氧含量在固定污染源烟囱排口CEMS中属于必测因子。由于CEMS中测量的气态污染物及颗粒物的排放浓度需要带氧折算,石化行业硫磺回收装置基准氧含量按3%考虑(见下式)。折算后的排放浓度再上传至环保部门,所以氧的测量尤为重要。目前氧的测量在CEMS中常见的测量原理有3种,原位氧化锆、抽取电化学及抽取磁氧。
上述公式中:
C折——折算成实际过量空气系数时的污染物排放浓度
Csn干——污染物标准状态下干基质量浓度
CVO2干——排放烟气中含氧量干基体积浓度
CO2S——污染物排放标准中规定的该行业基准含氧量
* 图片源自正版图片网站Pexels
在某些石化行业硫磺回收装置的烟囱排口中CO在烟气中的含量非常高(有些高达1500mg/m3)①,原位氧化锆的测量为直接接触烟气测量,锆池的温度加热到700℃左右。CO与氧的反应温度为650℃,所以锆池的加热温度足以将其周围CO氧化成CO2,消耗锆池周围烟气中的部分氧。
此时氧化锆测量的氧值就会降低,根据某个硫磺回收装置现场反映,当时烟囱排口中烟气氧含量人工比对为4%左右,CEMS氧化锆测量值仅为2%,如此大的偏差,使污染物SO2、NOx、颗粒物带氧折算后浓度出现严重失真,由此可能会给企业带来环保数据涉嫌造假的嫌疑。另外抽取电化学及抽取磁氧,由于不直接接触烟气,抽取的烟气被过滤及预处理后进入分析仪测量,而分析仪中氧模块的加热温度≤50℃,CO不会与氧发生反应。所以只会在稀释抽取法的CEMS中采用原位氧化锆测量才会出现上述问题。
赛默飞CEMS Model 200采用的就是稀释抽取法,氧的测量为原位氧化锆法。在硫磺回收装置烟囱排口中CO浓度高的工况下,解决方案就是在锆池部位进气口前端增加氧化铜CuO过滤器,利用锆池的加热温度,提前将进气中的CO与氧化铜CuO反应⓶,使CO提前转化为稳定态的CO2。又因为被还原的Cu会在高温下再次缓慢氧化为CuO(因过程较缓慢对氧的测量基本无影响),使得CuO滤芯可以再生使用。有效的降低了烟气中CO对氧化锆测氧的影响,使氧化锆的测量绝对误差不超过±1%或相对准确度≤15%(根据HJ75标准),而且氧化铜CuO过滤器还能起到过滤烟气中烟尘的作用(大约5u的过滤精度)。
这种解决方案使某些硫磺回收装置烟囱排口烟气中CO浓度大的工况下,CEMS中氧化锆测量的准确性大大提高,使污染物SO2、NOx、颗粒物带氧折算后浓度符合环保比对要求,上传环保数据合格。而且氧化铜CuO价格便宜,很容易得到,体积小安装方便,可以连续使用1年以上。
注:
注①:烟气中CO浓度≥500mg/m3,采用氧化锆测量就要考虑CO的影响。
注⓶:
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