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超低排放连续监测系统


1、BKS-3000型超低排放在线监测系统
 


BKS-3000超低排放在线监测系统由气体污染物在线监测系统、颗粒物在线监测系统,烟气参数测量系统,设备自动控制系统,数据采集和处理系统,数据传输系统组成,其中气态污染物在线监测系由烟气采样器、高温伴热线、渗透管预处理系统、超低量程气体分析仪组成。系统采用抽取式工作方式,将烟气高温输送到栈房仪表柜中,经渗透管脱水处理,送到超低量程气体分析仪中进行检测。气体分析仪使用的激光器以及精密的电子处理单元远离现场,不受现场环境影响,减少了分析仪的故障率,提高了使用寿命。

检测方法:

Ø  气态污染物浓度:

采样方法:抽取式连续监测

    检测方法:SO2/NO可调谐激光吸收光谱法

                          O2:电化学法

    Ø     颗粒物浓度:

采样方法:抽取式连续监测

检测方法:激光前散射法

Ø     温度检测方法:铂电阻法

Ø     压力检测:压力传感器

Ø     流量检测方法:皮托管法

系统特点:

Ø   渗透管除水:Nafion管脱水避免SO2脱水过程中损耗,使用一组渗透管,仪器分析无需参比气体;

Ø   双量程切换:达标排放时SO2的检测量程使用50mg/Nm3,NO的检测量程使用100mg/Nm3,实现精密检测;锅炉排放异常时自动切换到合适量程对高浓度污染物实时监测;

Ø  烟尘高湿监测:避免液滴对激光的散射作用,影响颗粒物的前散射检测;

                          常规量程与超低量程CEMS比较


常规量程CEMS

超低排放CEMS

烟气采样

高温抽取

高温抽取

烟气预处理

制冷器脱水

渗透管脱水

烟气测量原理

红外相关滤波法

可调谐激光吸收光谱法

仪器特点

适合中高浓度的SO2NO检测,检出限为ppm级,价格便宜

适合低浓度SO2NO的检测、检出限可达ppb级,价格较贵

烟尘测量原理

光闪烁法

激光前散射法

2TDLAS技术优势

TDLAS是(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)是可调谐二极管激光吸收光谱技术的缩写,与传统红外光谱技术不同,其采用的半导体激光光源的光谱宽度远小于特定气体吸收谱线的宽度,避免了背景气体间的交叉干扰。该技术在国外研究较早,广泛应用在大气痕量气体的检测,温室气体通量的监测等方面,是一项成熟应用的技术。

TDLAS通常是用单一窄带的激光频率扫描一条独立的气体吸收线,是一种高分辨率的光谱技术,由于不同气体分子有不同的吸收谱线,它不受其它气体的干扰,这一特性与其它方法相比有明显的优势。由于光源选用中红外激光器,大多种气体在红外区都具有显著吸收的峰,通过更换激光器的型号,很容易将该仪器应用于H20O2HCLH2SHF等多组份检测,实现多种气体同时测量。

                           光谱测试技术对比表


紫外吸收光谱技术

(DOAS)

常见红外吸收光谱技术

(NDIR)

可调谐二极管激光吸收

光谱技术(TDLAS)

背景气体的干扰

利用气体分子的窄带吸收特性,背景气体吸收干扰小

很难高精度地定性定量校正背景气体交叉干扰

利用半导体激光良好的单色性,采用“单线光谱”技术避免背景气体吸收干扰

光源和光探测器稳定性

氙灯脉冲式发光,光源强度的稳定性较差,光谱仪信号受温度影响较大,检测低浓度气体时数据稳定性较差

光源连续发光,光源的稳定性较差,不适合低浓度气体检测

激光器和探测器采用半导体制冷片恒温控制,工作稳定性较好,适合低浓度气体检测

测量精度

配合长光程测量池可以检测较低的气体浓度,但受限于光源的稳定性,检测能力只能达到ppm级。

无法实现几个ppm气体浓度的检测

配合长光程测量池对气体的检测精度达到ppb

传感器价格

光谱仪的价格昂贵

应用广泛,产量较大,价格便宜

激光器价格昂贵

 3、光程测量池


所有利用光谱吸收原理的检测技术都是基于朗伯比尔定律(Beer-Lambert Law),其物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸收物质时,其吸光度与吸光物质的浓度、吸收层厚度成正比,与的强度无关。

式中:

A为吸光度;

T为透射比,是透射光强度比上入射光强度

K为摩尔吸收系数.它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关;

c为吸光物质的浓度;

  d为吸收层厚度,即光程。

    从上面公式中可见,浓度越低的气体,通过的测量池的光程越长,其吸光度就越大,越容易实现精密检测。光程长度成为决定气体检出限的一个关键因素。



系统关键设备介绍


4.1  渗透膜预处理系统


渗透膜预处理系统使用Nafion材料的磺酸基结构,使其对水份有极强的渗透性,一个磺酸基团可以吸附13个水分子。当Nafion管内外存在水蒸汽分压梯度时,磺酸基形成一个离子通道,源源不断地将水蒸汽从内表面输送到外表面,外表面的水蒸汽通过干空气或干燥剂带走。

技术特点

× 抗腐蚀性强

× 选择性好----适用于除NH3外的所有常见气体;

× 除水能力强、效率高,不产生冷凝水;

× 露点温度低至-25℃;

技术参数:

× 最大流量:10L/min.

× 最高含水量:30%

× 最大压力:30psig

× 最低压力:5英寸水柱真空

 

4.2 超低量程气体分析仪

MGA-3000型超低量程气体分析仪是引进国外先进技术,基于可调谐二极管激光吸收光谱技术((Tunable diode laser absorption spectroscopyTDLAS),采用近红外可调式激光器作为光源,光路多次折返测量池,利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区,获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱,由透射光强的二次谐波信号反演出待测气体的体积分数值。由于气体谱线高选择性,分析光谱的“指纹”特征,其他气体的干扰被减少到最低,这种检测方法准确性较高、选择性强,且响应速度快。可调谐二极管激光吸收光谱技术,是在二极管激光器与长光程吸收池技术相结合的基础上发展起来的新的痕量气体检测方法,已经广泛应用于大气中痕量气体的检测和工业过程控制以及污染源排放检测等方面。

 

技术特点:

Ø  TDLAS技术属于吸收光谱技术的一种,与以往吸收光谱技术不同的是,作为光源的可调谐激光的线宽非常窄(也就是有极好的单色性),远小于被测气体的吸收谱线宽度,可以保证激光只被特定气体吸收,而其他气体无吸收,使被测气体完全不受其他背景气体的干扰,避免了多种气体交叉干扰所带来的检测误差。

Ø  长光程吸收池,多次反射结构,具有光路长、体积小等特点,可以获得很高的信噪比,测量池的光路长度可达到20米,极大提到了对气体测量灵敏度,检测浓度低至ppb级。

Ø  检测器接收激光信号,通过锁相放大器对信号进行二次谐波检测,二次谐波的吸收峰值在气体吸收峰的中心频率处,信号强度反映气体的吸收浓度大小,具有高灵敏度、快速测量等特点。


 

技术参数

Ø  测量参数:SO2NO

Ø  采样方法:直接抽取法

Ø  分析方法:红外吸收光谱法

Ø  测量范围量程:020/50/100/200/500/1000/2000mg/Nm3可选

Ø  线性误差:≤±1%

Ø  响应时间: ≤10s

Ø  零点漂移: ≤±2 %FS

Ø  量程漂移: ≤±2%FS

 

4.3 超低量程颗粒物分析仪

KSP-I-1000型颗粒物分析仪是基于颗粒物对激光的散射原理,信号源产生高稳定激光,入射进测量气室照射颗粒物,被照射的颗粒散射激光被检测器接收,散射光强度与颗粒物浓度成正比,利用反演算法计算出烟尘的浓度。激光发射器和接收器成特定的前散射角度,获得极高的检测灵敏度。颗粒物分析仪由激光发射单元、 信号接收单元、恒温采集模块组成,测量气室连续加热保持恒温,避免凝结水出现。仪器采用激光器恒温控制技术、共模噪声差分消除技术、低频噪声滤除技术多种先进技术,快速、稳定和准确的测量烟尘排放浓度。

 

技术特点

Ø  超低量程,最小量程为010mg/Nm3,最低检出限0.05 mg/Nm3

Ø  烟气等速采样,烟尘抽取到恒温气室内连续测量浓度

Ø  烟尘采样过程进行连续加热保持恒温,防止冷凝水产生影响测量精度

Ø  烟尘测量后随吹扫气返回到烟道内,避免了二次污染

Ø  镜片具有较高耐污染程的特性,同时配备吹扫气清洁仪器内部光学部件,确保系统长期可靠工作

技术参数

Ø  测量参数:颗粒物浓度

Ø  测量范围:010/20/50/200mg/Nm3

Ø  线性误差:烟尘浓度<10mg/Nm3时,±1 mg/Nm3

50mg/Nm3>烟尘浓度≥10mg/Nm3时,±10%

烟尘浓度>50mg/Nm3时,±5%

Ø  响应时间:﹤10s

Ø  零点漂移: ≤±2%FS

Ø  量程漂移: ≤±2%FS


5。公司产品特点


  二十年专注烟气监测凯尔公司从1999年开始一直致力于烟气在线监测产品的开发,近二十年对烟气监测经验使凯尔的产品性能稳定,质量可靠,各项性能指标超过国家标准;

l  第一批通过环保认证:凯尔公司是第一批取得CEMS环保产品认证的企业,公司贯彻ISO14001质量管理体系认证标准已有十余年的历史,生产工艺完善,产品质量有保障;

l  十余年渗透管应用经验:2005年凯尔公司从国外引进的渗透管除水技术,十余年的应用实践使凯尔公司在渗透管应用方面积累了丰富的经验,尤其是HCLHF监测领域;

l  多年的TDLAS创新突破:2012年凯尔公司从国外引进了TDLAS的先进技术,多年的技术完善使系统测量准确,运行稳定,成功的应用于逃逸氨的监测领域;



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