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　　工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)鍋爐是重要的生產(chǎn)設(shè)備，主要分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t。目前國(guó)內(nèi)在用的工業(yè)鍋爐數(shù)量和規(guī)模龐大，受能源供應(yīng)的影響，主要以煤炭、重油、煤油等為主，柴油、天然氣、液化石油氣應(yīng)用比例相對(duì)較小。而煤炭等燃料燃燒產(chǎn)生的污染是非常嚴(yán)重的，因?yàn)槠淙紵a(chǎn)生的煙氣中的主要成分為二氧化硫、氮氧化物、煙塵。

　　控制鍋爐污染氣體的排放，降低煙氣中二氧化硫、氮氧化物、煙塵的含量是直接途徑，也是工業(yè)企業(yè)降本增效、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的重要舉措。

　　一、鍋爐燃燒中煙氣污染成分的形成因素

　　1、二氧化硫

　　燃料中以有機(jī)硫和黃鐵礦硫的形式存在的硫在燃燒過(guò)程中全部參加反應(yīng)，氧化為二氧化硫，而硫酸鹽則不參與燃燒。液體燃料中的硫主要以游離硫、硫化氫等的形式存在，在燃料燃燒過(guò)程中很容易與氧作用轉(zhuǎn)化為二氧化硫;氣體燃料中的硫主要以氣態(tài)硫化氫的形式存在，在燃燒過(guò)程中幾乎全部轉(zhuǎn)化為為二氧化硫，因此二氧化硫測(cè)生成量與燃料中的含硫量、鍋爐中的含氧量成正比。

　　2、氮氧化物

　　在煤、石油、天然氣等燃料的燃燒過(guò)程中，空氣中所含的氮?dú)夂脱鯕庠阱仩t高溫狀態(tài)下反應(yīng)生成NO,稱為溫度NO;在燃燒時(shí)氧化生成NO，稱為氧化NO。由此可得出，鍋爐燃燒時(shí)氮氧化物的生成量與燃燒時(shí)鍋爐內(nèi)的溫度、氧氣濃度等因素有關(guān)。

　　3、煙塵

　　固體燃料和液體燃料都含有一定數(shù)量的灰分，灰分本身是不可燃燒的，燃料燃燒后成為燃燒產(chǎn)物中的灰渣和煙塵;燃料中的碳?xì)浠衔镆约叭紵^(guò)程中析出的揮發(fā)物，在高溫缺氧情況下形成炭黑粒子;液體燃料由于霧化不良、爐溫太低或燃料與空氣混合不勻，燃燒時(shí)也會(huì)形成炭黑粒子;即使是氣體燃料在燃燒過(guò)程中，當(dāng)空氣供應(yīng)不足時(shí)，也會(huì)因熱分解而產(chǎn)生炭黑粒子。因此，影響煙塵形成的因素主要包括燃料種類、氧氣濃度與空氣過(guò)剩系數(shù)、燃料粒徑、惰性氣體、燃燒室壓力和燃燒溫度等。

　　隨著我國(guó)環(huán)保概念的深入實(shí)踐，為防止區(qū)域性大氣進(jìn)一步污染、改善環(huán)境質(zhì)量、降低大氣污染源的排放強(qiáng)度、嚴(yán)格地控制排污行為，《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB-13271 2014)規(guī)定了大氣污染區(qū)排放限制，該限制的控制水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)或領(lǐng)先程度。

　　注：位于廣西壯族自治區(qū)、重慶市、四川省和貴州省的燃煤鍋爐執(zhí)行表1限值

　　注：重點(diǎn)地區(qū)鍋爐執(zhí)行表3限值

　　二、監(jiān)測(cè)氧氣濃度是控制鍋爐污染氣體排放的重要手段

　　由煙氣污染成分的形成原理可以看出，氧氣是其關(guān)鍵組分。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐使用燃料燃燒時(shí)，一般都會(huì)加入過(guò)量空氣，一方面，可使燃料充分燃燒，但也出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題，排氣筒排放的污染物濃度產(chǎn)生了“稀釋”，大大降低了排放濃度，會(huì)造成污染物排放濃度“虛假”達(dá)標(biāo)。過(guò)量的空氣造成爐溫下降，不但影響燃燒，還會(huì)帶走大量的熱量和灰塵，增大污染排放濃度的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)風(fēng)量大也增加了排煙耗電量。控制煙氣氧含量，對(duì)控制燃燒過(guò)程，實(shí)現(xiàn)安全、高效和低污染排放是非常重要的。

　　煙氣中二氧化硫、氮氧化物的排放濃度，應(yīng)根據(jù)規(guī)定的過(guò)量空氣系數(shù)進(jìn)行折算，其折算值的大小取決于煙氣氧含量的實(shí)測(cè)值，所以在運(yùn)行中控制煙氣中的氧含量，對(duì)控制污染物最終的排放濃度至關(guān)重要。通常采用煙氣分析儀來(lái)監(jiān)測(cè)煙氣中的氧含量，其檢測(cè)氣體的核心技術(shù)是氣體傳感器，目前應(yīng)用較為廣泛的是電化學(xué)傳感器。

　　電化學(xué)傳感器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧等優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)煙氣分析儀采用該原理的傳感器用于測(cè)量氧含量，從而計(jì)算出過(guò)量空氣系數(shù)等熱工參數(shù)。如Gasboard-3000P便攜型綜合煙氣分析儀，采用長(zhǎng)壽命的電化學(xué)傳感技術(shù)直接監(jiān)測(cè)煙氣中的氧含量，但由于其結(jié)合了國(guó)際領(lǐng)先分非分光紅外氣體分析技術(shù)，還可直接測(cè)量SO2、NO、CO、CO2的組分濃度及煙氣溫度。Gasboard-3000P在測(cè)量多種氣體的同時(shí)，還可直接計(jì)算過(guò)量空氣系數(shù)。

　　三、超低排放標(biāo)準(zhǔn)下污染氣體的監(jiān)測(cè)

　　目前部分行業(yè)針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)污染氣體的排放提出了較于上面提到的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格的限制，比如《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)提出的大氣污染物排放濃度限制，詳情見(jiàn)表4：

　　表4、大氣污染物特別排放限值，重點(diǎn)地區(qū)火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組適用

　　面對(duì)如此嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的需求，原來(lái)適用于高濃度煙氣監(jiān)測(cè)、便攜型的煙氣分析儀已經(jīng)很難準(zhǔn)確及時(shí)的測(cè)量超低排放條件下污染氣體的濃度。目前業(yè)內(nèi)新研發(fā)出一種基于紫外差分吸收光譜氣體分析技術(shù)的超低量程的煙氣分析儀，如銳意自控研發(fā)生產(chǎn)的Gasboard-3000UV，測(cè)量范圍小于100mg/m3,滿足國(guó)家環(huán)保超低排放標(biāo)準(zhǔn);其測(cè)量精度高，分辨率達(dá)到0.1 mg/m3，適用于超低濃度煙氣認(rèn)證。可同時(shí)在線測(cè)量煙氣中SO2、NO、O2含量，其中煙氣中氣態(tài)水對(duì)SO2、NO測(cè)量基本無(wú)影響，煙氣中采樣流量對(duì)SO2、NO、O2測(cè)量基本無(wú)影響，多組分測(cè)量氣體間無(wú)交叉干擾，抗干擾能力強(qiáng)?？蛇B續(xù)不間斷的在線對(duì)排放物進(jìn)行監(jiān)督、監(jiān)測(cè)，隨時(shí)讀取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程傳送數(shù)據(jù)。

　　在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，煙氣分析儀可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法正常可持續(xù)投入使用的情況。主要原因是受生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜性及煙氣的不穩(wěn)定性的影響，工藝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境無(wú)法滿足在線煙氣分析儀的運(yùn)行條件，樣品預(yù)處理不能使測(cè)量樣氣達(dá)到分析儀的要求。為應(yīng)對(duì)這種情況的發(fā)生，衍生出如Gasboard-9050(CEMS)這樣的固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的氣體分析單元采用Gasboard-3000UV，用于檢測(cè)超低排放煙氣;除此之外，還同時(shí)擁有預(yù)處理單元和控制單元;控制單元可自動(dòng)完成采樣、反吹、排水等操作;預(yù)處理單元采用最新反吹掃技術(shù)解決探頭堵塞問(wèn)題，保證分析系統(tǒng)的可靠性，置單極制冷器去除樣氣中的水分，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)過(guò)濾，確保分析儀長(zhǎng)期在線運(yùn)行。

　　固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)易于維護(hù)，運(yùn)行成本更低，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，無(wú)需人工值守，極大的降低了企業(yè)成本。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　如今，工業(yè)過(guò)程中鍋爐污染氣體的排放已成為大氣污染、環(huán)境污染的主要污染源，科學(xué)環(huán)保一直以來(lái)都是國(guó)家和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要課題，政府在環(huán)保上的管制力度日益加大，工業(yè)企業(yè)為達(dá)到污染氣體排放標(biāo)準(zhǔn)也紛紛用上了氣體分析儀，標(biāo)志著我國(guó)污染氣體治理體系邁向新的臺(tái)階。