烟气连续监测系统

汞在环境中以3种价态存在(Hg0,Hg 1+ ,Hg 2+),其排放主要来自电厂燃煤,工业锅炉,废弃物燃烧以及一些工业工艺过程.由于汞有毒性,持久性和生物累积效应,随着人们健康意识的增强,重金属汞的污染得到了日益广泛的重视。美国环境保护局（US EPA）已通过汞清洁空气法案（PS-12A 和 Part 75），控制燃煤电厂汞排放，并强制要求燃煤电厂在线监测汞排放。 Thermo Scientific 的连续在线汞监测系统根据美国环境保护局汞监测法案设计，能够连续实时监测燃煤锅炉和废弃物焚化炉烟气排放中的元素汞、离子汞和总汞。作为美国环境保护局对燃煤电厂Hg CEMS现场评估行动的主要参加者，Thermo Scientific汞分析系统完全达到和超过有性能指标测试。 系统特点： l 灵敏度高系统的最低检出限低达ng/m3级, 允许对烟气进行高比例稀释（100：1），从而降低烟气湿度、温度和其他污染物干扰 l 离子态汞的准确测定采用玻璃镀层惯性过滤器和离子汞在探头直接转化等先进技术，避免了离子态汞在传输过程的损失 l 无昂贵耗材独特的原子荧光设计避免了使用昂贵的金汞齐富集装置，并且也不需要SO2滤除器 l 无需测量烟气湿度基于稀释法基础，该系统得到的是湿基Hg浓度。不需要额外监测烟气湿度 l 无需化学试剂不需要试剂去除烟气酸性气体不产生危险废液 l 真正的连续监测不需要金汞富集，真正的实时在线 l 易于使用，易于维护简单、快捷的菜单驱动程序基于i 系列的通用技术平台 l 系统良好的稳定性满足无人值守、连续自动工作要求 l 先进、成熟的技术系统根据美国环境保护局要求设计通过燃煤电厂Hg CEMS现场评估测试 l 丰富的经验基于Thermo Fisher Scientific在烟气检测领域超过35年的经验和遍布全球的技术支持网络 汞连续监测系统由5部分组成：l 采样探头/转化炉单元 l 探头控制单元 l 分析单元 l 校准单元 l 零空气发生单元 主要技术参数： l 分析单元：元素Hg测量范围：0-300μg/m3零点噪音：1ng/m3最低检出限：2ng/m3响应时间：120秒（60秒平均）线性：1% F.S. l 校准单元：零空气流量：20SLM标气流量：50SCCM汞源标准输出：3 - 50 μg/DSCMMFC准确度：2%读数或1% F.S.MFC线性：0.5% F.S. l 探头/转化炉单元：尺寸/重量：34.5" (L) x 10.5" (W) x 18.5" (H), 92 磅材料：外部：304不锈钢气路部分：316不锈钢惯性过滤器：316不锈钢/玻璃稀释采样器：316不锈钢/玻璃流量（快速回路）：2 CFM流量（采样）：250 SCCM稀释比：25:1到100:1 l 探头控制单元：空气需量：10LPM零空气4CFM干空气

污染源烟气连续自动监测系统(CEMS)采用独特的稀释技术，与各种直接采样技术相比有着明显的优势。探头稀释比的恒定控制，使稀释探头无需加热或进行温度、压力补偿，稀释及控制部分简单明了，而且彻底消除了系统腐蚀和堵塞的影响。根据美国1990年清洁空气法案的要求，稀释法为污染源在线检测的首选方法，在美国已经安装的2000多套污染源系统中，有1800多套采用稀释法，其中1600多套采用的是赛默飞世尔科技的系统。在中国，Thermo Scientific不仅提供了第一套稀释系统，而且占有国内稀释法的大部分市场。稀释系统的特点准确的湿法测量——美国EPA优选方法连续测量SO2浓度，SO2排放量、NOx浓度，NOx排放量及烟气浓度等参数采用探头内瞬间稀释技术，彻底消除冷凝水影响无需跟踪加热采样管线稀释技术解决了烟气含尘量高而引有的堵塞问题采用从采样探头开始的全系统动态校准全汉化中文数据处理和报表生成样品气传输快，维护工作量小，消耗品用量少国家技术监督局系统认证，国家环保局认证，ISO9001认证 典型的湿法测量稀释系统采用独特的现场样品预处理的气体采集方式。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。样品气进入分析仪之前不需要除湿处理，因为样品气经过稀释后（稀释比通常选择在100:1至250:1之间），有效地降低了样品的露点温度，使之低于安装地的环境最低温度，从而避免了样品气在环境温度下产生的结露现象；另一方面，样品气虽然经过稀释，但仍为带湿气体，测量过程是典型的湿法测量。由于稀释探头采样不需要除湿设备，因而无需增加购置除湿设备的成本及其维护费用，除湿设备的损坏会导致湿度增加使样气结露并腐蚀而导致分析仪器故障。稀释法可以彻底避免样品气在采样管线中冷凝结水，这样就无需加热气体传输管线并可避免许多与其他采样技术伴随而来的麻烦。这种测定方法是美国EPA优选的带湿计算方法，不仅避免了除湿过程中产生的SO2和NOX损失，而且彻底消除了直接采样法经常发生的由于水份没有从样品中彻底消除而带来的腐蚀影响。稀释法提供带湿样品气测量数值和带湿烟气流量值，因而不再需要为数据修正提供额外的湿度计。 稀释法采样探头采样探头所有暴露在烟气中的部分，采用的是精心选择的耐热耐蚀的铝铬镍合金Inconel600,镍基铝合金Hastelloy C276或不锈钢304pyrex玻璃等材料，以避免探头在烟气中被腐蚀。稀释探头采样流量通常为2500px3/分钟，而非稀释探头采样流量大约是87500px3/min，因而稀释法更不容易发生探头过滤器堵塞，维护周期长，维护费用低。来完成的，因而无需任何专用电源和电路，具有体积小、安装简单、维护方便的特点。为保证恒定的稀释比，赛默飞世尔科技的探头设计采用独特的音速小孔设计。当系统能够满足设定的最小真空度要求时，音速小孔两端的压差将大于0.46倍，此时通过音速小孔的气体流量将是恒定的，温度,压力的变化将不会影响稀释比。这就使得整个探头的流量控制是靠气动来完成的，因而无需任何专用电源和电路，具有体积小、安装简单、维护方便的特点。 简单的采样管线由于稀释样品的露点低而无需跟踪加热，所以连结采样探头和分析仪器的采样管线是无需加热型的。稀释系统的采样管线由四根聚四氟乙烯管组成，其中两根分别用于往采探头输送校准气和稀释空气，一根用于往各种分析仪器输送稀释后的烟气样品，另一根用于探头部分的真空度监测。所有采样管线除真空管线外都是正压，从而避免了由气体泄漏所引入的误差。稀释采样法在样品的采集和传输过程中，不象非稀释采样法那样需要采样泵及若干个流量控制阀，从而减低了购买和运行维护成本，而且减少了故障隐患。 恒定的稀释比例为保证恒定的稀释比，赛默飞世尔科技的探头设计采用独特的音速小孔设计。当系统能够满足设定的最小真空度要求时，音速小孔两端的压差将大于0.46倍，此时通过音速小孔的气体流量将是恒定的，温度,压力的变化将不会影响稀释比。探头的抽气，是依靠气动抽气器（文丘里管）来完成的，根据气动力学原理，形成稳定的真空度，并保证稀释气体流量的恒定。这就使得整个探头，因而无需任何专用电源和电路，具有体积小、安装简单、维护方便的特点。并且由于气动力学特性，保证了探头的良好重复性。保证了探头的稀释比恒定。稀释系统保证的是稀释比的恒定，而并非给出一个确认的稀释比例。通过稀释比例的恒定，保证系统的准确性。 自动校准功能稀释系统可在预先设定的时间间隔内自动或手动对仪器的零点及跨度进行系统校准。系统校准是将校准气注入到探头顶部，对系统的所有部件包括探头过滤器、采样管线、探头控制器以及分析仪器进行校准，这种系统校准方式与直接采样系统所采用的只对分析仪器进行的部分校准具有本质的区别，是美国EPA唯一认可的校准方式。系统校准可由手工完成或由数据处理器自动设定完成，也可以通过网络由远程控制实现。系统采用干燥压缩空气校准零点，采用钢瓶气校准跨度。数据采集及处理系统将规定值与校准数据进行比较，以检验仪器的准确度，根据美国EPA的要求对数据进行有效性判断，在有效的情况下可以自动进行数据修正。 先进的气体分析技术在气体分析技术方面，ThermoScientific采用自行开发生产的世界上最先进可靠的分析仪器。分析系统采用模块化的组合方式，可以根据用户的实际监测要求，灵活地配置系统构成。各项参数独立监测，保证每一台仪器都在最优化的条件下工作，与多参数分析仪器相比，具有结果更准确、维护更便捷的特点。这种系统组合很好地满足了广大客户的实际应用，使Thermo Scientific在全球范围内享有很高的声望，并占有很大的市场份额。Thermo Fisher是目前市场上普遍采用的紫外荧光法SO2分析仪的发明者，其市场占有率超过70%；它还是化学发光法NOx分析仪的发明者，其市场占有率超过60%；同时，Thermo Scientific其他气体分析仪器也拥有世界上最大的市场占有率，广泛地受到用户的好评。 由于脱硝烟气中要监测的项目有：NH3、SO2、H2O、CO2等参数，所以在常温采样时以上物质会发生反应生成(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2CO3和NH4HCO3。当在高温伴热时烟气中原有的副产物就会分解生成气态NH3、SO2和CO2。因此常规方法和高温伴热都存在不可解决的问题。而赛默飞世尔科技的稀释技术非常出色的解决了以上问题,可准确监测到烟道中NH3,CO2,SO2的数据。这就使得赛默飞世尔科技烟气监测系统在脱硝系统中占有非常大的优势脱硝系统中的CEMS应用，主要面临的技术关键问题是：（1）烟气温度高（2）烟尘含量高（3）烟气中含有NH3。 而采用稀释技术将最大限度地避免或降低这些问题对系统的影响，保证系统稳定运行，准确测量。将烟气稀释后，可降低稀释后的样品气的湿度，有效地防止烟气凝结；稀释采样，烟气抽取量非常小，大约为50－300ml/min（一般为50ml/min），是直接抽取法采样抽气量的几十分之一，因此，探头滤芯的工作负荷也大大降低，有效地提高了探头滤芯的使用寿命和有效工作时间；将烟气稀释后，NH3浓度也被稀释，铵盐的形成温度大大降低，降低了NH3对系统的影响，同时由于凝结问题的解决，也彻底解决了NH3溶解对系统的影响，同时也降低了NH3在传输过程中吸附的影响。因此，稀释法是脱硝系统CEMS的优选方法。 稀释法采样探头（高温、高尘条件）对于粉尘含量较高达到几克甚至上百克每立方米的环境，我们选用PRO2000W型烟道外稀释探头。采用烟道外稀释探头最高可承受摄氏540度高温。并且使用INCONEL600材质可以有效阻止NH3的接触反应。它此种型号探头前端安装一长度为52”的取样探针，安装时探针向下倾斜5度，这样当烟气经过探头前端以50-100CC/min的流速流向探头时，由于样气流速很慢致使大于15 microns的粉尘首先沉积到探针外壁（见图1），然后再进入一温度控制在140°C±5.5°C (285°F ± 10°F)的过滤器。滤芯是由Teflon 包裹的玻璃纤维惰性材质，孔径为0.1 micron 。探头设有反吹装置（见图2）在反吹是高压空气通过反吹管直接作用在滤芯和探针上，可完全清除粉尘。反吹频率视现场实际情况调节。在过滤器出口经过音响小孔后与干燥的稀释空气混合（稀释比例16:1到100:1）。混合后样气（流量5－10L/min）经取样管传送到分析仪器。 探头控制器CTL2000用于探头加热控制，19”机架安装，过滤器/抽气器加热设定温度为140.5°C (285°F)；通过在探头上的热电阻测量探头温度，加热温控器可提供报警输出。电源容量：30 W环境温度：-20°C (-4°F) 至 50°C (122°F)重量：18 lbs. (8.3 kg) 采样管线由于稀释样品的露点低而无需跟踪加热，所以连结采样探头和分析仪器的采样管线是无需加热型的。稀释系统的采样管线由四根聚四氟乙烯管组成，其中两根分别用于往采样探头输送校准气和稀释空气，一根用于往各种分析仪器输送稀释后的烟气样品，另一根用于探头部分的真空度监测。 稀释空气净化系统稀释空气和零点校准气采用除尘、除水、除油，以及必要时除CO2和浓度过高的空气本底中的SO2和NOX的仪表空气，它应该是干燥的,露点为-30°C 到 - 40°C ， 压力620 ± 68 KPa。赛默飞世尔科技采用专门的空气净化装置，很好地满足了以上要求。 自动校准稀释系统可在预先设定的时间间隔内自动或手动对仪器的零点及跨度进行系统校准。系统校准是将校准气注入到探头顶部，对系统的所有部件包括探头过滤器、采样管线、探头控制器以及分析仪器进行校准，这种系统校准方式与直接采样系统所采用的只对分析仪器进行的部分校准具有本质的区别，是美国EPA唯一认可的校准方式。系统校准可由手工完成或由数据处理器自动设定完成，也可以通过网络由远程控制实现。系统采用干燥压缩空气校准零点，采用钢瓶气校准跨度。数据采集及处理系统将规定值与校准数据进行比较，以检验仪器的准确度，根据美国EPA的要求对数据进行有效性判断，在有效的情况下可以自动进行数据修正。系统校准在美国环保局要求中规定是必须的，无论针对何种采样系统。否则无法判定监测系统的系统误差。

汞在环境中以3种价态存在（Hg0, Hg1+,Hg2+)，其排放主要来自电厂燃煤，工作锅炉，废弃物燃烧以及一些工业工艺过程。由于Hg具有毒性、持久性和生物累积性，重金属中的Hg污染得到日益广泛重视。Mercury FreedomTM 固定污染源烟气汞连续监测系统，能够连续实时监测锅炉燃煤和废弃物焚化炉烟气排放中的元素汞（Hg0)、离子汞（Hg1+,Hg2+)和总汞。Thermo Fisher Scientific 作为美国环保署对烯煤电厂Hg CEMS 现场评估行动的主要参加者，Mercury FreedomTM固定污染源烟气汞连续监测系统完全达到或超过所有性能指标测试。Mercury FreedomTM 固定污染源烟气汞连续测系统由5部分构成：采样探头/转化炉单元，探头控制单元，分析单元，校准单元和零空气发生单元。Mercury FreedomTM 固定污染源烟气汞连续监测系统采用独特的稀释法和冷原子荧光技术具有以下特点：更高的灵敏度：标准系统最低检出限为0.04μg/m3, 如果烟道中Hg 的排放低于0.5μg/m3, 可以选择Max SenseTM选项， 最低检测限可达到0.008μg/m3系统无需昂贵且需要更换的金汞齐富集设备，彻底避免SO2等酸性气体对分析产生的影响。真正的实时在线监测仪表间内更小的空间需求，不需要安装水管，频繁的维护蠕动泵，也不需要氩气做载体更低的运营成本，兼容的数据采集系统，系统便于使用，更于维修Thermo Scientific 80i 型汞分析仪简便易操作先进的冷原子荧光分析技术提供了样品的连续监测，无需其他气体或预处理，SO2几乎对系统没有干扰。检出限可以达到1ng/m3，因而可以使用高稀释比，从而降低了温度、高温和污染物的影响。更简易的接口可扩展的I/O功能和新的连接能力使i系列仪器可以容易的连接到任何工厂的操作系统和数据流中。接口支持MODBUS，TCP/IP和iPort用户远程软件包。新的i系列仪器同样的可以和原先的系更兼容，与目前的产品线匹配。数字型输出卡 包括10个继电器用来提供警报和状态输出。选择I/O扩展板，可以增加6个0-20/4-20mA的模拟量输出， 和8个0-10V的模拟量输入通道以接受外部传感器的信号。有效的远程通讯 现在无论在路上或是家里，或是任何地方都可以通过互联网检查系统状态。新型闪存 提供更大存储和用户下载软件以太网 内置的以太网接口可以更简便的连接到现有的控制和数据管理系统，同样便于远程通讯。增强的I/O功能 16通道开关量输入，10通道开关量输出。6通道模拟量输出，8通道模拟量输入可用于采集外部传输器的 数据。两个RS232/RS485 接口 可以选择RS232或RS485接口波特率。一个接口可通过菊花链路连接整个系统。 电源故障断电器将报警信号发到数据系统或DCS。更便于维修I系列分析仪被重新设计为更易于在现场进行维护。如下图所示，只要移走机箱顶盖，滑出内部部件，放下内部隔板就可以方便快速地维护或更换所有部件。不同气体的分析仪具有类拟的设计和很多相同的元件，这样有利于维修人员的培训，同时也节省了配件库存。有经验的技术支持随时准备为用户提供服务和解决问题。优化的元器件布局 在维护时需要拆缷的其它元器件量降到最少。元器件更容易接近的设计 拧开机箱盖板的螺丝，移走盖板，机箱被分为2个部分。内部的分隔板可以展开，在维护时各元器件能 很方便地接触到。更便于使用重新设计的i系列界面更易于操作。快速、直接的导航和简单的菜单驱动程序使软件很容易掌握，适用于各个层次的操作者。可自定义的“软键”可以帮助用户直接进入常用功能。主画面会显示所有的关键信息，而菜单屏幕显示了所有的主要参数气和主画面数据。我们所设计的i系列仪器还具有同样的外观。操作者熟悉其中一种仪器，就很容易熟悉其他的型号信器。技术规格元素汞量程 0-50μg/m3(稀释前有效果程）零点噪音　1ng/m3（平均时间300秒）最低检测限　2ng/m3（平均时间300秒）零漂（24小时）＜5ng/m3响应时间110秒（平均时间60秒）线性　±1％满量程样气流量　0.5sIpm干扰（SO2）8.4X108：1 SO2低于最低检测限干扰（NOX）4.2X 109：1 NO低于最低检测限工作温度 5-40°C电源要求100vac，115vac， ±10%@275W尺寸和重量 16.75W x 8.62H x 23D ，49lbs. 425mm W x 219mmH x584mmD，22.2kg输出 可选择电压输出，RS232/RS485，TCP/IP，10路状态继电器，及电源故障指示，0-20或4-20mA 隔离电流输出。输入 10路开关量输入，8路0-10V模拟输入Thermo Scientific 81i型汞校准器方便的校准81i使用蒸汽发生器来进行从过滤器前开始标准校准，并可以动态地喷入抽取探头。校准量程为1μg/m3到50μg/m3，使用户可以直接用稀释后的浓度校准分析仪。汞校准器专门用于系统每天零点和跨度的检查、例行的转化单元效率测试和线性测试。集成的自诊断功能可以执行分析仪和临界小孔的校准，而无需其它的电脑。内部的汞源可以使用相当长的时间。Peltier 制冷器蒸汽压的控制，和对质量流量的控制，最大程度地精确控制汞的输出精度。与80i分析仪一样，校准器同样基于i系列的平台，具有相同的界面，可设计的“软键”可以直接跳到常用功能。主屏幕显示所有的关键信息，菜单屏幕显示所有主要参数和主屏幕数据。技术规格质量流量控制器零气流量控制器20slpm源要求 50sccm源控制 0-15℃源要求 250watts尺寸和重量 16.75W x 8.62H x 23D，48lbs. 425mmW x 219mmH x584mmD，21.8 kg输出可选择的电压输出，RS232/RS485，TCP/IP， 0位状态继电器，电源故障指示（标准） 0-20或4-20mA隔离电流输出（选项）输入 16路开关量输入（标准） 8路0-10V模拟输入（选项）气体稀释质量流量计的准确度读数的2%或满量程的1%，二者最小值（20%—100%满量程）质量流量计线性0.5%满量程质量流量计重复性 2%的读数或1%满量程，二者最小值（小于20%—100%满量程） Thermo Scientific 82i探头控制器微处理器控制控制器通过脐状管线与烟道探头和汞转化器连接。可以自动进行探头校准和动态喷入标气，也可以确定稀释比例。此外，82i探头控制器还监测探头的温度，测量流速和采样环节的压力。使用电子传感器和控制器来监测和控制压力，来实现取样管和过滤器自动反吹。82i校准器还为烟道上的探头供电，而无需烟道上的电源。光纤通讯能力我们还为汞监测系统提供光纤选项，此选是由82x发展而来的。82x设置在烟道上，通过光纤通讯来控制探头。光纤选项减少了烟道上铜线的使用，这样系统测量时，就不受电涌的损害。因此82x在电力企业中应用的另一个范例。技术规格工作温度 5-40℃电源要求 120VAC，15A回路 220VAC，1路15回路 220VAC，管线200英尺时，1路30A回路 220VAC，管线200英尺时，2路30A回路尺寸和重量 16.75（W）x8.62（H）x 23（D），48lbs. 425mm（W）x219mm、（H）x584mm（d），21.8kg气体需求 10lpm 零气 4CFM 干燥空气Thermo Scientific 83i 探头/转换器为了提高准确度、降低维护量和易维修的简易设计83i型探头/转化器包括稀释探头、惯性过滤器和专有技术的干式转换器/去除器，这些部件都安装在一个隔热的NEMA 4X不锈钢机壳中。广泛适用于各种工况的稀释探头设计可以应用于高尘（除尘器前）、高温（空气预热器附近）、高湿（饱和湿度）等严酷条件的汞排放监测。所有与原烟气接触的部件都采用玻璃涂抹层，以防止汞的丢失或再结合反应。为了防止冷凝，所有关键部件都额外用加热铝块包裹。探头可以稀释和校准。稀释系统报告汞的湿基浓度。无需花费湿度分析仪的费用，去将干基浓度修正为温基后得到汞排放量。校准气体可由过滤器、音带小孔通入，或直接进入分析仪。创新的转化器专有的干燥转化器/去除器无需水或是化学试剂。独一无二的高效转化技术，可以将氧化汞转化成元素汞的形，符合40CFR Parts 60 和75关于系统整体测试的标准，可以测量元素态、离子态和总汞。简便的干燥转化器无需安装输水管线去除酸性气体，不产生具有腐蚀性和汞的有害废水。为提高准确度转化器被置于烟道上位于烟道上的转化器提供了更高准确度而且便于今后烟道上系统整体测试。稀释、去除和真空技术的结合可以防止在特氟龙采样管线上的汞损失和再结合反应。易于维护探头被设计成易于维护和维修。销锁式的仪器盖方便打开，可以在几分钟内修理内部元件。技术规格尺寸和重量876.3mm（L）x 266.7 mm （W）x 469.9mm（H）42kg材料-机壳主体 304不锈钢玻璃涂层过滤器316L不锈钢稀释采样器玻璃涂层，316L 不锈钢所有受温部件由316L不锈钢制成安装 探头通过2 ANSI 法兰悬置在带有4 ANSI法兰的套简装置上。 这个4法兰安装在采样口上，取样管为1/2管。电源要求 电源来源于82i汞探头控制器热电耦 K型流量（采样）250sccm稀释比 25：1到100：1氯化汞发生器关于周测试的解决方案氯化汞发生器为系统整体的周测试，提供了非常需要的解决方案。基于系统标准化和安装简便的需要，氯化汞发生器完全整合在探头上，以按钮方式方便控制。设备使元素态的汞和氯气反应，产生氯化汞气体，产生离子态汞。烟道上干燥转换器的优点在于测试气体在探头生成，无需水、泵和从仪器间输送离子态物质的加热采样管线，因而也没有潜在冷点。发生器具有高氧化效率，简易的装置和高效转化率，使客户可以在最小系统维护下提供可靠性的整体测试。NIST 溯源每一套汞在线监测系统都使用经过NIST认证的标准汞气体发生器进行溯源。我公司在中国建立了实验室，有一套完整的Hg CEMS 系统。同时，为保证为中国国内客户提代NIST传递校准服务，我公司特提供一台可溯源到美国NIST的标准汞校准源，用于中国客户的NIST溯源准服务。这样可以方便中国用户溯源校准，为客户节省仪器越洋长途运输的时间，为客户长期运行的溯源校准节省费用。同时我们将根据NIST标准，定期对该台汞校准源进行NIST溯源校准。