文_陳巧娟 福建龍凈脫硫脫硝工程有限公司

1 超潔凈排放煙塵測量原理的選用

目前市場上研究和應(yīng)用最多的煙塵在線連續(xù)監(jiān)測方法為光學(xué)法，光學(xué)法又分為濁度法（光透射法）和散射法。前者用于煙塵濃度較高的測量場合，后者用于煙塵濃度較低的測量場合。

1.1 濁度法（光透射法）

光透射法就是通過測定光束的衰減來測量煙塵濃度，測量高濃度煙塵時的效果較好，但不適用于低濃度的煙塵測量。在小區(qū)域體積內(nèi)光的衰減對含塵空氣不是很敏感，因為在粉塵濃度較低時，透射光強較大，入射光的衰減相對太小，對測量儀器的靈敏度要求很高。同樣，低濃度時濃度的變化所引起的光強變化也非常小，這就要求儀器的探測系統(tǒng)還要有很大的動態(tài)工作范圍，這種低濃度煙塵濃度情況下的測量系統(tǒng)既要很靈敏，又要有很大的動態(tài)工作范圍，對于探測器件光源的穩(wěn)定和系統(tǒng)的噪聲抑制要求都很高。

1.2 光散射法

光散射法又分為后向散射法和前向散射法，對于超潔凈排放標(biāo)準(zhǔn)中<5mg/m3的超低煙塵排放濃度，目前基本都選擇前向散射法的煙塵儀進行在線連續(xù)監(jiān)測。

光散射法的測量原理：經(jīng)過調(diào)制的激光或紅外平行光束射向煙氣時，煙氣中的煙塵對光向所有方向散射，經(jīng)過煙塵散射的光強在一定范圍內(nèi)與煙塵濃度成比例，通過測量散射光強來定量煙塵濃度。

目前工業(yè)煙塵儀應(yīng)用較多的光散射法主要有前向散射法和后向散射法，對于與入射光方向夾角在0 ～90°范圍內(nèi)的散射光被稱為前向散射光，與入射光方向夾角在90 ～270°范圍內(nèi)的散射光被稱為后向散射光。從圖1 可以看出，對于相同的散射角，不同的尺寸參數(shù)對應(yīng)的散射光強是不同的。但無論尺寸大小，其散射光強都有一個共同的特點：散射角越小，其散射光強越強。因此在測量低濃度煙塵濃度時，尤其是<5mg/m3的超低煙塵排放濃度，由于煙塵濃度低，散射光強本身就小，為了獲得相對比較強的散射光強，散射角度較小較好，即選擇前向散射法煙塵儀（散射角約15°）最為合適。

圖1 不同煙塵尺寸參數(shù)下散射光強度對比圖

前向散射法煙塵儀應(yīng)用最多、性價比最高的一般為探頭散射式。這種探頭散射式激光前向散射煙塵儀是超潔凈排放項目煙塵在線監(jiān)測的最佳選擇。目前國內(nèi)外比較具有代表性的激光前向散射煙塵儀精度都很高，最低檢測限達到0.1mg/m3，最小量程可達0 ～5mg/m3，能夠滿足超潔凈排放在線監(jiān)測要求。

2 燃煤電廠超低排放改造中干煙氣與濕煙氣的煙氣特性

2.1 干法超凈+改造工藝的煙氣特性

干法超凈+改造工藝采用循環(huán)流化床干法脫硫工藝，脫硫布袋除塵器安裝在脫硫吸收塔出口。由于循環(huán)流化床中氣、固間良好的傳熱、傳質(zhì)效果，將排煙溫度始終控制在高于露點溫度15℃以上，就使得氣態(tài)SO2與固態(tài)Ca（OH）2的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以瞬間完成的離子型反應(yīng)，同時SO3、HCl、HF 等強酸氣體也可全部得以去除。由于排煙溫度始終在高于露點溫度15℃以上，因此排煙不需要再加熱，排放煙氣為干煙氣狀態(tài)，煙氣中的水份為蒸汽狀態(tài)，無液滴存在，整個系統(tǒng)也無須任何的防腐處理。

2.2 濕法超凈改造工藝的煙氣特性

濕法超潔凈改造工藝中，濕式電除塵器安裝于脫硫吸收塔出口，濕式電除塵器出口煙氣溫度一般在45℃左右，低于煙氣露點溫度，煙氣中水蒸汽為過飽和狀態(tài)，煙氣中含有大量液滴，液滴含量在30 ～70mg/m3，煙氣成分中固體狀態(tài)的粉塵和石膏與煙氣中液態(tài)水混合形成石膏漿液，以液體狀態(tài)存在于煙氣中。另外煙氣成分還包括氣態(tài)的CO2、NOX、SO2、O2、硫酸氣溶膠、粉塵顆粒物等，因此排放煙氣有腐蝕性，系統(tǒng)需做防腐處理，包括排煙煙道或煙囪。

3 干煙氣與濕煙氣超潔凈粉塵排放在線監(jiān)測方法

3.1 干法超凈+改造工藝粉塵排放在線監(jiān)測方法

通過以上介紹不難看出，干法超凈+改造工藝中排放煙氣溫度高于露點溫度，無水滴存在，因此可選擇激光前向散射分析儀直接插入煙道進行煙塵的測量。

3.2 濕法超凈改造工藝粉塵排放在線監(jiān)測方法

濕法超凈改造工藝排放煙氣含有液滴，在光的散射過程中，飽和濕煙氣水分會造成光的散射，影響測量結(jié)果。如果參照干法超凈+改造工藝粉塵排放在線監(jiān)測方法，在濕式電除塵器后的濕煙氣中直接采用散射法煙塵儀而不加任何技術(shù)處理措施，測量值與實際值的偏差會在30 ～70mg/m3。因此，對于濕法超凈改造工藝的濕煙氣工況，為保證測量的準(zhǔn)確性，在煙氣進入測量氣室前必須通過提高煙氣溫度或通過降低煙氣露點溫度的方法將煙氣溫度控制到露點溫度以上，使被測量的煙氣處于干煙氣狀態(tài)后再進行煙塵測量，即應(yīng)選擇抽取法進行煙塵的測量。抽取法煙塵測量儀是抽取煙氣進行預(yù)處理除去水滴后再用激光前向散射法煙塵儀進行煙塵測量。抽取法又可分為直接抽取法和稀釋抽取法。

4 干煙氣與濕煙氣超潔凈粉塵排放在線監(jiān)測方法的差異

燃煤電廠干煙氣與濕煙氣超潔凈粉塵排放在線監(jiān)測方法存在較大差異，兩者用的煙塵分析儀都是激光前向散射煙塵儀，前者是直接將激光前向散射煙塵儀探頭插入煙道進行煙塵測量，而后者多了煙氣預(yù)處理除水。

通過表1 可深入地了解燃煤電廠干煙氣與濕煙氣超潔凈粉塵排放在線監(jiān)測方法的差異。

表1 干煙氣與濕煙氣超潔凈排放煙塵測量儀差異表

5 結(jié)語

對于超潔凈排放標(biāo)準(zhǔn)中<5mg/m3的超低煙塵排放濃度，可以選用激光前向散射法煙塵儀進行煙塵在線連續(xù)監(jiān)測。

對于超潔凈改造工藝中的干煙氣工況，可以選用現(xiàn)場直插式激光前向散射煙塵儀進行煙塵在線連續(xù)監(jiān)測。

對于超潔凈改造工藝中的濕煙氣工況，必須選用抽取式激光前向散射煙塵儀進行煙塵在線連續(xù)監(jiān)測。

超潔凈改造工藝中干煙氣工況可選用的煙塵儀結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、測量直接、測量值無滯后、測量值受外界因素影響小、維護量少、功耗小、成本投入更是比濕煙氣煙塵測量儀低出幾倍，因此超潔凈改造工藝中干煙氣工況在煙塵測量方面具有較為顯著的優(yōu)勢。