冷-干直接抽取法CEMS冷凝器的选型-埃森环境.PDF

冷-干直接抽取法CEMS 冷凝器的选型 （南京埃森环境技术有限公司） 1.前言 近 5 年来，在我国已安装的气态污染物 CEMS 中，直接抽取法大 约占 70% （不完全统计）。直接抽取法又可分为冷-干直接抽取和热- 湿直接抽取，我国排放标准要求烟气浓度以标态干基为准，最直接 促使了我国安装的基本为冷-干直接抽取法。 冷-干直接抽取法 CEMS 的误差的来源更不易判断，探头堵塞、泄 漏、管线吸附以及冷凝水的吸收都可能造成测量误差。具体到某一个 污染源工况条件，某一个型号的 CEMS 其设计、安装和调试程序也不 尽相同。目前，大部分冷-干直接抽法取样技术对解决高温高浓度 SO2 基本可以胜任。下一步冷-干直接抽取法CEMS 所面临的最重要问题为： 该技术在面对湿法脱硫后的高湿、低浓度 SO ，应如何准确、客观地反 2 应污染排放现实。 典型的冷-干直接抽取法包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统 和采样泵等部分。其中除湿系统的主要作用是将烟气中的水蒸气去除， 目前采用的最常见的是冷却除湿方法。冷却除湿要求快速将水蒸气冷 凝，以免烟气和冷凝水接触。为避免冷凝水结冰，其冷凝温度大多控 制在 3-5℃左右。通常采用的冷却除湿为压缩机制冷和电子制冷（帕 尔帖效应）。 烟气除湿系统一般包含烟气冷凝器、采样泵、蠕动泵和相关的报 警和控制部件，其中最关键部件是烟气冷凝器，样气通过冷却方式 将烟气温度降低到 3-5℃左右，使其低于烟气露点温度形成液态水 从而脱除大部分水分，一个成功的烟气冷凝器适用于一定的样气流 量和烟气含湿量，能够迅速将冷凝水从气流中分离出来，经过冷凝 器处理后的样气是冷的和干燥的，在经过升温后进入分析仪表进行 测量。 主要的难题在于上述除水的过程中如何并尽可能减少冷凝水与 干燥后气体的接触，从而保证烟气除水后出 口露点的稳定、减少 SO2 组分被冷凝液吸收而造成组分丢失。 在设计不 良的烟气冷凝器，经过除湿的干燥气流与的冷凝液接 触时间过长，或者不能迅速地将冷凝水从气流中分离出来，这两种 情况都会造成 SO 等可溶性气体被吸收的概率增大。当被测气体浓度 2 较低如低于 100ppm 时，这种吸收对测量的结果影 更为明显。 本文探讨 了烟气冷凝器的关键性能指标，提 出烟气冷凝器脱水 率、SO 组分丢失率和烟气出口露点等关键参数的计算公式，提出一 2 个适合不同工况条件下烟气冷凝器选型的依据和方法，为解决下一 步冷-干直接抽取法 CEMS 所面临的湿法脱硫后的高湿、低浓度 SO ， 2 应如何准确、客观地反应污染排放现实问题，提供一个合理科学的解 决方案。 2. 冷凝器的两种制冷方式 样气冷却降温除湿的方法一般为压缩机制冷和半导体制冷两种方 式，压缩机冷却的原理和电冰箱完全相同，如图所示，制冷剂蒸汽 经压缩机压缩后，在冷凝器中液化并放出热量，进入干燥器脱水， 毛细管的作用是产生一定的节流压差，保持入 口前制冷剂的受压液 化状态并使其在出口释压膨胀汽化。制冷剂在汽化器中充分汽化并大 量吸热，使与之换热的样品冷却降温。压缩机冷却器的一般包括压缩 机制冷装置、温控装置、制冷腔体、热交换管、有时采用两级热交换管， 在两极热交换管之间增加一个采样泵，从一级热交换管加压向第二 级热交换管传送样气，样气在压力下，水分子从液体表面逃逸蒸发 更为困难， 比在大气压力下冷凝除湿效果更好，这种增压会使气体 的含水量降得更低。 半导体制冷时根据 1834 年由帕耳帖（Peltier ）发现的一种现象， 当一块 N 型和一块 P 型半导体用导体连接并通以电流时，形成冷热 端，电流越大，温差越大，调节电流大小即可控制制冷温度，优点 是外形尺寸小、维护简单、在环境温度不高的情况下容易实现较低的 制冷温度，在温度升高到 35度以后制冷效率直线降低，成本较高。 3. 冷凝器的制冷能力 要根据处理的烟气入口温度、含湿量和流量合理选择冷凝器的制 冷能力，要保证制冷能力大于所需的处理样气热量，冷凝器的制冷 能力可以采用以下几个衡量指标：