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煙氣采樣優(yōu)化|預(yù)處理提升測量準(zhǔn)確性

更新時間:2024-12-16 點擊次數(shù):105

德圖煙氣分析儀,深耕中國市場多年,被廣泛應(yīng)用在燃煤發(fā)電廠、垃圾焚燒發(fā)電廠、水泥廠、鋼鐵廠、化工廠、石油廠等行業(yè),主要用作調(diào)整工業(yè)爐窯、監(jiān)測固定污染源廢氣排放以及檢測工業(yè)過程氣體。由于生產(chǎn)工藝的不同,所使用的燃料種類繁多,比如燃煤、燃油、燃?xì)庖约吧罾?,燃料不同,燃燒產(chǎn)生煙氣的特點也會有很大區(qū)別,另外煙氣經(jīng)過凈化裝置后所具備的特點也會因凈化方式的不同而區(qū)分。比如水泥廠分解爐煙氣具有高粉塵、高溫的特點,垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣水分含量高達 20-30Vol.%甚至更高,濕法脫硫后煙氣水分含量約為8-12Vol.%。而煙氣分析儀在采樣時必然會直接面對上述工況煙氣,恰恰也是這些煙氣特點會影響到煙氣分析儀的測量結(jié)果的可靠性,甚至?xí)斐蓛x器故障或損壞。為了順利執(zhí)行煙氣采樣分析,在采樣氣路中設(shè)置煙氣預(yù)處理單元是非常好的解決方案。


預(yù)處理的重要性

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煙氣預(yù)處理的定義:即先通過過濾器去除煙氣中的顆粒物,再將煙氣冷卻至一定溫度進行干燥處理。

對煙氣進行預(yù)處理的原因:

  1. 水分會引起部分傳感器測量不準(zhǔn)確,比如對非分散紅外氣體傳感器的干擾、影響電化學(xué)傳感器過濾膜透氣率等。

  2. 顆粒物易污染氣路和傳感器,進而引起儀器故障;

  3. 當(dāng)水分為水蒸氣形態(tài)時,煙氣會被稀釋,稀釋比會隨著水蒸氣含量波動而變化,進而測量結(jié)果也會隨之波動;

  4. 當(dāng)水分為液態(tài)時,液態(tài)水會與煙氣中某些易溶于水的物質(zhì)形成化合物,從而影響了該氣體組分的實際濃度,也影響了該物質(zhì)的測量結(jié)果;

通過煙氣預(yù)處理單元,可以實現(xiàn):

  • 將敏感的分析傳感單元與惡劣工況有效隔離;

  • 將抽取的煙氣轉(zhuǎn)換為實際工況下潔凈的干態(tài)氣體;

  • 利用預(yù)處理單元做一些應(yīng)用的擴展,靈活運用煙氣預(yù)處理單元,可將一臺采樣單元搭配多臺分析傳感單元進行使用,也可將一臺分析傳感單元連接至多個采樣點(通過轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換氣路),實現(xiàn)多臺分析傳感單元之間的比較和多個采樣點之間的快速采樣切換。

煙氣抽取和預(yù)處理的

工作機制

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圖1:煙氣抽取和預(yù)處理示意圖

市場上用于煙氣抽取和預(yù)處理的裝置,或被設(shè)計成各自獨立的單元,或被設(shè)計成一個單元,但無論是何種設(shè)計,總的來說其組成和功能大致如下:

01


采樣探頭

首先,通過采樣探針抽取煙氣,這些探針由不同的材料制成,適用于不同的溫度范圍(比如:德圖工業(yè)煙氣采樣探針)。在探針前端裝有粗濾器,同時在手柄處或軟管上裝有二級過濾器,有效去除顆粒物,探針還連接有壓力傳感器和溫度傳感器,用于測量煙道壓力和煙氣溫度,便于擴展計算和調(diào)整采樣氣泵功率。

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帶前置過濾器、耐溫1200℃的工業(yè)煙氣采樣探針


02


樣氣管路

包含非加熱模式(極其高的環(huán)境溫度或非臨界氣體),和加熱模式氣路,加熱模式是為了保持氣體溫度高于其露點進而防止冷凝水的形 成,避免易溶于水的氣體的損失。

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可調(diào)溫式加熱型工業(yè)采樣探針


03


氣體冷卻器

位于采樣探針和分析傳感單元之間。煙道氣和過程氣或多或少含有一些水分,在高溫(高于露點)時水分以水蒸氣形式存在,而在低溫(低于露點)時水分以液滴形式存在。當(dāng)煙氣中水分以液態(tài)形式存在于氣路時,煙氣中易溶于水的成分會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致測量結(jié)果失真。同時,測量設(shè)備也可能會受到化學(xué)反應(yīng)(比如SO2與液態(tài)水的化學(xué)反應(yīng))所形成的腐蝕性溶液的侵蝕和破壞。通過氣體冷卻器(比如德圖內(nèi)置和外置帕爾貼煙氣預(yù)處理器),將煙氣冷卻至一定溫度(例如:4℃),除去煙氣中的絕大部分水蒸氣,實現(xiàn)氣水分離,使進入傳感器的煙氣幾乎接近于干態(tài)氣體,而冷卻器產(chǎn)生的冷凝水則通過蠕動泵抽取并排出。

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德圖外置帕爾貼煙氣預(yù)處理器

一般情況下,帕爾貼冷卻煙氣過程中,煙氣中SO2損失率小于5%,為了擴展更多應(yīng)用工況,還可通過加酸型冷卻器更加有效地抑制SO2的損失。

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testo 3007 加酸型低損失煙氣預(yù)處理采樣系統(tǒng)


04


分析傳感單元

分析傳感單元,也包含有氣體過濾器(比如 testo 350 煙氣分析儀機身上的第三級粉塵過濾器)、冷凝水分離器,分別用于精細(xì)過濾和在沒有帕爾貼模塊的情況下的氣水分離,更進一步對煙氣進行預(yù)處理。

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testo 350 煙氣分析儀的氣水分離器

結(jié)論:

總之,通過煙氣預(yù)處理,可以保護敏感的分析傳感單元,減少引發(fā)儀器故障的發(fā)生率;靈活擴展現(xiàn)場檢測分析的應(yīng)用。最重要的是,通過預(yù)處理輸出的煙氣進入傳感器進行分析計算時,確??傻玫椒浅?zhǔn)確的氣體濃度值。

高濕工況選項

除了在上述提到的產(chǎn)品和技術(shù)原理外,德圖排放測量產(chǎn)品中另有其他特殊測量原理的產(chǎn)品,可針對高濕煙氣工況。

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德圖testo 370 高溫紅外煙氣分析儀搭配全加熱采樣探針進行采樣測量。由于其測量原理的特殊性,無需去除抽取煙氣中的水分即可進行測量,同時也能分析出煙氣中水分含量,可應(yīng)用于諸多高濕煙氣測量工況,比如垃圾焚燒廠、燃煤電廠、研究性模擬試驗等。


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