第二章_稀释抽取式CEMS

第二章第二章稀释式稀释式CEMS稀释抽取式系统是在采样探头顶部通过一个音速小孔进行采样，并用干燥的仪表空气在探头内部进行稀释，然后将稀释后的样品气体送入分析仪器进行分析（分析流程见图）。由于样品气体进入分析仪之前未经过除湿，因此稀释抽取式CEMS的测量结果为湿基浓度。直接抽取系统主要问题之一是要过滤和调节处理大量的烟气。采用稀释系统在最大程度上避免了这样的问题。气体能够以很低的流量进入稀释系统的探头，有时比直接抽取系统的进气量低两个数量级（如20~50mL对2~5L）。这意味着只有少许的湿气要除去和少许的颗粒物要过滤。由于气流速度低，颗粒物基本上随烟气流动而不是进入探头。烟气经稀释系统稀释后进入环境空气分析仪进行测定，多年运行环境空气分析仪和环境空气监测网络为操作稀释系统CEMS提供了丰富的经验，如果分析仪器发生故障，因CEMS的分析仪可以环境空气分析仪互换，备件互用，为排除故障赢得了时间。熟悉环境空气分析仪的操作和维护的技术人员不需要再进行专门的培训就能够运行稀释系统CEMS。稀释系统有两种：⑴在探头内稀释烟气，用不加热的采样管把样品气体引入分析仪；⑵在烟道外稀释烟气。如果在紧靠烟道外稀释，可以用不加热的采样管输送烟气到分析仪器；当在远离烟道的CEMS机柜前稀释时，必须用加热的采样管。稀释系统监测的是湿基气体中的污染物。将湿基气体中的污染物浓度乘以湿基气体体积就得到污染物的排放率（kg/h），不需要测定烟气中水分的含量。稀释系统的主要特点：①抽气量少，提高了过滤器的使用时间，减少维护工作量；②在正压下输送气体，管路泄漏对测定影响较小；③稀释减少了湿气含量，使烟气的露点下降到-29~-40℃，不需要加热采样管和冷却器；④能够将高浓度气体稀释到分析仪器适宜的浓度测量范围内；⑤多根聚四氟乙烯管捆扎在一起，结构紧凑，能够在线校准零点和校准上标，校准上标时用标准气体量少；⑥能加热采样探头防止水汽冷凝溶解可溶性气体；⑦当稀释探头中有两个限流孔（目前有这样的设计）时，可以根据需要选择不同的稀释比。第一节第一节稀释采样系统稀释采样系统一、一、稀释比稀释比1.稀释比计算公式221QQQR式中，Q1—稀释空气流量，L/min；Q2—样品气体流量，L/min。2.确定稀释比必须满足的两个原则：（1）使用的监测仪的测量范围应当与实际抽取的样品的预计浓度（稀释后）一致。例如，预计烟气中SO2最大浓度为560mg/L，SO2监测仪的测量范围为0~10mg/L，因此稀释比确定为560÷10=56:1（2）应取得以下系统常数：最低环境温度、实际烟气的水蒸汽%含量最大值。例如，最低环境温度为一5℃，实际烟气的水蒸汽百分含量为24%，求稀释比。查表可知，在-5℃，1×105Pa时水蒸汽百分含量为0.396。则稀释比为24%/0.396=61:1应当选择上述两个规则得到的最大稀释比来满足分析仪器。二、稀释原理二、稀释原理音速临界小孔采用耐热玻璃和陶瓷材质，小孔前端有石英过滤棉过滤，并经过陶瓷孔板到达小孔。小孔的长度远远小于孔径，当小孔两端的压力差大于0.46倍以上时，气体流经小孔的速度与小孔两端的压力变化基本无关，而是取决于气体分子流经小孔时的振动速度，即产生恒流。实验室实验表明：当稀释探头的真空度大于13inHg(约合44kPa)时，在绝大多数烟道条件下都能满足音速小孔的恒流条件。三、采样探头三、采样探头1.烟道内稀释探头在稀释探头处把烟气稀释到露点低于采样地区最低环境温度，CEMS就可以不用加热采样管，从而简化了气体传输系统。在探头内设计一个临界限流孔和射流泵的稀释探头应用最广泛和最成功。如图所示，这种设计独特和结构新颖的探头首先在荷兰研究成功（Bergshoeff和VanIjssel,1978）。现在由EMP公司生产，是众所周知的“EMP探头”。在探头中，通过射流泵气体流量为1～10L/min，通过临界限流孔（由玻璃拉制成一个小孔，如图所示）的样品气体流量为20～500mL/min，玻璃临界限流孔得到临界流量的条件是文丘里管喉部的绝对压力与烟道静压的比小于或等于0.53，稀释比有下列公式计算：221QQQR式中，Q1—稀释空气流量，L/min；Q2—样品气体流量，L/min。分析仪器响应值乘以稀释倍数或者按起初校准的倍数调节就可以将环境空气分析仪器得到的数据转换成烟道内气体的原始浓度。稀释探头典型的稀释比范围从50:1～300:1。应用最为广泛的稀释比为100:1，随着稀释探头稀释比的不同，样品气体的流量为20～500Ml/min。确定稀释系统的稀释比原则：①分析仪器的量程范围应当与稀释样品气体的浓度相匹配，比如分析仪的最低测量范围是0～5ppm，二烟气中被测污染物正常的排放浓度为60ppm，按照100:1稀释倍数稀释后，被测污染物浓度为0.6pp