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超低排放國家政策
   為了控制燃煤火電污染，國內(nèi)針對火電污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更加嚴(yán)格的要求。2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》，提出到2020年，東部地區(qū)現(xiàn)役的機組通過改造基本達(dá)到燃?xì)廨啓C組排放限值的要求，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，完成超低排放改造。
超低排放在線監(jiān)測難點和解決方案
    超低排放在線監(jiān)測包括超低濃度氣態(tài)污染物（SO2、NOx）在線監(jiān)測和超低濃度顆粒物在線監(jiān)測。超低SO2排放監(jiān)測難點：冷干法采樣技術(shù)在冷凝水過程中吸收SO2，特別對低濃度尤為明顯；新標(biāo)準(zhǔn)要求SO2 量程至少達(dá)到100mg/m3 ，現(xiàn)有分析儀測量精度不足。超低顆粒物監(jiān)測難點：新標(biāo)準(zhǔn)要求顆粒物量程至少達(dá)到30mg/m3，現(xiàn)有煙塵儀大多采用透射、后散射或者前散射技術(shù)，監(jiān)測精度不足；低顆粒物、高濕度的工況條件對儀器要求更高，現(xiàn)有儀器無法消除高濕度的影響。
    聚光科技積極響應(yīng)國家政策要求，結(jié)合多年在固定污染源監(jiān)測領(lǐng)域沉積的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗，為客戶提供超低濃度（SO2、NOx、顆粒物）煙氣排放在線監(jiān)測綜合解決方案，并為“超低排放”工程新建或改造提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
    聚光科技超低排放在線監(jiān)測綜合解決方案由兩部分組成，一是聚光科技自主研發(fā)的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS-2000，可監(jiān)測超低濃度SO2、NOx；二是聚光科技子公司荷蘭Synspec新推出的煙氣顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)PM-200，可監(jiān)測超低濃度顆粒物。
超低濃度SO2、NOx監(jiān)測方案
    CEMS-2000煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，使用OMA-2000紫外光譜氣體分析儀作為核心儀表，采用紫外差分吸收光譜技術(shù)，DOAS算法，長光程回返測量池等多項技術(shù)，實現(xiàn)SO2、NOx的超低濃度監(jiān)測。SO2和NOzui低量程可到75mg/m3，檢出限小于1mg/m3。廣泛應(yīng)用于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、工業(yè)過程氣體分析系統(tǒng)等領(lǐng)域。
    針對“超低排放”濃度低、濕度大的特點，CEMS-2000系統(tǒng)全程高溫伴熱，無需除水，可*反映煙氣真實情況，避免冷凝水對SO2的損耗；而冷法紅外監(jiān)測系統(tǒng)，在除水的過程中會對SO2有損耗，導(dǎo)致測量值不準(zhǔn)。
    系統(tǒng)的核心儀表OMA-2000紫外光譜氣體分析儀，主要由脈沖式氙燈、紫外光譜儀、二極管陣列檢測器組成。氙燈發(fā)出的紫外光匯聚進(jìn)入光纖，通過光纖傳輸?shù)綔y量室，當(dāng)樣氣通過測量室時將在特定波段吸收紫外線能量，被吸收后的光束通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀，在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過光柵分光，由二極管陣列檢測器將分光后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息，zui后利用化學(xué)計量學(xué)算法（DOAS）實現(xiàn)氣體濃度的測量。

圖1 OMA-2000 儀表實物圖

圖2 OMA-2000儀表工作原理

    紫外差分吸收光譜技術(shù)（DOAS）是國家環(huán)保總局及美國環(huán)境保護(hù)組織（USEPA）推薦的一種成熟、可靠的氣態(tài)污染物濃度測量方法，通過對連續(xù)光譜數(shù)據(jù)的處理得到氣體濃度。紫外DOAS的優(yōu)勢在于，其把氣體吸收光譜分解為快變和慢變兩部分，其中快變部分只與被測氣體的屬性相關(guān)，而由于粉塵散射等背景因素造成的光譜變化只能表現(xiàn)為光譜中的慢變部分，這樣通過分離去除測量光譜中的慢變部分就能夠去除背景環(huán)境因素對氣體濃度分析的影響，從而實現(xiàn)高精度和強抗干擾能力的測量。

圖3 紫外差分吸收光譜原理

表1 OMA-2000儀表性能指標(biāo)

超低濃度顆粒物監(jiān)測方案
    光散射法和β射線法是常用的固定源顆粒物測量方法。光散射法屬于光學(xué)間接測量方法，有測量靈敏度高、探測下限低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但是顆粒物粒徑變化、組分變化、水分等對測量有很大影響。β射線法與光學(xué)方法相比，不受顆粒物的粒徑大小及分布、顏色的影響，可以直接測量探頭所在煙道或管道斷面采樣點處顆粒物的質(zhì)量濃度，但是β射線法測量周期較長，需要定期更換紙帶，運行成本高。
    PM-200煙氣顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)是聚光科技（杭州）股份有限公司旗下子公司荷蘭Synspec公司新推出的一款抽取式低濃度粉塵測量儀表。該儀表基于光散射原理和抽取式稀釋采樣法β射線測量，顆粒物測量zui低量程可到10mg/m3，檢出限達(dá)到0.1mg/m3，可廣泛應(yīng)用于燃煤電廠濕法脫硫和濕法除塵后低濃度粉塵的測量。PM-200系統(tǒng)結(jié)合了光散射法和β射線法兩種方法各自優(yōu)勢，通過光散射法正常分析測量，通過β射線法定期對光散射模塊校準(zhǔn)，既可以實現(xiàn)實時測量，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，又可以極大程度降低系統(tǒng)維護(hù)頻率，運行成本大大降低。
    PM-200系統(tǒng)采用了顆粒物等速采樣設(shè)計，滿足HJ/T-48 1999、EPA方法5等顆粒物等速采樣標(biāo)準(zhǔn)方法，zui大程度降低了煙氣中顆粒物采樣誤差。通過稀釋法采樣，稀釋比1:5~1:20可調(diào)，測量不受濕煙氣中水汽干擾。稀釋比定期校準(zhǔn)，保證了煙氣采樣的長期。采樣煙氣通過光散射模塊分析測量，并定期通過β射線分析單元校準(zhǔn)。其中β射線法屬于直接測量方法，煙氣顆粒物富集在紙帶上，通過走紙運動控制紙帶準(zhǔn)確、可靠收放，使得蓋革管能夠準(zhǔn)確測量粉塵沉積區(qū)域的β粒子個數(shù)，zui終得到的粉塵濃度，保證了系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性。

圖4 （a）PM-200現(xiàn)場應(yīng)用場景 （b）光散射模塊示意圖 （c）β射線分析單元示意圖 
表2 PM-200系統(tǒng)產(chǎn)品性能指標(biāo)