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技術(shù)文章

鍋爐中氮氧化物的形成與監(jiān)測(cè)

日期:2018-04-23 信息來源:本站

工業(yè)燃煤鍋爐在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的地位和重要性盡人皆知。但同時(shí),全行業(yè)所耗用的能源量之大,煙塵、二氧化硫、二氧化碳、氧化物排放量占全國相應(yīng)排放量比例之高的現(xiàn)狀,不僅說明現(xiàn)工業(yè)燃煤鍋爐行業(yè)的節(jié)能、環(huán)保指標(biāo)與建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的目標(biāo)有較大差距,而且充分說明行業(yè)節(jié)能潛力巨大。


便攜式煙氣分析儀

NOX的形成:

氮氧化物:NO,NO2,N2O,N203,N2O4,N2O5等,但是在燃燒過程中形成的氮氧化物,幾乎全是N0,N02。通常情況下吧這兩種氮的氧化物稱之為NOX。煤炭、天然氣、重油等天然礦物染料在燃燒中 產(chǎn)生的氮氧化物中,NO占90%左右,其余的為NO2。


氮氧化物可氧化生產(chǎn)NO2


NOX的危害:

氮氧化物的危害巨大:(1)危害人的身體健康。(2)危害森林和作物的生長(zhǎng)。(3)對(duì)全球氣候變化影響重大以及對(duì)高空臭氧層帶來嚴(yán)重的破壞。


      燃燒過程中形成的NOX按其分類可分為:熱力型NOX,快速型NOX,燃料型NOX。下圖主要介紹熱力型NOX的生成機(jī)理。


熱力型NOX的生成機(jī)理


監(jiān)測(cè)氧氣濃度是控制鍋爐污染氣體排放的重要手段


      由煙氣污染成分的形成原理可知,氧氣是其關(guān)鍵組分。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,鍋爐使用燃料燃燒時(shí),一般都會(huì)加入過量空氣,一方面,可使燃料充分燃燒,但也出現(xiàn)了另一個(gè)問題,排氣筒排放的污染物濃度產(chǎn)生了“稀釋”,大大降低了排放濃度,會(huì)造成污染物排放濃度“虛假”達(dá)標(biāo)。過量的空氣造成爐溫下降,不但影響燃燒,還會(huì)帶走大量的熱量和灰塵,增大污染排放濃度的計(jì)算結(jié)果,同時(shí)風(fēng)量大也增加了排煙耗電量。控制煙氣氧含量,對(duì)控制燃燒過程,實(shí)現(xiàn)安全、高效和低污染排放是非常重要的。


煙氣中二氧化硫、氮氧化物的排放濃度,應(yīng)根據(jù)規(guī)定的過量空氣系數(shù)進(jìn)行折算,其折算值的大小取決于煙氣氧含量的實(shí)測(cè)值,所以在運(yùn)行中控制煙氣中的氧含量,對(duì)控制污染物最終的排放濃度至關(guān)重要。通常采用煙氣分析儀來監(jiān)測(cè)煙氣中的氧含量,其檢測(cè)氣體的核心技術(shù)是氣體傳感器,目前應(yīng)用較為廣泛的是電化學(xué)傳感器。


目前部分行業(yè)針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)污染氣體的排放提出了較于上面提到的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格的限制,比如《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)提出的大氣污染物排放濃度限制,詳情見下表:


大氣污染物排放濃度限制

           面對(duì)如此嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的需求,原來適用于高濃度煙氣監(jiān)測(cè)、煙氣分析儀已經(jīng)很難準(zhǔn)確及時(shí)的測(cè)量超低排放條件下污染氣體的濃度。新澤推出了一款 針對(duì)國內(nèi)外環(huán)保、工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)在線SUV-100紫外煙氣分析儀。該分析儀基于紫外吸收光譜技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法,能夠測(cè)量SO2、NO、NO2、O2、NH3、Cl2、O3、H2S等氣體的濃度,具有測(cè)量精度高、可靠性高、響應(yīng)時(shí)間快、適用范圍廣等特點(diǎn),各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于環(huán)保在線監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、安全 監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合。

    因?yàn)樽贤饩€不易受到水分子的吸收,所以可以直接對(duì)經(jīng)過過濾除塵的潮濕煙氣進(jìn)行分析,基于多通道光譜分析技術(shù)(OMA)和差分吸收光譜算法(DOAS)等,能夠同時(shí)測(cè)量多種氣體組分如SO2、NOX等,廣泛應(yīng)用于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)過程氣體分析系統(tǒng)中。

suv-100紫外煙氣分析儀

    DOAS紫外核心思想將氣體的吸收光譜分解為快變和緩變兩部分。快變部分與氣體分子結(jié)構(gòu)和組成的元素有關(guān),是分子吸收光譜的特征部分;緩變部分與煙塵、水汽、背景氣,及測(cè)量系統(tǒng)的變化等因素有關(guān),是干擾部分。DOAS采用快變部分計(jì)算被測(cè)氣體的濃度,測(cè)量結(jié)果不受干擾,準(zhǔn)確性高。SUV-100紫外光譜氣體分析儀同時(shí)采用獨(dú)特的DOAS算法和PLS算法相結(jié)合的處理方式,消除了煙塵、水汽、背景氣體的干擾,同時(shí)也消除了測(cè)量系統(tǒng)波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。


 儀器構(gòu)成SUV-100煙氣分析儀由光源、氣體室、光譜儀、HMI模塊、接口板、氧傳感器模塊(或氧化鋯模塊)、溫度傳感器等部件以及擴(kuò)展模塊(CO檢測(cè)、CO2檢測(cè))組成:

紫外煙氣分析儀系統(tǒng)組成

 其中:

光源:可產(chǎn)生檢測(cè)需要的190-500nm紫外光。其關(guān)鍵參數(shù)為光源壽命和可用紫外光波長(zhǎng)范圍,分析儀采用高性能、長(zhǎng)壽命紫外脈沖氙燈;

氣體室:也稱流通池,被測(cè)氣體將恒定的流量流過,吸收紫外光,以便獲取吸收光譜。其關(guān)鍵參數(shù)為光程和耐腐蝕能力;

光譜儀:接收來自氣體室的氣體吸收后的紫外光,實(shí)現(xiàn)分光及光譜采集。關(guān)鍵參數(shù)為靈敏度(特別是紫外波段)、分辨率和溫漂;

氧傳感器:采用電化學(xué)手段,測(cè)量氧氣濃度;

溫度傳感器:采集樣氣的溫度和壓力,用于將測(cè)量成分濃度轉(zhuǎn)化為標(biāo)態(tài)下的濃度;

HMI模塊:實(shí)現(xiàn)通過吸收光譜計(jì)算成分濃度的化學(xué)計(jì)量學(xué)算法,以及人機(jī)交互;

接口板:提供開關(guān)量、模擬量輸入輸出,提供RS232、485等通訊接口。 

在外煙氣分析儀顯示屏


        新澤TK系列煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用抽取冷凝采樣、后散射煙塵濃度測(cè)量、皮托管煙氣流速測(cè)量及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),實(shí)現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。同時(shí)又針對(duì)國內(nèi)煤種較雜、煤質(zhì)變化大、污染物排放濃度高、煙氣濕度大的狀況從技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)。并按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型,提供專業(yè)的中文操作平臺(tái)及中文報(bào)表功能、多組模擬量及開關(guān)量輸入輸出接口,可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的連接以及多種通訊方法的選用,使系統(tǒng)運(yùn)行方便靈活。

在線煙氣監(jiān)測(cè)儀組成

優(yōu)質(zhì)的服務(wù)流程

· quality of service processes ·

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