章稀釋式CEMS

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本章主要內容

2.1稀釋采樣系統(tǒng)

2.2分析系統(tǒng)

2.3分析系統(tǒng)2重點與難點重點：稀釋抽取式CEMS的基本構成及特點、稀釋抽取式CEMS所采用分析儀的基本分析原理。難點：稀釋抽取式CEMS的基本構成、稀釋原理及分析原理。3稀釋式CEMS

稀釋抽取式系統(tǒng)在采樣探頭頂部，通過一個音速小孔進行采樣，并用干燥的儀表空氣在探頭內部進行稀釋，然后將稀釋后的樣氣送人分析儀進行分析分(析流程見右圖2-1)。由于樣品氣進入分析儀之前未經除濕，因此稀釋抽取式CEMS的測量結果為濕基濃度。

42.1稀釋采樣系統(tǒng)2.1.1稀釋比2.1.1.1稀釋比計算公式稀釋比=(Q1+Q2)／Q2Q1是稀釋氣流量(升／分)，其值可以由操作者調節(jié)，稀釋比可以在一定范圍內改變。將經稀釋的樣品(Q1+Q2)經采樣管線送至煙氣檢測儀。52.1.1.2計算確定稀釋比采樣系統(tǒng)的稀釋比必須滿足兩個標準：第一個標準使用的監(jiān)測儀的測量范圍應與實際抽取的樣品的預計的濃度(稀釋后)一致。例如，預計煙氣中SO2最大濃度為560mg／L。SO2監(jiān)測儀的測量范圍為o～10mg。因此稀釋比為560/10=56/1。稀釋比應保證在最低環(huán)境溫度下采樣管線不會結露。第二個標準應取得以下系統(tǒng)參數(shù)：最低環(huán)境溫度；實際煙氣的水蒸氣百分數(shù)含量最大值。6計算確定稀釋比按表2-1找出最低溫度，并讀出相應煙氣的實際水蒸氣百分含量。

例：給出以下參數(shù)

a．最低環(huán)境溫度如5℃；

b．實際煙氣的水蒸氣最大百分含量為24％。

5℃，1×10000Pa時水蒸氣百分含量為24/0.396(假設稀釋管線的壓力)。計算出最小稀釋比為24／0.396—61:1。應選擇標準1和標準2得到的最大稀釋比以滿足分析儀。各種臨界小孔的平均稀釋比由表2-2給出。

72.1.2稀釋原理

音速臨界小孔采取耐熱玻璃和陶瓷材質，小孔前端由石英過濾棉過濾，并經過陶瓷孔板到達小孔。小孔的長度遠遠小于孔徑，當小孔兩端的壓力差大于0.46倍以上時，氣體流經小孔的速度與小孔兩端的壓力變化基本無關，而只取決于氣體分子流經小孔時的震動速度，即：產生恒流。實驗室的實驗表明：當稀釋探頭的真空度大于13inHg(約合44kPa)時，在絕大多數(shù)煙道條件下都能滿足音速小孔的恒流條件。82.1.3采樣探頭

2.1.3.1煙道內稀釋探頭煙道內稀釋探頭采樣流量通常為0.1L／min，而直接抽取式探采樣流量大約3.5L／min，因此稀釋法探頭過濾器堵塞的壓力較小。為保證恒定的稀釋比，采樣探頭使用音速小孔。當系統(tǒng)能夠滿足設定的最小真空度要求時，音速小孔兩端的壓差將大于0.46倍，此時通過音速小孑L的氣體流量將是恒定的，溫度壓力的變化將不會影響稀釋比。根據(jù)試驗研究，煙道內壓力變化87mm水柱影響濃度變化1％；溫度變化28c影響濃度變化1％。理論上，臨界小孔的下游絕對壓力與上游絕對壓力之比小于或等于0.53時會產生臨界流速，通過小孔的體積流量與上下流壓力無關，只由氣體速度決定，接近聲速。

9煙道內稀釋探頭

煙道內稀釋探頭完全暴露在煙氣中的部分，需選用耐熱耐蝕的鋁鉻鎳合金In—conel600，鎳基鋁合金HastelloyC276或不銹鋼304pyrex玻璃等材料，以避免探頭在煙氣中被腐蝕。臨界小孔由硼硅酸鹽耐熱玻璃制成，最高工作溫度可達750oF(約399℃)。小孔的前部裝有一個由高純度石英纖維制成的精細過濾器(圖2-2)，過濾器被包裹以防過濾材料開縫。探頭的取樣動力來自文丘里管，一定體積的壓縮空氣(一般是每分鐘3～7I。)通過尖噴嘴吹進文丘里管，造成真空。102.1.3.2煙道外稀釋探頭

煙道外稀釋探頭(圖2-3)工作原理與煙道內稀釋探頭相似，均采用臨界小孔。不同之處在于，煙道外稀釋探頭將臨界小孔、文丘里管都設計在煙道外，同時增加了旁路抽氣泵(另外一個更大的文丘里管)，旁路抽氣泵將煙氣以1.5～5L/min的流量吸入到樣氣室，然后由主文丘里管吸入臨界小孔，完成稀釋采樣。

112.1.4采樣管線

稀釋系統(tǒng)的采樣管線由四根聚四氟乙烯管組成，其中兩根分別用于往采樣探頭輸送校準氣和稀釋空氣，一根用于往各種分析儀器輸送稀釋后的煙氣樣品，另一根用于探頭部分的真空度監(jiān)測。所有采樣管線除真空管線外均為正壓。由于樣品經過干燥空氣稀釋，因此稀釋法采樣管線玉需進行全程或任意一段距離的保溫。

122.1.5稀釋空氣凈化系統(tǒng)

稀釋空氣和零點校準氣采用除塵、除水、除油，以及必要時除CO2和濃度過高的空氣本底中的SO2和NOx的儀表空氣，它應該是干燥的，露點為-30~-40℃，壓力（620±68)kpa。

132.2分析系統(tǒng)2.2.1SO2氣體分析儀原理稀釋抽取式SO：分析儀基本采用紫外熒光法。用波長190～230nm紫外光照射樣品，則SO：吸收紫外光被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，即：SO2+hu1—SO2。激發(fā)態(tài)SO2不穩(wěn)定，瞬間返回基態(tài)，發(fā)射出波峰為330nm的熒光，即:SO2—SO2+hu2。發(fā)射熒光強度和SO2濃度成正比，用光電倍增管及電子測量系統(tǒng)測量熒光強度，即可得知SO2的濃度(如圖2-4)所示。14SO2氣體分析儀原理152.2.2NO-NO2-NOx氣體分析儀原理

NOx分析儀采用化學熒光法。樣氣經過濾，通過毛細管及模式，閥門分別進入NO2轉換室和反應室，在此室NO與O3反應產生特征熒光，熒光強度與NO濃度成正比，從光電倍增管得到熒光強度信號，從而得出NOx濃度。

NO+O3

一NO2*+O2

NO2*一NO2+hu

該反應的發(fā)射光譜在600～3200nm范圍內，最大發(fā)射波長為1200nm；

NO2+O—NO+O2O+NO+M—NO2*+MNO2*一NO2+hu

該反應發(fā)射光譜在400～1400nm范圍內，峰值波長為600nm。162.2.3儀表空氣清潔系統(tǒng)儀表空氣清潔系統(tǒng)由過濾器、無熱除水器、SOz/NOx切割器組成(圖2-5)。17儀表空氣清潔系統(tǒng)

無熱除水器現(xiàn)場提供的儀表空氣壓力應大于6kg/cm，這個壓力下的儀表空氣在經過無熱出水器內的過濾器時，水蒸氣被吸附。無熱除水器定期每30秒打開反吹電磁閥，將吸附在干燥器內的水分吹出去，以此連續(xù)給設備提供干燥儀用空氣。

切割器切割器是在存儲罐內填充特定的分子篩、活性炭或過濾物質，以此去除儀表空氣內的SO：和NO。等組分，降低對于測量的影響182.3分析系統(tǒng)

保持現(xiàn)場清潔現(xiàn)場環(huán)境的清潔，可以保證儀器內部清潔。以此，可以延長儀器的使用壽命，