浅谈脱硫工程中的烟气分析仪

摘要：近年来，环境问题越来越受到人们的重视，加强环境保护工作是我国实施可持续发展战略的重要保证，而大气污染日益加重是我国环境十大问题之首。烟气脱硫是控制二氧化硫污染和酸雨的主要技术手段。对烟气中的污染物成分进行分析，需要给污染源安装一套烟气排放连续监测系统。分析仪表的选择、安装和使用，直接关系着监测结果的及时、有效、准确。

关键词：环境保护；烟气脱硫；可持续发展；大气污染；烟气分析仪

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0066-02

近年来，环境问题越来越受到人们的重视，加强环境保护工作是我国实施可持续发展战略的重要保证，而大气污染日益加重是我国环境十大问题之首。我国二氧化硫排放量居世界首位，已连续多年超过2000万吨，其中火电厂排放二氧化硫接近总量的50%，两控区二氧化硫排放量占总量的60%。所以，加大火电厂二氧化硫的控制力度就显得非常紧迫和必要。二氧化硫的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫（即烟气脱硫），其中烟气脱硫（FGD，即Flue Gas Desulphuration）是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制二氧化硫污染和酸雨的主要技术手段。对烟气中的污染物成分的分析，需要给污染源安装一套烟气排放连续监测系统（Continuous Emissions Monitoring Systems），系统中各分析仪表的选择、安装和使用，直接关系着监测结果的及时、有效、准确。

烟气排放连续监测系统一般由以下几个分子系统组成：粉尘监测、气体成分监测、烟气排放参数监测、数据采集、传输与控制系统等组成。整个监测系统的核心任务是分析排放烟气的气态或固态成分，还可以监测烟气的常规参数，如温度、压力、流速或流量、含湿量、含氧量（或二氧化碳含量）等参数，通过控制系统集中处理各项参数，最终计算出烟气中的污染物浓度和排放量，可以显示和打印各种图形、报表，并可以通过网络将各项信息与上级控制系统或上级环保部门进行通讯。

1 分析仪的选择

烟气分析仪中的温度、压力、流量等测量，均为常规工艺参数监测，下面主要简单介绍分析仪中核心的关键仪器：二氧化硫分析仪和粉尘测量仪（颗粒物分析仪）。

（1）二氧化硫分析仪的测量方式有以下几种：溶解电导率分析法、非分散红外吸收分析法、紫外光吸收分析法、紫外脉冲荧光分析法、火焰光度分析法、定电位电解分析法。应用比较成熟和广泛的，主要是非分散红外分析法、紫外脉冲荧光分析法和紫外光分析法。

（2）粉尘测量仪也称颗粒物分析仪，用来监测排放烟气中的颗粒物成分，即粉尘含量。应用比较成熟和广泛的，主要有不透明度（浊度）分析仪、散射光分析仪、射线吸收法分析仪、电荷法分析仪。

2 分析仪的安装

二氧化硫分析仪和粉尘分析仪的测量方式有所不同，因此，对安装的要求也有所不同。

以江阴兴澄特钢2×50MW发电机组烟气脱硫系统CEMS和柳钢2×83m2烧结机头烟气脱硫系统CEMS为例，二氧化硫的检测是通过在烟道/烟囱上开孔并安装检测探头（传感器），将压缩空气或压缩氮气通过管道输送至检测探头，检测探头提取烟气样气，与压缩空气或氮气按一定比例进行稀释混合，然后通过专用加热传送管线送至分析仪器内进行分析，而粉尘的测量是直接在烟道/烟囱上开一对对穿孔，通过激光测量，烟气流量的测量一般采用皮托管。

按照CEMS国家规范的说明，CEMS最好是安装在垂直管段上，即安装在烟囱上，必须满足现场有6倍烟囱或烟道当量直径的直管段，根据已投产工程的经验，我们在考虑安装位置的时候不只是考虑烟气流畅稳定的因素，还必须要考虑安装和日常维护的方便性。另外考虑的一个因素是尽量减少投资。因此，在取样点传感器的安装位置，均设置有足够面积的检修平台和楼梯，特别是粉尘分析仪，由于使用的是激光对穿方法，因此仪表维护人员需要对激光发射单元进行校准，操作时需要占用的空间比较大。

另外，烟气分析仪主机柜的安装位置离取样点不宜过远，一般在50m以内达到最佳监测效果。原因有二：第一，因为烟气是不断地通过主机柜中的抽气泵从烟道或烟囱处抽入分析仪的，路径越远则烟气进入分析仪的时间越长，再加上分析仪的工作时间，最终得出的数据可能滞后2分钟，这对及时分析烟气成分和控制脱硫剂的使用量是很有影响的。第二，输送烟气的是专用管线，包括取样管和半热电缆等，其价格相当昂贵，因此距离越短越经济。

机柜的安装地点有两种：一是安装在集中控制室，由于CEMS自带一套数据处理、记录的控制系统（PLC），这种安装方式可以使操作人员随时掌握CEMS的运行情况，但前提条件是控制室距离烟气取样点的距离不能太远，而且应注意将分析仪的排气接出室外，否则对操作人员的健康不利。另外由于主机柜必须是上进线方式，因此较大的影响了控制室的美观。二是就地设置一间分析小室，位置一般可靠近烟囱或在烟道的下方，这种方式要求室内的环境能满足分析仪表的长期运行，并且由于是无人值守，需要维修人员定时巡检。

3 分析仪的使用维护

关于烟气分析仪，应该是“三分靠选型，七分靠使用”。

烟气分析仪的使用和维护人员应该是经过分析仪厂家的培训，能够熟练地使用和检修分析仪器。脱硫系统运行时，操作人员应适当控制烟气量，防止烟道发生共振现象而使检测结果失真，甚至损坏传感探头。

维护人员应定期对分析仪器进行检查、校验和清洁。主要内容有：检查仪器工作环境、检查线路，避免电磁干扰或雨、雪水浸入仪器，发现因检测器件受到污染或腐蚀，管路被堵塞或泄漏等情况，应及时处理。定期对分析仪进行校验，应保证校准用的标准气体质量合格并在使用期限以内。定期对仪器光学镜片进行清洁，对激光发射端和接受端进行校准。对主机柜内的滤芯，特别是干燥滤芯要经常更换。

烟气分析仪的长期连续运行，是对仪器产品质量的检验，更是对使用和维护人员综合素质的考验。

随着国家对烟气治理的管理力度加大，烟气脱硫装置越来越普及，人们进行烟气分析的需求也越来越大，要求也越来越高，这就需要人们更多地去了解、熟悉和使用烟气分析仪器，让它们以最佳的工作状态为我们服务。

作者简介：曾海（1981—），男，湖北武汉人，供职于武汉都市环保工程技术股份有限公司。

（责任编辑：周 琼）