超低排（pái）放濕式除塵煙塵監測技術在火力（lì）發電廠中的應用

2014年9月12日，國家發改委、國家環保部、國家能（néng）源局聯合發文“關於印發《煤（méi）電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》的通知（zhī）”中要求，穩步推進東部地區現役30萬kW及以（yǐ）上（shàng）公用燃煤發電機組和有條件的30萬kW以下公用燃煤發電機組實施大氣汙（wū）染物排（pái）放濃度基本達到燃（rán）氣輪機組排放限值的環保改造。燃煤發電機組大氣汙染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量（liàng）6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物（wù）排放濃度分別不（bú）高於10、35、50 mg/m3)。
目前關於超低排放顆粒物排放測量國家標準《固定汙染源煙氣排放連續檢測技（jì）術規範(試（shì）行)》(HJ/T75)中參比方法驗收技（jì）術考核指標要求（qiú），當顆粒物排（pái）放濃度不大於50 mg/m3時，誤差不（bú）超過±15 mg/m3，而電廠實現“超低（dī）排放”後，顆粒物濃度要降低到（dào）10 mg/m3，甚至5 mg/m3，數（shù）值已經小於誤差。如何實時連續在線監測超低排放（fàng）燃煤（méi）電廠的顆粒排放濃度，正確評價電廠顆粒物排放（fàng）水平，是一個現實而重要的問題。目前粉塵（chén）的主流（liú）測量（liàng）方法以直接抽取高溫氣化（huà）加激光前向散射（shè）測量（liàng）技術和稀釋抽（chōu）取加（jiā）激（jī）光前向散射測，市場火力發電廠濕除塵煙塵儀，主要（yào）以（yǐ）PCME、SICK、Durag、Thermo Fisher為主，*超過90%。
1、直接抽取高溫氣化加激光前向散射測量技（jì）術（shù）
直接抽（chōu）取高溫（wēn）氣化加激光（guāng）前向（xiàng）散（sàn）射測量技術以PCME和SICK為主要代表。PCME STACK 181 WS適合於濕法除塵器和其他低於露（lù）點(*道條件)或（huò）有水（shuǐ）滴存在下（xià）的（de）顆粒物排放測量。抽取（qǔ）係統從煙道中連續抽取代表（biǎo）性煙氣，加熱（rè）到結露點溫度以上使（shǐ）水滴蒸發，然（rán）後測量幹煙氣（qì）條件下的顆粒物濃度。在濕法除塵之後使用此加熱抽取的方法有效地克服了在濕法除塵後原位顆粒物監測的冷凝和水滴（dī）影響的問題。PCME STACK 181 WS使用先進的（de）ProScatter前散射粉塵儀傳感器(PCME QAL 181)，通（tōng）過德國TUV認證，通過英國環保局MCERTS認證(在幹煙氣條件下的PCME STACK 181符合QAL1規範，通過中國環保產品認證)。認證量程涵蓋0～15 mg/m3及0～100 mg/m3。該抽取係統采用了改良的氣流增強器，這意味著該係統沒有移動部件或（huò）風扇（shàn），不會結塊堵塞或被汙染。取樣時，煙氣通過同一采樣端口返回煙道。該儀器測量的關（guān）鍵部分是的ProScatterTM前散射（shè）粉塵儀測量傳感器，得益於窄角度前散射(使得顆粒物類型和折射率變化影響zui小化)。相較於光散射傳感器入射角（jiǎo）度，181WS降低了靈敏度。181WS得益於強大的圖形用戶界麵，合理的結構設計，對光散（sàn）射（shè）傳感器、加熱係統、取樣管線的流量進行自動（dòng）控（kòng）製和實時監測，實現了對飽和濕煙氣（qì）和有水滴的濕煙道中的顆（kē）粒（lì）物濃度測量。
2、高溫抽（chōu）取稀釋加激光前向散射測量技術
高溫抽取稀釋加激光前向散射測量技術主要是以Durag和Fordisch為代表。取樣風機以恒定的速度將零空氣注入到射流取樣器中，射流取樣器產生負壓（yā）來引流樣氣及稀釋氣體。樣氣（qì）通過高溫加熱的Probe，稀釋風機以一定速（sù）度注入稀釋零氣到高溫探頭（tóu）和樣氣（qì）混合，混合後的稀釋樣氣經過高（gāo）溫球閥後進入測量腔室，用激光前向散射的測量技術進行測量。稀釋氣體管路上裝有流速及溫度傳感器，可以準確測量單位時間內稀釋零氣的體積；稀（xī）釋後的氣（qì）體管（guǎn）路上也同樣裝有流速及溫度傳感器，稀釋後樣氣單位時間內的體積（jī）也是（shì）可以準確測量的；稀釋後腔室單位時間內氣體的質量除以單位時（shí）間內抽取樣氣的質量就是（shì）稀（xī）釋比。采用稀釋法測量顆粒物濃度，可以降低煙（yān）氣的露（lù）點；同時（shí）可以通過稀釋泵，將零氣注入到采樣腔室，來校驗係統的零點。係統具有自動零點及滿（mǎn）度檢（jiǎn）查的功能（néng），能（néng）及時發現激光前向散（sàn）射測量儀器的汙染、激光器衰減等問題。
3、光散射和震蕩（dàng）微天平方法
光散射和震蕩天平聯用的方法實現顆粒物的濃度測量（liàng）。這種測量原理以Thermo Fisher為主要代表。取樣探頭抽取樣氣，經過稀釋（shì）後(稀（xī）釋降低煙氣的露點)分成兩路，一（yī）路進入光散射測量（liàng）單元進行測量，多餘的稀（xī）釋樣氣通過旁路質量流（liú）量（liàng）計和泵排空；采樣（yàng）氣體的體積是通（tōng）過采樣管路上的質量流量控製器MFC進行測量和控製。同時在程序設（shè）定的時間內，稀釋後的（de）樣氣經過光散射測量單元後，在進入震蕩天平，測試單位時間內顆粒物的質（zhì）量，同時測（cè）量經（jīng）過的樣氣體積，得到稀釋樣氣的質量濃度，從而來校核光散射的測量誤差。以浙江、山東已投產的濕除塵機組的曲線分（fèn）析：該公司排放出口抽取（qǔ）式煙塵儀能夠滿足煙塵低於5 mg/Nm3環境下（xià）穩（wěn）定測量的要求。但是不能反映機組負荷變化過程中煙塵變化趨勢，與電除塵出口煙塵表變化趨勢一（yī）致性（xìng）不敏感。
4、結論
（1）目前PCME采用（yòng）等（děng）速取樣的（de）方式（shì）來（lái）實現采（cǎi）樣流速和工況流速跟隨；SICK采用（yòng）過采（cǎi）樣的（de）方式實現采樣流（liú）速（sù）大於煙氣流速的過采樣方式。係統具有自動零點（diǎn）及滿度檢查的功能，能及時（shí）發現激光前向散（sàn）射測量儀（yí）器的汙染、激光器衰減等問（wèn）題。
（2）Durag采用稀釋法（fǎ）測量顆粒物濃度，可以降低煙氣的露點；同時可以（yǐ）通過稀釋泵，將零氣注入到采（cǎi）樣腔室（shì），來校驗係統的零點。係統具（jù）有自動零點及滿度檢查的功能，能及時發現激光（guāng）前向散（sàn）射測（cè）量儀器的汙染、激光器衰減等問題。
（3）Thermo Fisher其采用稀釋法，降低采樣煙氣露點；用光散射方法實（shí）現稀釋煙氣顆粒物濃度的準確測量，同（tóng）時可以在（zài）設定的時間內將樣氣進入震蕩天平進行質量測量，從而來校核光散射的測量誤差。以上幾種適合超低排放煙塵測量技術，他們都采用了不同的方法，解決（jué）掉煙氣（qì）中水分對測量的影響，而且設備（bèi）各有特點，目前SICK和PCME設備均已通過中國環境監測（cè）總站檢測環保認證。