焦爐煤氣煤氣爐煤氣測氧的含焦油煙氣的樣氣處理的氧氣分析技術

1   國家長期產業導向的啟示

      節能減排（CDM）和固定污染源排放煙氣連續監測控制系統（CEMS）完全符合國家堅定不移的長期產業政策，發展空間巨大，持續時間很持久，容易鑄就永遠的朝陽產業，為在線分析工程的技術創新提供了絕佳的機會和舞臺。

2   長期無解的技術難題

2.1  焦爐煤氣回收利用中的焦油

      CDM和CEMS項目，不管技術狀態如何，都和煙氣以及煙氣的樣氣處理緊密相關。其中最突出的應用項目是焦爐煤氣回收：焦爐煤氣發熱量為17500KJ/m3左右,每煉一噸焦炭，產生430 m3焦爐煤氣，其主要成分：55％H2 , (10～20%)CO, 10% CH4 。焦爐煤氣一半回爐燃燒，一半回收利用作為甲醇等化工產品原料或作民用燃氣。每萬噸產能焦爐煤氣回收的效益達到40萬元。

       煉焦過程會產生大量焦油，焦爐煤氣需要高壓靜電除焦后才有利用的可能。焦爐煤氣的分析，不管其目的側重點如何，樣氣處理都面臨無法有效克服焦油影響的極大困難。

     山東新澤儀器有限公司根據工藝的特性和焦油本身的特點，專門研制了自動化的水洗焦爐煤氣后進行監測的相關煤氣預處理裝置，在多個焦化廠和煤氣發生爐煤氣測量氧含量的現場使用，取得了不錯的效果，型號為TK-6000型在線煤氣氧含量分析系統。

2.2  電廠煙氣脫硫中的焦油

    電廠煙氣脫硫和供熱過程中的煙氣分析（CEMS），有些地區以重油為燃料，煙氣就會有較嚴重的焦油污染物。TK-1000型煙氣在線分析系統也充分考慮到各個工況的差異，專門針對相關工況在樣氣預處理中使用三級過濾系統。

2.3  對付焦油的傳統技術路線

      自上世紀90年以來，我國焦爐煤氣在線分析系統，幾乎都是采用英國仕富梅公司蒸汽噴射泵取樣的技術路線：蒸汽噴射泵取樣后，將焦油汽化后的煙氣傳輸到分析柜，然后用水洗滌和水冷卻，氣水分離后輸送給在線煤氣氧分析儀檢測分析。

      此技術路線的致命缺點有二：一是造成SO2 、 CO2 等組分的小比例溶解，造成樣氣一定程度的失真，從而降低了分析準確度。二是系統的使用壽命無法有效保證。即便仕富梅原裝進口的高價系統（每套40萬元，連續使用時間也不到一年就停用，主要故障原因仍然是樣氣中焦油污染物造成的氣路堵塞。

3   在線分析工程技術核心觀念的轉變促進技術進步

 煙氣分析取樣系統技術的進步

      傳統的在線分析系統堅持“抽取法”的經典技術路線：取樣探頭系統在煙氣取樣點自動連續取樣后，向后傳輸給儀表控制室的分析柜，在那里對樣氣進行各種處理和調節，達到標準氣般的高品質后，輸送給在線氣體分析儀檢測分析。此方法的局限和缺點是分析柜離取樣探頭遠，15m甚至30m以上，使系統設計復雜，制造成本提高，增加了安裝維護的困難，降低了可靠性，反應速度60s的控制限有時也遇到挑戰。

     “原位安裝法”的激光氣體分析儀不需要樣氣處理系統，響應時間快速，但是同樣存在不少技術局限和缺陷：如離線標定困難，維護量大，特別是透射窗的清掃裝置增加了儀器的復雜性和維護的不便等，如果清掃效果不到位，必然危及分析儀的可靠性及運行質量。

     如何集中抽取法和原位安裝法的優點，同時又盡力避免它們的缺點，顯然幾乎是不可能完成的技術難題。

     由于技術的進步，觀念的轉變，技術創新的沖動，本文特提出一個全新的技術概念，也就是創新設計出一個新的技術概念：“原位安裝抽取法”樣氣處理系統，它針對樣氣中的焦油也會特別有效。

     原位安裝抽取法的基本概念是：樣氣抽取和處理都采用規范的專業設計，有效保障分析儀及系統的壽命和協調運行，樣氣處理裝置和氣體分析儀組成的在線分析系統就地原位安裝在取樣點處，省掉了取樣探頭與分析柜之間的遠距離樣氣傳輸，使樣氣處理系統得以簡化和減輕負荷，以及帶來其它便利條件和優點。

4   新系統及其設計思想 

4.1  新系統的構成

·  SUV型SO2/NOX 在線分析儀

    采用紫外差分光譜吸收法原理（DOAS），其優點是檢測準確度高，能有效抗非測量組分（如CO2））的干擾。

· “原位安裝抽取法”樣氣處理系統

·  在環保工程中采用的產品是CEMS系統，即CEMS系統是工程招投標的“接口”。

4.2   新系統的創新設計思路

• 取樣探頭不采用易堵塞的過濾器技術方案，而是采用容易維護的直通取樣管方式，使樣氣中的各種污染物在取樣口處實現高效的“物理分離”，使進入取樣口的樣氣中污染物減少70％以上。

• 小型分析柜直接安裝在20～30m高的煙囪上，距煙囪墻體約500px。探頭的法蘭直接裝在分析柜后壁上。打開分析柜門即可維護取樣探頭。

• 因為分析儀流量為0.1L/min，樣氣處理采用小流量設計＜2L/min，（傳統設計總流量大多為≥5L/min），樣氣處理的壓力減輕了40％。這就為小型化的樣氣處理系統設計創造了很有利的條件。盡管如此，因為沒有傳輸管路，系統的反應速度不會受影響。

•  由于不采用探頭過濾器，那么內外吹掃過濾器的反吹柜及PLC程控都可以取消，也就是取消了整個反吹系統，不但縮小了體積，降低了成本，也大大減輕了安裝、維護、維修的工作量。

• 小型化、小體積和重量輕的設計，降低了20～30m高空安裝設備的困難。

• 比較容易控制制造成本，為提高系統的品質也創造了條件。

• 十分強調新系統的技術先進性、可靠性、易維護性，高端品質和優良的性價比。從而提高產品的市場認可度和信任度，提高了CEMS產品的競爭力。

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