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氮氧化物尾氣分析儀(電化學(xué)傳感器法)


項目背景:

什么是氮氧化物

廣義的氮氧化物包括多種化合物,如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮 (N0)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮 (N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N205)等。除二氧化氮以外,其他氮氧化物均極不穩(wěn)定,遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸T诃h(huán)境治理與監(jiān)測領(lǐng)域,氮氧化物主要指鍋爐尾氣排放的一氧化氮 (N0),二氧化氮(NO2)。

氮氧化物的危害

NOx的危害還在于它能與碳?xì)浠衔镌谔栒丈湎掳l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),而生成光化學(xué)煙霧,第二是產(chǎn)生酸雨,第三是存在于平流層中的NOx對臭氧層有破壞作用,第四是對人體的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生剌激作用,甚致發(fā)生支氣管炎,使農(nóng)作物減產(chǎn),樹木枯死,金屬損壞等。

氮氧化物的來源

人為方面的來源站主導(dǎo),主要由工業(yè)鍋爐燃燒排放,機動車尾氣排放等。

各地出臺的政策標(biāo)準(zhǔn)

隨著環(huán)境治理的推進(jìn),我國煙氣治理技術(shù)的成熟,鍋爐單臺容量的快速增大,現(xiàn)有的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)已顯得較為寬松。政府開始鼓勵企業(yè)逐步淘汰小型燃煤鍋爐。對燃?xì)忮仩t進(jìn)行低氮改造。并且制定了歷史最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)。各地陸續(xù)出臺針對氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn):

北京標(biāo)準(zhǔn)要求,2017年4月1日起,新建鍋爐必須低于30毫克/立方米,在用的必須低于80毫克/立方米。北京市現(xiàn)有燃?xì)忮仩t配置的都是傳統(tǒng)燃燒機,根據(jù)有關(guān)部門抽樣調(diào)查的結(jié)果,其中85%以上的燃?xì)忮仩tNOx值在150毫克/立方米以上,幾乎沒有燃?xì)忮仩t可以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了實現(xiàn)既有燃?xì)忮仩t排放達(dá)標(biāo),所有在用鍋爐都需要進(jìn)行低氮技術(shù)改造。更換低氮燃燒器和加裝煙氣再循環(huán)裝置。前者能在燃燒時,控制氮氧化物的生成;后者則能對尾部煙氣中的氮氧化物進(jìn)行處理,減少污染物排放。

天津印發(fā)《天津市2018年燃?xì)忮仩t低氮改造工作方案》,全面加快燃?xì)忮仩t低氮改造,科學(xué)削減氮氧化物等污染負(fù)荷,持續(xù)改善全市空氣質(zhì)量。在施工保障上,市環(huán)保局會同市市場監(jiān)管委發(fā)布燃?xì)忮仩t低氮改造工作要求,保障鍋爐安全運行。在技術(shù)選定上,對不同企業(yè)類型逐一研究可接受的改造方式,逐一確定改造目標(biāo)濃度,確保改造工作平穩(wěn)有序推進(jìn)。在資金引導(dǎo)上,市環(huán)保局會同市財政局印發(fā)實施全市燃?xì)忮仩t低氮改造項目定額補助實施辦法及相關(guān)配套文件,以濃度定額度,引導(dǎo)有條件的鍋爐氮氧化物排放濃度達(dá)到30毫克/立方米以下,確保低氮改造項目的環(huán)境效益。

河北為進(jìn)一步深化鍋爐污染治理,消減氮氧化物排放,改善大氣環(huán)境質(zhì)量,打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),河北省大氣污染防治工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室發(fā)布了冀氣領(lǐng)辦【2018】177號文。文件要求到2020年6月底前,現(xiàn)有非電燃?xì)庹羝仩t,熱水鍋爐,層燃爐和拋煤機爐全部完成低氮燃燒改造,煙塵,二氧化硫和氮氧化物排放限值為5mg/m3,10mg/m3,30mg/m3,新建燃?xì)忮仩t同步安裝低氮燃燒裝置并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。20蒸噸/小時以下燃?xì)忮仩t要安裝氮氧化物尾氣分析儀。

項目介紹

基于各地對氮氧化物的治理與監(jiān)測要求,我司開發(fā)了針對燃?xì)忮仩t尾氣排放的監(jiān)測裝置PC600-NOx氮氧化物尾氣分析儀。該分析儀是基于電化學(xué)傳感器法的煙氣監(jiān)測產(chǎn)品。它不但適用于監(jiān)測燃?xì)忮仩t尾氣排放中 NOx的實時濃度,還能連續(xù)監(jiān)測煙(管)道氣中的 SO2、NH3、H S等的排放濃度。

項目設(shè)計依據(jù)

u  GB-12519-2010   分析儀器通用技術(shù)條件

u  GB 50131-2007       自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范

u  GB 3095-2012     環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

u  GB/T16157-1996  固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法

u  GB50093-2002    自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范

u  HJ 75-2017       固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(試行)

u  HJ 693-2014  固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 定電位電解法。

u  HJ 76-2017      固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法(試行)

u  HJ/T212-2017     污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)

u  HJ/T 352-2007     環(huán)境污染源自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術(shù)規(guī)范(試行)

u  HJ/T 47-1999      煙氣采樣器技術(shù)條件

u  GB/T 15464-2008   儀器儀表包裝通用技術(shù)條件

測量參數(shù)

NO,NO2,O2 ,SO2(選配)、溫壓流(選配);

測量方法

煙氣采樣方法:抽取法;

NO測量方法:電化學(xué)傳感器法;

NO2測量方法:電化學(xué)傳感器法;

SO2測量方法:電化學(xué)傳感器法;

O2測量方法:電化學(xué)傳感器法;

煙氣溫度測量方法: 熱敏電阻(或熱電偶);

煙氣壓力測量方法:壓力傳感器;

煙氣流速測量方法:微差壓法(皮托管); 煙氣濕度測量方法:阻容法;

系統(tǒng)特點

◆電化學(xué)傳感器,一次性投入成本低,應(yīng)用廣泛。

◆進(jìn)口煙氣專用電化學(xué)傳感器,監(jiān)測精度高,壽命長,長期使用穩(wěn)定性有保障。

◆核心處理器采用ARM Cortex M3(32位),運行穩(wěn)定,ADC采用24位高精度芯片。

◆信號處理板帶有溫濕度監(jiān)測,通過傳感器對溫濕度的變化曲線圖,建立數(shù)學(xué)模型,消除溫濕度對傳感器的影響。

◆傳感器模塊可選恒溫控制系統(tǒng),保證傳感器恒溫恒濕的工作環(huán)境,進(jìn)一步保證了傳感器的監(jiān)測精度,。

◆整個系統(tǒng)采用電子制冷除水,多級除塵,保證了測量的精準(zhǔn),同時有利于延長傳感器壽命。

◆整個系統(tǒng)模塊化設(shè)計,可根據(jù)當(dāng)?shù)卣吆鸵筮x配不同的監(jiān)測模塊,可增配SO2,煙塵,流速等監(jiān)測參數(shù),滿足客戶的定制化需求。

◆可存儲不低于一年的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

◆符合《河北省鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

技術(shù)指標(biāo)

監(jiān)測因子

測量范圍

示值誤差

重復(fù)性

NO

0-50,0-100 mg/m3

±5%FS

≤3%

NO2

0-50,0-100 mg/m3

±5%FS

≤3%

O2

0~25Vol.%

±5%FS

≤3%

SO2

0-50 mg/m3

±5%FS

≤3%

煙塵

0-50 mg/m3

±5%FS

≤3%

流速

0-40m/s 0-15m/s

±5%FS

≤3%

系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)構(gòu)成

1,采樣單元

采樣單元主要由采樣泵,定制采樣探頭和采樣管路組成,探頭采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼探桿,鎳合金探頭濾芯組成,保證了探頭的初步過濾效果和使用壽命。采樣管路根據(jù)現(xiàn)場工況一般選用伴熱管。

2,預(yù)處理單元

由特制精細(xì)過濾器、電子制冷除水器、蠕動泵、等組成。尤其適合在氣體成分復(fù)雜,環(huán)境惡劣,含水,雜質(zhì)的環(huán)境,保證了進(jìn)入分析儀的氣體潔凈,干燥,保證了儀器的壽命和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

3,校準(zhǔn)單元(選配)

包含標(biāo)氣瓶、標(biāo)準(zhǔn)氣體、減壓閥等

4,分析單元

NO電化學(xué)傳感器

NO2電化學(xué)傳感器

O2電化學(xué)傳感器

溫濕度傳感器

其他參數(shù)根據(jù)需求可擴展。

電化學(xué)傳感器技術(shù)原理:主要利用定電位電解傳感器,由電解槽,電解液和電極組成,傳感器的三個電極分別稱為敏感電極,參比電極,對電極,簡稱S,R,C.

傳感器的工作過程:被測氣體由進(jìn)氣孔通過滲透膜擴散到敏感電極表面,在敏感電極,電解液,對電極之間進(jìn)行氧化反應(yīng),參比電極在傳感器內(nèi),參比電極不暴露在被分析氣體之中。用電解液中的工作電極提供恒定的電化學(xué)電位。被測氣體通過滲透膜進(jìn)入電解槽,傳感器電解液中擴散吸收的被測氣體發(fā)生氧化或還原反應(yīng),

以NO為例:NO+2H2O→HNO3+3H++3e

NO2+2H+2e→NO+H2

與此同時產(chǎn)生對I位的極限擴散電流I,在一定范圍內(nèi)其大小與NO濃度成正比。


在一定工作條件下,電子轉(zhuǎn)移數(shù)Z,法拉第常數(shù)F,氣體擴散面積S,擴散常數(shù)D,和擴散層厚度S均為常數(shù)。因此,電化學(xué)反應(yīng)中流向工作電極的極限擴散電流I與被測NO濃度C成正比。


工程注意事項

◆盡量安裝在室內(nèi)或站房內(nèi),保持比較穩(wěn)定的環(huán)境,安裝點應(yīng)穩(wěn)定無震動。

◆最好采用伴熱管。

◆遠(yuǎn)離熱源。

◆為了延長設(shè)備的使用壽命,建議安裝在干燥的環(huán)境下。

◆電源接入點應(yīng)無大的電源干擾,電源供電應(yīng)穩(wěn)定充足。

◆采樣探頭與設(shè)備的距離應(yīng)在30米之內(nèi)。

◆安裝點位于氣態(tài)污染物混合均勻的位置,測得的氣態(tài)污染物濃度或者排放速率能代表固定污染源的排放,應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段和煙道負(fù)壓區(qū)域,測定位置應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。具體要求可以參照HJ/T75中煙氣CEMS安裝要求。

◆樣氣經(jīng)過的器件或管路需選用耐腐蝕性材料。

◆采樣探頭、采樣管線、儀表回路所用的材質(zhì)為低吸附性和低氣體滲透率,不釋放干擾物,所監(jiān)測的物質(zhì)在氣路中能穩(wěn)定保存。

◆若一個總排氣管連接有多個排氣支管時,應(yīng)將連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)安裝在該總排氣管上,不得只在其中的一個支管上安裝一套連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng),將測定值乘上倍數(shù)作為整個源的排放結(jié)果。

◆施工應(yīng)滿足 GB50205、GB50093、GB50168的有關(guān)規(guī)定。

◆各聯(lián)接管路、法蘭、閥門封口墊圈應(yīng)牢固完整,均不得有漏氣、漏水現(xiàn)象。

◆所有的管路、氣路閥門、排水系統(tǒng)安裝后應(yīng)暢通和啟閉靈活。連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)空載運行 24h后,無滲漏現(xiàn)象。

◆連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)滿足設(shè)計承壓要求,采用模擬試驗檢驗,管路不得出現(xiàn)脫落、漏氣、漏水、振動強烈現(xiàn)象。



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