YSB型烟气连续监测系统的研制与应用

ＹＳＢ型烟气连续监测系统的研制与应用

高新岗

（青岛佳明测控仪器有限公司青岛２６６０２１）

羹蔓：烟尘监测采用激光透射法，烟气（８０２、ＮＯｘ）监测采用全抽取式紫外吸收法．主要监测烟尘、Ｓ０２、Ｎ０ｔ的排放浓度和捧放总量．咀及烟气的温度、流速等。现己在静电除尘、水膜除尘和多管除尘的工业锅炉、水泥窑炉等多种污染源上得到推广应用．

关键词：烟气连续监测系统（ｃＥＭＳ）激光不透光度法全抽取式紫外吸收法

世界上第一台烟气ＣＥＭＳ出现在１９７１年的美国，现已在世界各地得到广泛的应用；而我国ＣＥＭＳ的研制始于２０世纪９０年代中后期，ＹＳＢ型烟气连续监测系统（简称ＹＳＢ?ＣＥＭＳ）是由青岛佳明测控仪器有限公司于１９９６年末立项研制的，是我国最早研制的烟气ＣＥＭ系统之一。ＹＳＢ．ＣＥＭＳ的烟尘监测采用激光不透光度法，烟气（Ｓ０２、Ｎ０ｘ）监测采用全抽取式紫外吸收法。主要监测烟尘、Ｓ０２、Ｎ０ｘ的排放浓度和排放总量，以及烟气的温度、流速等。

历经近两年多时问的研制，１９９８年初第一台ＹＳＢ型样机在青岛热电厂１＃炉上安装运行。１９９９年由青岛市环境监测站进行了对比测试．全部指标全部合格；２０００年国家环保总局环境监测仪器质量监督检验中心对ＹＳ８．ＣＥＭＳ的烟尘、Ｓ０２和流速等参数进行对比的测试，所有指标全部合格，同年取得了山东省技术监督局核发的生产许可证，并取得了国家专利。

ＹＳＢ?ＣＥＭＳ现已在静电除尘、水膜除尘和多管除尘的工业锅炉，以及水泥窑炉等多种污染源上得到推广应用，效果良好，取得了丰富的实践经验。已形成ＹＳＢ系列烟尘、二氧化硫连续监测系统、ＹＢ系列烟尘连续监测系统和ＹＳ系列脱硫效率在线监测系统等多种系列产品。

１、ＹＳＢ的系统原理与结构

ＹＳＢ—ＣＥＭＳ主要包括：烟尘监测子系统（烟尘ＣＥＭＳ）、烟气（Ｓ０２．ＮＯｘ、０２）监测子系统、排气参数监测子系统和数据采集处理子系统等部分组成，如图１所示。

烟尘监测子系统即撒光不透光度法测尘仪，是根据郎伯．比尔定律设计的光学仪器，通过测量激光通过烟尘的透过滤或不透光度，来测量烟尘的浓度。ＹＳＢ－ＣＥＭＳ采用了最先进的激光技术．首创单光路双光程自动校正法．在国内首家实现了测尘监测仪器的在线自动标定，保证了系统的可靠性和准确性；同时设计了三级镜头保护方式，防止镜头的污染。

烟气（Ｓ０２、ＮＯｘ）监铡子系统采用全抽取式紫外吸收法。全抽取法即从烟道中直接抽取的样气，先经过粗过滤器滤除３５ｕｍ以上的颗粒：再对样气采取加热处理．拌热保温传输到分析气室，以防止传输过程中Ｓ０２等成分的损耗。在分析室内首先进行样气的净化处理：由特制的气液分离器使液态

一５８１—

的气融胶体、水分等从样气中分离出去，再进行过滤．得到比较纯的样气，进入紫外分析仪器，利用Ｓ０２分子在紫外区有强吸收的特性，对Ｓ０２进行测量。

图．１ＹＳＢ．ＣＥＭＳ结构框图

排气参数监测子系统主要是测量烟气的温度、流速和氧量，由Ｓ型皮托管、差压传感器和压力传感器组成烟气流速测量系统；氧量的测量采用氧化锆传感器。

２、ＹＳＢ－ＣＥＭＳ的研制

在优选世界上成熟的先进技术的基础上．针对我国污染源以燃煤锅炉为主．污染物排放浓度高、湿度大等特点和污染企业的实际情况．在实践的过程中在产品的结构和工艺上进行了大胆的技术创新。

在烟尘监测方面，首创了单光路双光程自动校正测尘技术，取得了国家实用技术专利。不透光度法仪器有单光程和双光程两种形式．单光程是由光源发出一束光通过烟气污染物，由安装在烟道或烟囱对面的接收器转化为电信号输出：双光程是由光源和接收器组成的发射，接收单元和反射单元组成．由光源发出一束光通过烟气污染物．由安装在烟道或烟囱对面的反射镜反射回到发射端的接收器上，转化为电信号输出。在ＹＳＢ系统研制实践中首创了单光路双光程测试技术，可以在实现自动校正、提高精度的基础上，同时简化结构、降低成本．提高运行的稳定性。

在烟气（Ｓ０２）监测方面．采用适合高排放浓度、高湿度的全抽取拌热

一５８２—

采样方式，并设计了独特的烟气净化处理结构和两级清洁吹扫，解决了在高尘、高湿条件下易堵塞的问题。克服在线方法受外界干扰大和稀释采样法容易堵塞气路的问题，提高了系统运行的可靠性。采用紫外吸收法，利用Ｓ０２在紫外波段的特征吸收光谱来测量Ｓ０２的浓度。由于Ｓ０２的共存气体分子Ｈ２０、Ｃ０２、ＣＯ等．在紫外波段没有特征吸收光谱或与Ｓ０２吸收光谱没有相重叠的地方，这就可以排除样气中同存气体的干扰，简化和优化了采样分析的气路结构，提高了系统运行的稳定性和可靠性。

１９９８年初第一台ＹＳＢ型样机在青岛热电厂１＃炉上安装运行。经过一年多时间运行测试和不断的改进，成功解决在国内高排放浓度、高湿度的污染源条件下，进行长期、稳定的连续监测的问题。１９９９年８月由青岛市环境监测站，对ＹＳＢ０１型烟气连续监测系统进行了二氧化硫浓度测定的对比实验，测试结果见表１（《环境监测仪器对比实验报告（委监字１９９９年１５４号）》）。Ｓ０２监测相对准确度为：ＲＡ＝１４．４％（ＲＡ‘２０％为合格）。

表１青岛监测站测试结果

ＹＳＢ０１．ＣＥＭＳＫＭ９１０８

序号相对偏差％

测定值ｍｇ，ｍ３测定值ｍｇ，ｍ３

１１８６２１９０８１．２２

２１８６５２００５３．６６

３１８８１２００３３．８８

４１９１０２０９４４．６０

５１９５４２２２８６．５５

６１９６４２２２２６．１３

７１９５２２２３４６．７４

８１８８８２０２５３．５０

９１８０８１９８２４．６０

１０１８７６２０７１４９４

１１１８７３２００２３．３３

１２１８９８２０９６４．９６

平均值（ｘ）１８９１２０７５４．５１

又经过近一年的优化与运行．２０００年６月１２日到２２日由国家环保总局环境监浏仪器质量监督检验中心对ＹＳＢ－ＣＥＭＳ的性能进行了全面的测试，测试内容包括烟气流速的对比测试，烟尘的一周内零点漂穆、量程漂移和相关系数，Ｓ０２的零点漂移、量程漂移和相关系数（表２）。

从测试结果上来看．与１９９９年的测试相比较．仪器的性能有了根大的提高，Ｓ０２测试的相对准确度从１４．４％提高到１０．８％。各项技术指标均已达到且超过了相关的的技术标准，成为首台全部指标通过测试的国产ＣＥＭ产品。

一釉Ｂ一

表２国家总站质检中心测试结果

零点漂移量程漂移相关系数，相对准确度

仪器

指标实测指标实测

名称结论结论指标实测结论％Ｆ．Ｓ％Ｆ．Ｓ％Ｆ．Ｓ％Ｆ．Ｓ

烟尘≤士２《１合格≤±６‘１合格０．９００．９５９台格

Ｓ０２≤＋２．５《１合格≤±５１．７合格１５％１０８％台格

≤±

流速≤±５％２．８合格１．０５台格

１０

３、ＹＳＢ烟气连续监测系统的设备规范

烟气温度范围：０～３００℃；

设备对振动的要求：测尘仪的安装应避开剧烈震动的部位；

系统仪用空气要求：应为除油、除水后的洁净干燥空气；

测尘监测仪器：监测方法：不透光度法：量程：０～５０００ｍｇ，Ｎｍ。：零点漂移：不超过满量程的±２％；量程漂移：不超过满量程的±６％；５相关校准：相关系数≥Ｏ．９或相对准确度不超过１５％；环境温度限制：．１０℃～４０℃；信号输出形式：４～２０ｍＡ电流信号或ＲＳ?２３２串口数据。

二氧化硫监测仪器：量程：Ｏ～５０００ｍｇ，Ｎｍ３；零点漂移：不超过满量程的±２．５％；量程漂移：不超过满量程的±２．５％；相对准确度：检测期间相对准确度不超过１５％；采样方法：热管抽取式采样方法；分析方法：紫外吸收法：环境温度限制：（２５±１０）℃：信号输出：４～２０ｍＡ电流信号或Ｒｓ．２３２串口数据。

氨氧化物监测仪：量程：Ｏ～５０００ｍｇ，Ｎｍ４；零点漂移：不超过满量程的±２．５％；量程漂移：不超过满量程的±２．５％；相对准确度：检测期间相对准确度不超过１５％；分析方法：紫外吸收法；环境温度限制：（２５±１０）℃：信号输出：４～２０ｍＡ电流信号或ＲＳ－２３２串口数据。

捧气参数监测仪器：排气温度的测定，测温范围０～３００℃，误差不超过±３℃；捧气流速测定范围：５～３０ｍ，ｓ，相对误差：检测期间不超过±１０％：排气含湿量的测定：按ＧＢ，Ｔ１６１５７－１９９６第５．２条测定，取平均值输入。

４、ＹＳＢ．ＣＥＭＳ的应用

进入２０００年以来，ＹＳＢ－ＣＥＭＳ现己在静电除尘、水膜除尘和多管除尘的工业锅炉，以及水泥窑炉等多种污染源上得到推广应用，取得了非常丰富的实践经验。探索出了许多的适用技术．取得效果良好．提高了系统对各种复杂的环境适应能力。

在一般的应用中．主要应考虑外界的温度、湿度、灰尘和震动的影响。在夏季高温、湿度大的环境中，光学电子器件的各项性能受到影响，对此要增加散热、捧湿装置；对有大量粉尘的场所．一般的过滤器无济于事，要采用专门设计的“小旋风”进行除尘过滤。而对与震动比较大的位置．应尽量避开，实在无法避开时，要采用专为这种特殊情况设计的光路补偿装置，克

一５８‘一

服震动对光学仪器的影响。

在水膜除尘或水泥窑炉等烟气低温、高湿和颗粒物浓度大、变化快等环境下，防腐蚀．防镜头结露，防烟尘“挂帘”，作好水份对测量结果影响的补偿等等的措施就至关重要，它直接关系到仪器运行的可靠性和测量的准确性。ＹＳＢ－ＣＥＭ系统在这些方面已经探索到了一些切实可行的措施，取得不错的效果。

除此之外．规范化的管理和专业化维护至关重要．要建立运行维护制度，采取相应的保护措施等等。根据以往经验主要作好以下几方面的工作：保持主机与监测单元镜头清洁，保证监测单元的上下反吹口畅通：

防止监测单元被阳光直接照射和雨淋，应加装设备防雨罩；

烟气采样与清洁空气过滤器，１个月检修一次，更换一次；

强制吹扫泵排气能力检查，一年一次。

ＹＳＢ－ＣＥＭ系统采取了模块化的结构，可分解组合；除了在污染源浓度和总量连续监测方面应用咀外，还在山东省烟气脱硫环保示范项目中作为脱硫效率监测和控制的在线仪器。现已了形成ＹＳＢ系列烟尘、二氧化硫、氮氧化物连续监测系统、ＹＢ系列烟尘连续监测系统；ＹＳ系列脱硫效率或除尘效率在线监测产品等多种系列产品。

参考文献

“ＨＪ厂ｒ××－２０００烟气连续排放监涮系统技术条件”（征求意见稿）．中国环境监测总站．２０００年；

大气污染控制与舫治，日本国，国际环境技术转让研究中心，１９９１年１０月｛

任宜平、李秋华，环境监测仪器对比实验报告（委监字１９９９年１５４号）．青岛市环境保护监测站．１９９９年８月２３日；

高小晋、池靖，测试报告（质检字（２０００）第０１５号），国家环保总局环境监测仪器质量监督检验中心．２０００年７月５日；

ＧＨＢ９加１火力发电厂烟气连续监测系统典型设备技术规范，北京，电力工业部电力规划设计总院，１９９７年２月．

聃５一

YSB型烟气连续监测系统的研制与应用

作者：高新岗

作者单位：青岛佳明测控仪器有限公司(青岛)本文链接：https://www.wendangku.net/doc/1c2349951.html,/Conference_3109533.aspx