōu)點(diǎn)。

4   新系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)思想 

4.1  新系統(tǒng)的構(gòu)成

·  SUV型SO2/NOX 在線分析儀

    采用紫外差分光譜吸收法原理（DOAS），其優(yōu)點(diǎn)是檢測準(zhǔn)確度高，能有效抗非測量組分（如CO2））的干擾。

· “原位安裝抽取法”樣氣處理系統(tǒng)

·  在環(huán)保工程中采用的產(chǎn)品是CEMS系統(tǒng)，即CEMS系統(tǒng)是工程招投標(biāo)的“接口”。

4.2   新系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路

• 取樣探頭不采用易堵塞的過濾器技術(shù)方案，而是采用容易維護(hù)的直通取樣管方式，使樣氣中的各種污染物在取樣口處實(shí)現(xiàn)高效的“物理分離”，使進(jìn)入取樣口的樣氣中污染物減少70％以上。

• 小型分析柜直接安裝在20～30m高的煙囪上，距煙囪墻體約500px。探頭的法蘭直接裝在分析柜后壁上。打開分析柜門即可維護(hù)取樣探頭。

• 因?yàn)榉治鰞x流量為0.1L/min，樣氣處理采用小流量設(shè)計(jì)＜2L/min，（傳統(tǒng)設(shè)計(jì)總流量大多為≥5L/min），樣氣處理的壓力減輕了40％。這就為小型化的樣氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了很有利的條件。盡管如此，因?yàn)闆]有傳輸管路，系統(tǒng)的反應(yīng)速度不會受影響。

•  由于不采用探頭過濾器，那么內(nèi)外吹掃過濾器的反吹柜及PLC程控都可以取消，也就是取消了整個(gè)反吹系統(tǒng)，不但縮小了體積，降低了成本，也大大減輕了安裝、維護(hù)、維修的工作量。

• 小型化、小體積和重量輕的設(shè)計(jì)，降低了20～30m高空安裝設(shè)備的困難。

• 比較容易控制制造成本，為提高系統(tǒng)的品質(zhì)也創(chuàng)造了條件。

• 十分強(qiáng)調(diào)新系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性、可靠性、易維護(hù)性，高端品質(zhì)和優(yōu)良的性價(jià)比。從而提高產(chǎn)品的市場認(rèn)可度和信任度，提高了CEMS產(chǎn)品的競爭力。

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