烟尘烟气连续自动监测系统运行管理培训课本-第四节.ppt

1 第四章 颗粒物CEMS  本章主要内容 4.1 基本情况 4.2 烟尘颗粒物的特性 4.3 对穿法烟尘监测仪 4.4 散射法烟尘监测仪 4.5 其他烟尘监测仪 本章难点与重点 重点： 颗粒物CEMS的光路结构和基本使用特点。 难点： 颗粒物CEMS分析原理。 4.1 基本情况 颗粒物连续监测方法主要有对穿法、光散射法、动态光闪烁法、静电感应法。 由于各种方法的原理不同、发展历史不同，各自都有不同的特点，其适用的条件也有不同。 1、对穿法出现较早，技术及制造工艺也比较成熟，但其种类也较多。目前在现场使用的对穿 法烟尘仪基本都属于双光程的对穿法烟尘监测仪。 2、光散射法具有更高的分辨率，灵敏度更高，可以用于监测更低排放浓度的排放源。相对于对穿法，光散射方法出现的较晚。 3、动态光闪烁法：利用一束光穿过被测颗粒群，由于进入光束中的颗粒数量变化，光束光强会有瞬时的“涨落”，“涨落”的强度与烟尘浓度之间满足 一定的相关性，通过测量光强涨落的强度可以反推烟尘颗粒的浓度。 4、摩擦电荷法则是独立于光学测量法的另外一种方法。目前该方法较多应用于除尘设备运行状态的监视及报警 4.2 烟尘颗粒物的特性 4.2.1 颗粒物的物理特性 烟尘颗粒物一般呈现为多孔的不规则形状，由于燃烧过程和除尘过程的影响，实际的烟尘排放或监测口烟尘颗粒的粒径分布是各有不同的，大多数排放口烟尘颗粒的粒径范围在0～20μm。无论自然状态的颗粒还是烟尘颗粒一般是荷电的，荷电的大小取决于温度、比表面积、含水量及与摩擦碰撞相关的速度等，且与颗粒的物理化学成分及结构相关。 4.2.2 颗粒物的光学概念 以下是几个与光散射相关的概念: 颗粒物的光散射：光通过不均匀的介质颗粒时，介质颗粒中的偶极 子所激发的次波和入射光相互叠加，介质颗粒把入射光向四面八方 散射的现象称为颗粒物的光散射; 散射截面：一个颗粒在单位时间内散射的全部光能与入射光强之比; 散射系数：散射截面与颗粒的迎光面积之比; 吸收截面：一个颗粒在单位时间内吸收的全部光能与入射光强之比; 吸收系数：吸收截面与颗粒的迎光面积之比; 消光截面：一个颗粒在单位时间内移去的全部光能与入射光强之比。 颗粒物的光学概念 消光系数：消光截面与颗粒的迎光面积之比; (颗粒群的)浊度：单位体积内(颗粒群)的总消光截面; 不相关散射：当颗粒之间的距离足够大，一个颗粒的散射不因其他 颗粒的存在而受影响。当颗粒之间的距离大于颗粒直径的3倍以上 时，可以认为颗粒群的散射为不相关散射。烟尘排放一般为不相关 散射; 单散射及复散射：颗粒散射的光全部来自于入射光称为单散射，其 他情况为复散射。颗粒群发生不相关单散射时，颗粒群的整体行为 可用单个颗粒的散射行为代替。烟尘排放连续监测的条件下，一般 认为当不透光度大约大于0.4后复散射的影响就不能忽略了，这时 仪器在单散射原理上建立的线性关系就存在不可忽略的高次非线性成 分，需要进行非线性修正。 颗粒物的光学概念 透光度：一束先通过介质层耗散后，光束的强度与入 射光强度之比。 不透光度：一束光通过介质层耗散后，被耗散的光强 与入射光强度之比。 光密度：透光度与不透光度与介质颗粒浓度呈指数关 系，对透光度取倒数后再取以10为底的对数形成的新 的评价量称为光密度。因光密度与介质颗粒的浓度呈 线性关系。对于对穿法而言使用光密度评价和描述测 量过程更加方便。 4.2.3 烟尘监测的特点 (1) 测量动态范围大 (2) 测量范围与现场条件相关 (3) 现场条件恶劣，对仪器安装工艺提出更高的要求 (4) 其他影响 烟尘监测的特点 测量动态范围大 烟尘排放的动态范围很大，一方面从燃烧的角度取决于燃料品种、燃烧方式，另一方面从处理治理的角度取决于除尘的形式和效率。一般而言，对于大型排放源，如燃煤热电厂，其直接排放烟气的烟尘质量浓度可以达到20g/m，效率较高的除尘器(布袋除尘器、运行状态较好的三电场的静电除尘器)烟尘排放浓度可达到20～50mg/m。以下，因此烟尘监测仪浓度测量的动态范围可达到三个数量级，所以在仪器设计过程中一方面要考虑变量程问题，同时要考虑量程