一、產(chǎn)品概述
煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用抽取冷凝采樣、后散射煙塵濃度測(cè)量、皮托管煙氣流速測(cè)量及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。同時(shí)又針對(duì)國(guó)內(nèi)煤種較雜、煤質(zhì)變化大、污染物排放濃度高、煙氣濕度大的狀況從技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)。并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，提供專業(yè)的中文操作平臺(tái)及中文報(bào)表功能、多組模擬量及開關(guān)量輸入輸出接口，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的連接以及多種通訊方法的選用，使系統(tǒng)運(yùn)行方便靈活。
煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）是功能齊全，整體水平固定污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：
1、固態(tài)顆粒物連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，采用激光后散射單點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
2、氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)多組分氣體分析儀（SO2、NOX、CO、CO2、HCL、HF、NH3）
3、煙氣含氧量、煙氣流量、壓力、溫度，濕度等煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
4、數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)CEMS廠家煙氣分析儀石灰廠環(huán)保聯(lián)網(wǎng)
二、技術(shù)說明
◢ 抽取冷凝法CEMS能夠測(cè)量SO2、NOx、O2、溫度、壓力、流速、粉塵、濕度；
◢ SO2、NOx采用紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)或紅外線NDIR分析技術(shù)；
◢ O2采用電化學(xué)氧電池；CEMS廠家煙氣分析儀石灰廠環(huán)保聯(lián)網(wǎng)
◢ 濕度采用高溫電容法；CEMS火力發(fā)電煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)設(shè)備終身售后
◢ 溫度、壓力、流速分別采用熱敏電阻（PT100）、壓力傳感器和皮托管微壓差法；
◢ 粉塵采用激光后散射法；
◢ 紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)除了能夠測(cè)量SO2和NOx外，還能夠分析NH3、Cl2、H2S、O3等氣體；
◢ 與抽取熱濕法CEMS相比，本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、響應(yīng)速度快、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；
◢ 與原位法相比，分析儀具有支持在線校準(zhǔn)、測(cè)量值波動(dòng)小、可靠性高、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；
◢ 本分析儀整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，方便運(yùn)輸和安裝。
◢ 系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集率≥90%，系統(tǒng)提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)資料可用率≥90%，并具有查閱歷史數(shù)據(jù)功能。
◢ 輸出單位：對(duì)所檢測(cè)煙氣的各種參數(shù)，系統(tǒng)除在就地分析儀器面板上顯示外還均以4～20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)輸出。氣態(tài)污染物濃度單位使用mg/Nm3，流量計(jì)測(cè)出流速信號(hào)應(yīng)折算成體積流量Nm3/s輸出，溫度單位為℃。
◢ 系統(tǒng)能夠真正實(shí)現(xiàn)無人職守運(yùn)行，系統(tǒng)具有自診斷功能及主要部件故障報(bào)警功能，包括：測(cè)量元件/檢測(cè)探頭的失效、超出量程、采樣流量不足、反吹壓力低、采樣頭溫度低、采樣管線溫度低、預(yù)處理系統(tǒng)故障、分析儀器故障等。
目前，SCR技術(shù)為廣泛使用的尾部煙氣脫硝技術(shù)。在催化劑作用下，SCR系統(tǒng)選擇性地使氨( NH3)和氧( O2) 與燃機(jī)廢氣中的NOx反應(yīng)，形成分子氮( N2) 和水( H2O) ，從而降低氮氧化物排放。具體反應(yīng)如下:
4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O ( 1)
NO + NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O ( 2)
3NO2 + 4NH3 →7N2 + 6H2O ( 3)
反應(yīng)式( 1) 為主導(dǎo)反應(yīng)，稱為標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)。當(dāng)煙氣中含有NO2時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)式( 2) 和反應(yīng)式(3) ，其中式( 3) 的反應(yīng)速率遠(yuǎn)小于式( 1) 和式( 2) ，反應(yīng)式( 2) 被稱為快速SCR反應(yīng)。石曉燕等研究指出，當(dāng)煙氣中NOx中NO2的比例逐漸增大時(shí)，催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率隨之增大，低溫段下的增加趨勢(shì)更加明顯，但隨著NO2比例增大，N2O的生成量明顯增加，研究結(jié)果顯示，在NO2 /NOx = 0.5、反應(yīng)溫度為250 ℃條件下N2O產(chǎn)生量多。Long等也表明，NH3同NO2+NO的反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于NH3同NO的反應(yīng)速率，在低溫條件下NO向NO2的轉(zhuǎn)化可以提高SCR脫硝效果。
3 燃機(jī)SCR脫硝催化劑性能研究進(jìn)展
催化劑是SCR 系統(tǒng)中的核心技術(shù)，目前絕大部分工業(yè)脫硝催化劑采用釩鈦基催化劑( V2O5 /TiO2、V2O5-WO3 /TiO2、V2O5-MO3/TiO2等) 。由于V2O5具有較大毒性，且后續(xù)處理困難，因此研究新的適合燃機(jī)的催化劑具有重要意義。與燃煤機(jī)組不同，燃機(jī)排氣中NO2含量很高。實(shí)際運(yùn)行情況表明，根據(jù)燃機(jī)工況及燃燒方式的不同，NO2可能會(huì)占到煙氣總體積NOx含量的50%以上。高的NO2含量可以促進(jìn)快速SCR反應(yīng)，進(jìn)而增加NOx的轉(zhuǎn)化率。此外，燃?xì)廨啓C(jī)尾氣中的煙塵和SO2含量極低，幾乎可以忽略不計(jì)，因此不需要考慮催化劑阻塞和中毒的問題。但同時(shí)，燃機(jī)排氣中NOx濃度遠(yuǎn)低于燃煤機(jī)組，燃?xì)鈾C(jī)組啟停速度快，溫度及煙氣NOx濃度變化梯度大，這對(duì)催化劑性能提出了更高的要求。除此之外，燃機(jī)余熱鍋爐通常空間狹窄，對(duì)噴氨系統(tǒng)要求較高，故考慮將SCR 系統(tǒng)布置于尾部低溫段。需要注意的是，系統(tǒng)燃機(jī)排氣中水分含量較高，因此選用的催化劑需要有較好的抗水性。
3.1 國(guó)內(nèi)催化劑應(yīng)用進(jìn)展
目前國(guó)內(nèi)燃機(jī)催化劑大多仍為進(jìn)口，如丹麥托普索生產(chǎn)的V/W/TiO2波紋板式催化劑，在300 ～ 350 ℃具有90%以上的效率，在國(guó)內(nèi)脫硝催化劑供應(yīng)較高。日本三菱日立生產(chǎn)的SCR脫硝催化劑( 板式和蜂窩式) ，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，大脫硝效率可達(dá)95%，具有很好的穩(wěn)定性和抗中毒性。
近幾年，眾多國(guó)內(nèi)環(huán)保企業(yè)也加快燃機(jī)脫硝催化劑的研發(fā)進(jìn)程。如江蘇龍?jiān)瓷a(chǎn)的60 孔V/W/Ti-Ox燃機(jī)脫硝催化劑，在300 ～ 350 ℃可以達(dá)到90%以上的脫硝效率，滿足國(guó)內(nèi)燃機(jī)脫硝的要求。青島華拓生產(chǎn)的蜂窩式脫硝催化劑在320 ～ 380 ℃脫硝效率達(dá)到81. 8% ～ 91. 4%，同樣達(dá)到了技術(shù)水平。
3.2 燃機(jī)催化劑研究進(jìn)展
考慮到燃?xì)鈾C(jī)組及其余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行方式，燃機(jī)催化劑必須具有較高的低溫活性和較強(qiáng)的抗水性，且比表面積大，機(jī)械強(qiáng)度高。相關(guān)研究主要有以下幾個(gè)方面:
3.2.1 錳基脫硝催化劑
黃妍通過浸漬法制備了Mn-Fe-Ce /TiO2催化劑，結(jié)果表明，120℃ 時(shí)在空速5000h-1下可實(shí)現(xiàn)97.8%的效率。在110%水汽條件下效率基本不變，表明該催化劑有較好的抗水性。該催化劑有望應(yīng)用于基本不含SO2的燃?xì)忮仩t煙氣的脫硝。
Qiao等通過單步燃燒制備的Mn2Co1Ox催化劑，在150～ 300℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)99%NOx轉(zhuǎn)化率，在200℃、10%H2O的條件下，NOx轉(zhuǎn)化率維持在99%，具有較高的低溫活性以及抗水性。催化劑的多孔結(jié)構(gòu)、大比表面積以及豐富的Mn4+、Co3+和表面吸附氧均有利于脫硝活性。
3.2.2 銅基脫硝催化劑
Min 等[12]通過共沉淀法制備了Cu-Mn催化劑試驗(yàn)顯示: n( Mn) /n( Cu) >25時(shí)，催化劑在50～200℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率接近99%，且有較好的抗H2O性。BET和XRD表征結(jié)果顯示: Cu-Mn催化劑的催化活性主要取決于比表面積和結(jié)晶特性。
Jiang等通過溶劑熱法合成Cu-MOF-74-iso-80( 共溶劑為異丙醇，制備溫度80℃) ，在230℃下具有97.8%的NO轉(zhuǎn)化率和99%的N2選擇性。表征結(jié)果顯示，Cu-MOF-74 具有較大的比表面積和較強(qiáng)的NH3吸附能力。通入5%H2O時(shí)催化劑活性有一定程度的降低，但隨著H2O的移除，NOx轉(zhuǎn)化率迅速恢復(fù)。
3.2.3 鐵基脫硝催化劑
馬萬軍等以FeSO4為活性材料，摻雜一定量的WO3的銳鈦礦型TiO2，制備了燃機(jī)用鐵基硫酸鹽催化劑。應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示: 硫酸鐵鹽催化劑脫硝效率僅為60. 77%，可能與所處溫度較低以及實(shí)際煙氣NOx濃度低有關(guān)。
Qi 等通過傳統(tǒng)離子交換法制備了Fe-ZSM-5催化劑，并研究了摻雜Pt、Rh和Pd對(duì)催化劑活性的影響。研究表明: Pt /Fe-ZSM-5 催化劑效果，在250℃、11000h-1空速的條件下NOx轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，且通入2.5%H2O和285mg /m3SO2，催化劑活性變化不大，但N2選擇性略有下降。
3.2.4 釩基脫硝催化劑
