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张智杰:超低排放CEMS介绍及VOC CEMS系统介绍

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张智杰:超低排放CEMS介绍及VOC CEMS系统介绍

发布日期:2018-11-30 作者:张成刚 点击:

张智杰:超低排放CEMS介绍及VOC CEMS系统介绍


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大家好!感谢组委会给我们这次机会。我今天的演讲主题是“CEMS和VOC我们应用的一些工况以及我们的解决方案”。我是应用工程师张智杰。

有一些友商可能并不是很了解我们,有一个短片简短的介绍一下我们这个部门。

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我们这家公司是做分析仪器的,我们是分析仪器的行业公司,2016、2017年我们都是分析仪器名。这是我们的一个业务范围,我们有一些分析仪器,包括有一些生命科学的仪器、还有一些耗材等。我们在国内有一些化的工厂,有一些药剂、培养皿都是在国内做的,在国内做完以后既可以在国外销售也可以在国内销售。

下面我讲一下在超低排放CEMS 二氧化硫和氮氧化物中遇到的一些问题和我们的一些解决方案。其实我们现在在超低排放里碰到的问题水的问题、高硫的问题、铵盐的问题等。水的问题可能大家现在碰到的比较多,烟气大部分都是五六十度的饱和,含水量是比较大的,对二氧化硫的损失还是比较大的,超低以后二氧化硫损失是非常大的影响,包括水多以后加热、安装对整个系统稳定性都有影响。高硫主要是脱硫、水泥、钢铁里碰到的高硫,高硫带来的就是探头的堵塞,包括有一些叠加反应造成结晶物对探头堵塞。还有在氨法脱硫脱硝上碰到的结晶问题,其实铵盐在我们整个监测中带来的问题,包括铵盐对你的数据也会造成一些影响。

这是我们碰到的一些问题,我们一直在做的是稀释法的CEMS系统,所以其实我们用稀释法以后去解决一些我们碰到的问题。我们稀释以后可以把露点从五六十度的饱和露点把样气稀释成负10度或者更低的样气,这样对后端的传输包括二氧化硫的损失都可以降的很低。稀释以后,我大部分样气是稀释气,所以只需要一小部分的烟气,对整个过滤器的负荷都很小,大概只需要5毫升。稀释以后可以把PPM量级的烟气稀释成PB级的,污染物浓度降低以后结晶率会降的很低。我们管路使用PFA材质,也是比较贵的。我们跟其他厂家用的不太一样,我们的接头全部是316L的化工的接头。我们用的全部是不锈钢接头,我们系统在整个运营中从来没有因为某个接头出问题造成某个系统不稳定,这是我们从材料上、做工上跟其他厂家的一些区别。

刚刚说了我们用稀释法系统去测烟气,所以我们这个系统上和其他的厂家有区别,我们多了一套压缩器的预处理装置,我们通过这套装置得到我想要的稀释气,我把压缩气里的这些氮氧化物、二氧化硫等,我只要氧和氮气,用这个气既可以当稀释气也可以做校准。

这是我们稀释法的架构,大概分六部分,我们的氮氧化物和二氧化硫分级,如果后端的分级在这里分级就可以,B是我们压缩气源的预处理系统,D是一个压力调节,我们叫探头控制器,A就是我们的稀释探头,我们的核心就在稀释探头这儿。B把我的压缩气体处理掉以后,我只要氧和氮气,跟烟气里的二氧化硫、氮氧化物或者其他的待测污染物混合以后,从A直接传输到C,所以我们这套系统跟常规的系统有明显的区别就是,我没有样气的预处理系统,就是从探头端A端到C端没有任何的样气预处理,是直接分级。还有从A到C是这样一个传输,有人为的破坏是不会影响你的数据。样品从A端已经稀释完了,所以我的样品露点已经到了负温,我传输的时候从A到C不需要伴热,裸露的管线在室外用就可以。通过稀释以后,本身量程很宽的,可以不更换任何硬件的情况下可以做到几个PPM的量程也可以做到几万个PPM的量程,这套系统可以很宽范围内的兼容大量程。

这是我们稀释法的一些优点,就是我解决了一些露点水的问题,我的稀释比大概选型在1:250,我们一般在国内卖是1:100的,我们的分析仪是我们的优势,因为我刚刚说了我们是一家分析仪公司,我们的分析仪跟其他厂家有区别,其他厂家大部分是PPM级别的分析,我们应用在CEMS上的分析都是PPB级别的甚至可以做到PPT级别的,更小了3倍。我们的整个系统校准,就像刚才这张图我们做的是全程校准,是打到他探头端,然后再回来。

这是我们核心的稀释模块的工作原理,采样的时候把样气抽过来,通过过滤器、通过稀释模块,把我的样气稀释完以后微正压的打向我的分析仪,整个传输是微正压的传奇。做系统校准的时候是校准器从蓝色地方,经过龙色过滤器跟采样系统是一样的气路,回到系统做到真正意义上的全程校准,所以我消耗的气量非常小。

这张图大概解释了一下我为什么可以在极端的低温环境下用常温的管线,打个比方,烟气温度如果是50度饱和露点的话大概绝对含水量13%左右,如果稀释成100倍以后,我的绝对含水量应该0.13%左右,所以应该在负15%—负20%,所以这个露点下我的样气传输的时候是不会有任何冷凝的风险,所以我就可以很安全的用常温管线做传输,我不需要做伴热。

这是我们的二氧化硫分析仪,二氧化硫分析仪是我们的专利产品,脉冲荧光也是我们的核心产品,我们一般使用的都是PPB级别的,量程这台一起步更换任何硬件的情况下养成可以从PPB到PPM任意选择,包括可以设置很蹩脚的数,比如228、229,都可以支持这样的自定义设置。

这是二氧化硫的分析原理,脉冲是我们的专利技术。我们用脉冲就可以像闪光灯似的可以瞬间放出很大的光强,而且可以延长这个灯的寿命,这是我们的特色,我们这个灯保守的估计应该7、8年是没有问题的。氮氧化物我们是化学发光法。但是氮氧化物的工作原理。

这台仪器同时可以测一氧化氮,也可以测二氧化氮,这是满足新75、76标准要求二氧化氮要区分测量,既测一氧化氮也要测出二氧化氮,然后算出总氮,这个产品既可以测一氮也可以测二氮。

这是稀释法的优势,法规上定义,因为我们没有物理的处理水,虽然解决了水的传输问题,我们没有物理的去除水,环保上稀释法在没有除水之前稀释应该算湿级测量,这是环保法规的规定。还有后端通过稀释以后可以解决很多的问题,包括水的问题、高程的问题,我对整个负荷非常小。我整个系统是没有采样泵的,我正压传输,不存在什么漏气的问题。

下面介绍一下我们的VOC系统,是我们另外一套系统,叫5800系统,我们的应用原理是FID,我们的所有艺奇的研发都是向标准方法去靠。FID原理在VOC来说是非常常见的原理。新的总站有一个VOC CEMS在线监测仪器验收标准的报批稿,包括 之前有一个征求意见稿,他们规定了两种检测方向,一个是甲烷、非甲烷和总碳烃的快速检测,一个是是苯系物的监测,我们的仪器使用的是模块的化的系数,我们分成了三款,5800A、5800B、5800C三款和580D款,D款就是针对不同的污染物、不同的工况有一个针对性的监测,D款属于定制款。这些都是模块化的,我理论上可以从A升级到B、从B升级到C、从C升级到D,都可以。

其实VOC现在我们面临的挑战跟CEMS有点类似,就是我们现在碰到的很多现场工况比较复杂,有高温、高湿、高腐蚀、烟气组分复杂。还有因为有些VOC大部分涉及到防爆,所以按照生产、氢气使用、超标排放的报警。还有系统稳定性、功能性、扩展性,这些可能是后期企业运行更关注的几点。

工况,其实我们碰到的主要是,高温、高湿工况,还有医药行业我们碰到卤化物的强腐蚀。我们做了一些应对措施,先从环保部标准的措施来说,因为VOC是可溶性的绝对不可以除湿,对VOC的测量数据人为的往低拉,要求你全程高温过来,其实加热不一定好,但是不加热一定不好,所以要控制你的加热温度,每个工况可能控制的温度不一样,要去每个现场每个工况工艺点自己摸索,所以其实我们从探头到管路到一起内部全部都是高温可控温的采样。曾经我们碰到一些工况复杂的,一味的加热高并不是好的。

针对这些高腐蚀的现场,包括我们把探头的材质也换成了哈氏合金,我们有一些针对低温环境可以换PTFE的材质,这种耐腐蚀性更好。

工业客户的接口通讯接口多样化,逻辑控制多样化。应对措施,标准支持,我们做过一个案例,客户做CEMS监测以后要做一些风速、风向的背景数据搜集,为了做以后的扩散这些数据作为基础数据,我们的系统也可以接入气象的参数,都可以标准接入。我们做工业必须用PLC做逻辑控制,这相当于一个底线。

安全生产,满足防爆要求是必须的,针对有些现场可以提供防爆机柜,包括一些特殊现场,我们的他头加热、管线加热自限温的,包括H2安全阀的设置,还有一些系统的状态,各种仪器参数,都可以输出给工厂,做一些联动的措施。

系统稳定性,先你的用料,VOC所有的接头都是使用316双卡套接头,我们使用工业PLC、温控器、隔离器。扩展性,5800主机可以升级测量组分,可以扩展外部信号输入、输出。

这是我们一个常规机柜和防爆机柜。这是我们用的卡套接头品牌和类型,像这种快插接头在我们系统上绝对看不到的。这是VOC和CEMS的客户,这是我们大概在的分布图。

谢谢大家!

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