超低排放国家政策       为了控制燃煤火电污染，国内针对火电污染物的排放标准提出了更加严格的要求。2014年9月，国家发改委、环境保护部、国家能源局联合发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》，提出到2020年，东部地区现役的机组通过改造基本达到燃气轮机组排放限值的要求，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，完成超低排放改造。 超低排放在线监测难点和解决方案       超低排放在线监测包括超低浓度气态污染物（SO2、NOx）在线监测和超低浓度颗粒物在线监测。超低SO2排放监测难点：冷干法采样技术在冷凝水过程中吸收SO2，特别对低浓度尤为明显；新标准要求SO2 量程至少达到100mg/m3 ，现有分析仪测量精度不足。超低颗粒物监测难点：新标准要求颗粒物量程至少达到30mg/m3，现有烟尘仪大多采用透射、后散射或者前散射技术，监测精度不足；低颗粒物、高湿度的工况条件对仪器要求更高，现有仪器无法消除高湿度的影响。       聚光科技积极响应国家政策要求，结合多年在固定污染源监测领域沉积的产品开发和应用经验，为客户提供超低浓度（SO2、NOx、颗粒物）烟气排放在线监测综合解决方案，并为“超低排放”工程新建或改造提供了准确的数据支撑。       聚光科技超低排放在线监测综合解决方案由两部分组成，一是聚光科技自主研发的烟气排放连续监测系统CEMS-2000，可监测超低浓度SO2、NOx；二是聚光科技子公司荷兰Synspec新推出的烟气颗粒物在线监测系统PM-200，可监测超低浓度颗粒物。 超低浓度SO2、NOx监测方案       CEMS-2000烟气排放连续监测系统，使用OMA-2000紫外光谱气体分析仪作为核心仪表，采用紫外差分吸收光谱技术，DOAS算法，长光程回返测量池等多项技术，实现SO2、NOx的超低浓度监测。SO2和NO最低量程可到75mg/m3，检出限小于1mg/m3。广泛应用于烟气排放连续监测系统、工业过程气体分析系统等领域。       针对“超低排放”浓度低、湿度大的特点，CEMS-2000系统全程高温伴热，无需除水，可完全反映烟气真实情况，避免冷凝水对SO2的损耗；而冷法红外监测系统，在除水的过程中会对SO2有损耗，导致测量值不准。       系统的核心仪表OMA-2000紫外光谱气体分析仪，主要由脉冲式氙灯、紫外光谱仪、二极管阵列检测器组成。氙灯发出的紫外光汇聚进入光纤，通过光纤传输到测量室，当样气通过测量室时将在特定波段吸收紫外线能量，被吸收后的光束通过光纤传输到光谱仪，在光谱仪内部经过光栅分光，由二极管阵列检测器将分光后的光信号转换为电信号，获得气体的连续吸收光谱信息，最后利用化学计量学算法（DOAS）实现气体浓度的测量。

图1 OMA-2000 仪表实物图

图2 OMA-2000仪表 工作原理

      紫外差分吸收光谱技术（DOAS）是国家环保总局及美国环境保护组织（USEPA）推荐的一种成熟、可靠的气态污染物浓度测量方法，通过对连续光谱数据的处理得到气体浓度。紫外DOAS的优势在于，其把气体吸收光谱分解为快变和慢变两部分，其中快变部分只与被测气体的属性相关，而由于粉尘散射等背景因素造成的光谱变化只能表现为光谱中的慢变部分，这样通过分离去除测量光谱中的慢变部分就能够去除背景环境因素对气体浓度分析的影响，从而实现高精度和强抗干扰能力的测量。

图3 紫外差分吸收光谱原理

表1 OMA-2000仪表性能指标

参数	指标
测量原理	紫外差分吸收光谱技术（DOAS）
最低量程	SO2：0~75mg/m3  NO：0~75mg/m3  O2：0~25%
线性误差	<±1%F.S.
零点漂移	<±2%F.S./7d
量程漂移	<±2%F.S./7d
响应时间	<40s
重复性	<1%F.S.
样气流量影响	<1%F.S.
电压影响	<1%F.S.
干扰气体影响	<4%F.S.
湿度影响	<1%F.S.
仪器间重复性	<1%F.S.

 

超低浓度颗粒物监测方案       光散射法和β射线法是常用的固定源颗粒物测量方法。光散射法属于光学间接测量方法，有测量灵敏度高、探测下限低、响应速度快等优点，但是颗粒物粒径变化、组分变化、水分等对测量有很大影响。β射线法与光学方法相比，不受颗粒物的粒径大小及分布、颜色的影响，可以直接测量探头所在烟道或管道断面采样点处颗粒物的质量浓度，但是β射线法测量周期较长，需要定期更换纸带，运行成本高。       PM-200烟气颗粒物在线监测系统是聚光科技（杭州）股份有限公司旗下子公司荷兰Synspec公司新推出的一款抽取式低浓度粉尘测量仪表。该仪表基于光散射原理和抽取式稀释采样法β射线测量，颗粒物测量最低量程可到10mg/m3，检出限达到0.1mg/m3，可广泛应用于燃煤电厂湿法脱硫和湿法除尘后低浓度粉尘的测量。PM-200系统结合了光散射法和β射线法两种方法各自优势，通过光散射法正常分析测量，通过β射线法定期对光散射模块校准，既可以实现实时测量，保证了测量结果的准确性，又可以极大程度降低系统维护频率，运行成本大大降低。       PM-200系统采用了颗粒物等速采样设计，满足HJ/T-48 1999、EPA方法5等颗粒物等速采样标准方法，最大程度降低了烟气中颗粒物采样误差。通过稀释法采样，稀释比1:5~1:20可调，测量不受湿烟气中水汽干扰。稀释比定期校准，保证了烟气采样的长期精准。采样烟气通过光散射模块分析测量，并定期通过β射线分析单元校准。其中β射线法属于直接测量方法，烟气颗粒物富集在纸带上，通过走纸运动控制纸带准确、可靠收放，使得盖革管能够准确测量粉尘沉积区域的β粒子个数，最终得到的粉尘浓度，保证了系统测量的准确性。

图4 （a）PM-200现场应用场景 （b）光散射模块示意图 （c）β射线分析单元示意图 表2 PM-200系统产品性能指标

参数	指标
测量范围	0~10mg/m3, 0~50mg/m3，0~200mg/m3
最低检测限	0.1mg/m3
准确度	±10%
响应时间	10s
零漂	自动零点调整
量漂	1.5%F.S./24h
烟气湿度	最大可至100% RH
等速追踪范围	4~40m/s
系统采样总流量	16.7~100L/min可调
稀释比	1:5~1:20
采样方式	射流采样
IP等级	IP55