煙氣采樣優(yōu)化｜預處理提升測量準確性

更新時間：2024-12-16 點擊次數(shù)：93

德圖煙氣分析儀，深耕中國市場多年，被廣泛應用在燃煤發(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、燃氣以及生活垃圾等，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果的可靠性，甚至會造成儀器故障或損壞。為了順利執(zhí)行煙氣采樣分析，在采樣氣路中設置煙氣預處理單元是非常好的解決方案。

預處理的重要性

煙氣預處理的定義：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。

對煙氣進行預處理的原因：

水分會引起部分傳感器測量不準確，比如對非分散紅外氣體傳感器的干擾、影響電化學傳感器過濾膜透氣率等。
顆粒物易污染氣路和傳感器，進而引起儀器故障；
當水分為水蒸氣形態(tài)時，煙氣會被稀釋，稀釋比會隨著水蒸氣含量波動而變化，進而測量結果也會隨之波動；
當水分為液態(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)的測量結果；

通過煙氣預處理單元，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；
利用預處理單元做一些應用的擴展，靈活運用煙氣預處理單元，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。

煙氣抽取和預處理的

工作機制

圖1：煙氣抽取和預處理示意圖

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

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。

帶前置過濾器、耐溫1200℃的工業(yè)煙氣采樣探針

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。

可調(diào)溫式加熱型工業(yè)采樣探針

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)生化學反應，導致測量結果失真。同時，測量設備也可能會受到化學反應（比如SO₂與液態(tài)水的化學反應）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。