Author：淳禧企业
2019-11-05 05:40
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上海淳禧企业发展有限公司于2019年10月29---30日受邀参加了由中国水泥网在安徽芜湖主办的“2019第七届中国水泥节能环保技术交流大会”。
2020年是打赢蓝天保卫战三年行动计划的目标年、关键年，水泥行业是我国大气污染的重要来源之一，成为了继电力、钢铁之后的第三大污染排放源。如何确保排放的烟气中污染物浓度符合要求，促进蓝天保卫战行动计划的实现成为2019年秋冬季的主要任务。
水泥生成工艺过程中的产生的烟气具有湿度较高、氨逃逸浓度较高的特点。对于使用冷干抽取法的CEMS系统易造成酸性污染物浓度测量不准确和系统响应时间及示值误差无法满足标准等问题，其主要原因是来源于冷凝水析出及铵盐结晶所造成，因此需要对烟气进行预先处理，去除烟气中的氨气和水分，方能使分析仪测量出准确的污染物浓度。
上海淳禧为水泥企业自主研发的集采样、过滤、除湿、除氨于一体的PreGASS-9500/9600/9800原位式除氨 + 除湿预处理系统，通过固态介质除氨和干燥管气态除湿技术，可以很好的解决此类问题，使得污染物浓度测量更加的精准、快速，被验证为是水泥行业CEMS烟气预处理目前最理想的选择。
上海淳禧致力于确保排放的烟气中污染物浓度符合要求，促进蓝天保卫战行动计划的实现，改善环境空气质量，增强蓝天幸福感。
上海淳禧PreGASS水泥行业烟气预处理解决方案介绍
1. 水泥行业烟气特点
水泥的生产过程主要分为三个阶段，即生料制备、熟料烧制和水泥粉磨。生产工艺中的烟气和原料的流向在生料分解和烧制熟料的过程中刚好相反，如图1所示。
图1
空气由窑头进入与煤粉进行燃烧成为烟气，流经旋窑，分解室，预热器，原料磨，布袋除尘器，再通过烟囱进行排放，如图2所示。烟气在分解室内进行脱硝处理，去除烟气中的NOx，然后分为两路，一路经过冷却器、混合室至布袋除尘器，另一路则进入原料磨作为烘干介质，出原料磨后到混合室，再至布袋除尘器，净化后通过烟囱排放。
图2
因此，水泥工艺中的烟气具有如下特点：
1. 烟气湿度较大，大约为8%-15%，当原料磨开启时烟气湿度高；
2. 烟气中SO2浓度受原料影响明显，排放浓度一般在30-100mg/m3左右，原料磨的运行对SO2也有明显影响；
3. 烟气中的氨逃逸浓度较高，在分解室内喷氨进行去除NOx的常规工艺为SNCR，此类工艺脱硝效率较低，因此烟气中的氨逃逸浓度较高，通常约为30-100 PPM；使用氨水作为还原剂时去除烟气中的NOx，其反应方程为：
2. CEMS系统问题浅析
这类冷干抽取法的CEMS系统在对水泥行业的烟气进行测量时，通常会有以下两个问题：
一、 污染物测量值偏差，这种问题主要体现在分析仪在测量SO2污染物浓度时数据偏低，并且会出现长时间为零的情况。其原因主要来源于烟气中的水分和氨逃逸，烟气在冷凝干燥的过程中，多余的水分会通过冷凝的方式析出，这就会导致烟气内部分的酸性目标监测气体SO2的溶解损失。而烟气中的氨气、酸性气体和水分在传输管路中同时存在，极易形成铵盐结晶，并溶入冷凝液形成弱碱性的氨水，则会导致酸性目标气体更大的损失，从而造成污染物浓度测量不准确。
二、 CEMS系统响应时间长，这个问题主要体现在，按照国标HJ76-2017使用SO2标气进行全系统响应时间验证时，系统的响应时间远超过200秒。其主要影响因素依旧是水分和氨逃逸，水分在冷凝器中形成的冷凝液和氨气在管路中形成的铵盐结晶如同缓冲器。当SO2标气从探头处通入时，首先被铵盐结晶和冷凝液吸附，吸附饱和后方能进行分析仪中，因此大大增加了系统的响应时间，造成响应时间无法满足标准要求。
通过以上的原因浅析，可以发现造成CEMS系统问题的主要原因还是SO2被冷凝水溶解析出和铵盐结晶生成的问题。
3. CEMS系统问题的解决方案
综上所述，对于冷干抽取法的CEMS系统应用在水泥行业的烟气排放的连续监测上，易出现的上述两个问题，需要对烟气进行预处理，在烟气从探头中抽取出来后，首先进行除氨和除湿处理，防止铵盐结晶在管路中产生和累计，也杜绝冷凝液的析出造成酸性气体的溶解损失，进而解决污染物测试准确性和系统响应时间的问题。
上海淳禧企业自主研发的PreGASS-2400原位式除氨预处理系统适用于水泥行业的烟气连续监测，有效去除烟气中的氨气。在烟气中含有100PPM氨气浓度和5LPM的流量下的去除效率可达约98%，同时不影响待测的目标气体，例如SO2、NOx、O2、CO和CO2等。该系统采用独特的固体除氨介质去除烟气中的氨气，使用过程中安全可靠。在使用过程中只去除烟气中的氨气，避免低浓度的SO2被铵盐结晶所吸附损失，使得CEMS系统在烟气中氨逃逸浓度较高的条件下符合国家标准要求。
对于水泥行业排放的高湿、高氨逃逸烟气的预处理，上海淳禧自主研发的集采样、过滤、除湿、除氨于一体的PreGASS-9500/9600/9800原位式除氨 + 除湿预处理系统，被验证为是CEMS烟气预处理目前最理想的选择。
PreGASS-9500/9600/9800的除湿技术，采用独特的干燥管气态除湿，在去除高湿烟气水分的过程中，使烟气中的水分保持气态，无相变液态冷凝水产生，杜绝了烟气中酸性目标气体的溶解损失，保证了烟气中待测目标组分的完整性。气态除湿技术可以将高湿的烟气干燥至0°C露点以下，减少水分对分析仪的干扰，从而保证了测试数据的准确性。
上海淳禧PreGASS除氨、除湿预处理系统都可以采用原位式安装，直接安装在取样平台上，探头处附近。安装时只需要220VAC电源和0.6Mpa的压缩空气即可，安装操作简单，运行稳定可靠。
4. 水泥行业应用案例
PreGASS-9500和PreGASS-2400在不同领域的烟气排放连续监测系统中都已成功应用，包括水泥行业、电力行业、焦化行业、钢铁行业等。
2018年8月，河北邢台某水泥有限公司的CEMS系统发现无法满足标准要求，使用SO2标气进行全程示值误差验证时，发现其偏差超出±2.5%，并且全系统的响应时间很长，远超过200秒。
经现场调查后发现烟气湿度较大约12%，且氨逃逸浓度较高约100PPM（如图3所示），并且管路内发现明显液滴和铵盐结晶。
推荐用户并成功安装原位除氨和除湿预处理系统后，测量预处理出口的烟气湿度和氨逃逸浓度分别为0.3%和3PPM。
再重新进行全程示值误差和响应时间验证时，均达到标准要求，且已稳定运行超一年时间，性能优良，工作正常。
图3 邢台某水泥有限公司烟气的氨逃逸浓度
图4 邢台某水泥有限公司烟气除氨除湿预处理方案示例
5. 结语
水泥生成工艺过程中的产生的烟气具有湿度较高、氨逃逸浓度较高的特点。对于使用冷干抽取法的CEMS系统易造成酸性污染物浓度测量不准确和系统响应时间及示值误差无法满足标准等问题，其主要原因是来源于冷凝水析出及铵盐结晶所造成，因此需要对烟气进行预先处理，去除烟气中的氨气和水分，方能使分析仪测量出准确的污染物浓度。 上海淳禧的原位式除氨 + 除湿预处理系统，通过固态介质除氨和干燥管气态除湿技术，可以很好的解决此类问题，使得污染物浓度测量更加的精准、快速。
