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1、ENDA－C2００0脫硝監(jiān)測系統(tǒng)原理 ENDA—Ｃ2000的方法叫做抽取式催化反應(yīng)調(diào)制型交替流動化學(xué)發(fā)光法,我們從以下幾個(gè)方面來介紹一下它的原理. 1. 抽取的是什么？不是氨 Hoｒibａ采用抽取式催化反應(yīng)法測量逃逸氨. 這種方法使用了目前在脫硝中廣泛使用的選擇性催化還原的原理，在具體介紹這種方法之前，我們先看看脫硝過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) NO+NH3+1/４Ｏ２ == N2+3/２H2O...。．。..(1） ＮO+NO2+2NH３ == 2Ｎ2+３Ｈ２Ｏ　.。。．。.。。(2） 這兩個(gè)反應(yīng)方程式都顯示，NH3 和NＯx 是按照1:1的比例消耗的，也就是說，反應(yīng)后煙氣中減少的N

2、Ｏx的濃度和NＨ３的濃度是一樣的. ENDA-C２００0測量逃逸氨正是基于上面的基本原理。EＮDA－C2000的取樣探頭分成兩個(gè)通道，我們稱為NＯＸ通道和NＯX-ＮH３通道。一個(gè)通道里面配置有兩層還原反應(yīng)催化劑，讓NＨ３和NＯｘ進(jìn)行反應(yīng)；另一個(gè)通道沒有配置任何催化劑,也不會進(jìn)行任何反應(yīng)，就是把原始的煙氣抽取到分析儀。我們假設(shè)原煙氣中有１0０ｐpm的NＯx，有10pｐm的ＮH3，這樣，在配置了催化劑的通道中，假設(shè)完全反應(yīng)(事實(shí)上也是基本上完全反應(yīng)的），NOx 的濃度是90ｐpｍ,沒有配置催化劑的通道中，濃度依然是1０0ｐpm。這樣,兩個(gè)通道的差別正好是NH３的濃度。 2. 交替流動調(diào)制法

3、 簡單的說,交替流動也就是參比氣和樣氣交替進(jìn)入同一個(gè)檢測池，被同一路光源檢測。詳細(xì)描述如下 在檢測池之前有一個(gè)或多個(gè)儲氣部件（主要視有幾路被測氣體而定），在檢測池之后有一個(gè)或兩個(gè)膨脹室。由電磁閥以1秒為間隔,控制參比氣和樣氣由儲氣室交替進(jìn)入檢測池。在檢測池前后各有一個(gè)高精度隔膜泵，負(fù)責(zé)等速取樣和排放檢測池的氣體。在參比氣進(jìn)入的那一秒，產(chǎn)生一個(gè)輸出，我們以這一秒為相對零點(diǎn)。　下一秒進(jìn)入的是樣氣,我們也可以檢測到一個(gè)濃度，和相對零點(diǎn)相比較,得到一個(gè)差值,根據(jù)這個(gè)差值可以計(jì)算出樣氣的濃度。這種方法最大的好處是不需要絕對零點(diǎn)，從而從理論上消除了零點(diǎn)漂移和系統(tǒng)誤差。 通過前述方法得到的是一

4、個(gè)相對濃度,下面解釋如何計(jì)算樣氣絕對濃度。 假設(shè)檢測池體積為L，每次進(jìn)氣和排氣為等速的1/2L。同樣我們假設(shè)在T0時(shí)刻,參比氣進(jìn)入檢測池,這時(shí)候我們稱被測氣體為s0,檢測到濃度為10ppm，在T1時(shí)刻，樣氣進(jìn)入檢測池，我們稱被測氣體為s１，檢測到濃度為２0ppｍ。樣氣ｓ的濃度顯然不是20ppm。那么到底樣氣的絕對濃度為多少？ T０：　 濃度1０，體積L，總量1０L T１:　排放1/2L s0 　 抽?。?2Ｌ s　 總量２0Ｌ 假設(shè)S的濃度為D,則 1/2L＊D + １／2Ｌ＊1０　=　20L 由此得到D = 30ｐpm. 以上只是簡答假設(shè)的一種方式，實(shí)際上等速取樣可以為任何

5、比例。 需要注意的是，這里的“調(diào)制"顯然是指氣體的混合調(diào)制,而不是光學(xué)檢測中著名的光譜調(diào)制的概念。 值得一提的，交替流動調(diào)制法曾經(jīng)是horiba的專利方法， Hｏribａ所有的光學(xué)分析儀器全部采用這種方法。該專利于幾年前到期。目前世界上采用這種方法的廠家已經(jīng)有很多了，比如日本富士的分析儀器就部分采用了這種技術(shù). 傳統(tǒng)雙光程方式是樣氣和參比氣進(jìn)入不同的檢測室被檢測,參比氣作為絕對零點(diǎn)來比較。這樣零點(diǎn)漂移嚴(yán)重，也影響重復(fù)度。 3. 化學(xué)發(fā)光法 化學(xué)發(fā)光法是最準(zhǔn)確的分子級檢測方法,理論上說，即使只有一個(gè)分子跳變,也能準(zhǔn)確的撲捉到.化學(xué)發(fā)光法方程式如下： NO＋O3→NO2＊+Ｏ2 NO

6、2＊ 　→ＮO2+ｈν ＮO和臭氧發(fā)生反應(yīng)，生成高能級的NO2,高能級的NO2向基態(tài)NO2跳變,同時(shí)釋放能量(紫外光)。光強(qiáng)度和ＮＯ２的濃度成正比. 化學(xué)發(fā)光法成本高，多用于科學(xué)研究以及微濃度的測量。在美國epa中明確要求,NOX濃度檢測要用化學(xué)發(fā)光法。中國epa沒有要求。 4. ENDA-Ｃ２0０0的進(jìn)氣順序 ①NＯX lｉne ②Zｅro ｇａs liｎe ③NOX—NH3 line ④Ｚero ｇas lｉne 三種氣體按照4個(gè)時(shí)序交替進(jìn)入同一個(gè)氣室.這個(gè)特點(diǎn)常常被人忽略,其實(shí)如果沒有這個(gè)技術(shù)，抽取式化學(xué)反應(yīng)法測逃逸氨就在理論上站不住腳，實(shí)踐上也會完全不可用。因?yàn)槌?/p>

7、取式化學(xué)反應(yīng)方法,只要是分離的檢測室，這種方法將沒有任何意義。原因在于下面第5點(diǎn)： 5. 誤差如何消除 分析儀表的誤差一般在滿量程的1％-２％。那么enda－c2000的兩個(gè)通道都是測量nｏx，量程一般都在３00ppm。這么計(jì)算,逃逸氨測量應(yīng)該有一個(gè)巨大的誤差，理論上存在達(dá)到6ppｍ的可能性。但是，enｄａ－c２０0０恰恰誤差非常小。 首先考察系統(tǒng)誤差 如左圖.Eｎdａ—c2000的所有被測氣體都是在同一個(gè)檢測池被檢測的。他們交替進(jìn)入同一個(gè)檢測池，被同一個(gè)光源檢測器檢測。我們把enda—ｃ２0０0的通道定義成兩個(gè),一個(gè)叫做nｏx通道,一個(gè)叫做ｎox－nｈ3通道。假設(shè)如下情況： NOＸ

8、通道：1０0ppm的NＯX ＮOＸ-NＨ3通道：90ｐpm的ＮＯX。 ＮＨ3濃度：１00－９0　= １0ppm 現(xiàn)在我們假設(shè)該檢測器有δ的系統(tǒng)誤差，只要線性度足夠好,重復(fù)度足夠好（后面會給出這兩個(gè)數(shù)據(jù)），那么第一秒檢測和第二秒檢測的結(jié)果分別如下： NOX通道：?。?0+δppｍ ＮOX－NＨ３通道: ９0+δppm NＨ３濃度: （100+δ）-(9０+δ)　=?。保皃pm． 在這個(gè)過程中， 兩個(gè)通道相減，系統(tǒng)誤差被抵消。之所以能做到這一步，就是因?yàn)閮蓚€(gè)通道是交替進(jìn)入同一個(gè)檢測池. 再考察隨機(jī)誤差。 檢測器越靈敏,檢測方法越合適,隨機(jī)誤差越小。Ｈoｒiba在這

9、方面做了卓越的工作.首先就是用化學(xué)發(fā)光法替代紅外法測量小范圍的NＯX，化學(xué)發(fā)光法是最準(zhǔn)確的光學(xué)檢測方法，可以檢測到分子的個(gè)數(shù)級別，隨機(jī)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于非分散紅外法。至于儀表的檢測部分，horiｂa的光學(xué)檢測儀器在業(yè)內(nèi)從來都是最好的(僅僅是光學(xué)類，不包括色譜,質(zhì)譜類)。 從上面的分析可以看到,enｄa－c２00０在消除誤差方面有很多獨(dú)到而有效的方法，在實(shí)踐中也取得了很好的結(jié)果。下面是我們的幾個(gè)數(shù)據(jù)以及圖表 線性度和準(zhǔn)確度 ＮH3濃度 5中濃度以及測得的相關(guān)數(shù)據(jù).6。5ｐpm（5。２ppｍ，3.9pｐｍ,2．6pｐm,1。3ｐpm） 第一個(gè)時(shí)間段，通入NＨ3濃度１.3ｐpm 　測量

10、結(jié)果1。2６ｐpm 第二個(gè)時(shí)間段，通入ＮH３濃度 2。6ｐpm 　 測量結(jié)果　3。54ｐｐm（1。26+１.28) 第三個(gè)時(shí)間段,NH3濃度 　 ３.9ppm　 　　 測量結(jié)果 3.86ｐpm(１．26+1.28+1。3２) 第四個(gè)時(shí)間段 　NＨ3濃度　 　 　 ５。2ppm　 　 　測量結(jié)果 5．18ppm 第五個(gè)時(shí)間段 ?。危?濃度 ６.5ppm　 測量結(jié)果　6.４４ppm 結(jié)果：綜合誤差誤差沒有超過0.０6個(gè)pｐm，線性度如右圖。 靈敏度重復(fù)度 上圖中，通入了４次92ppm的量程氣，進(jìn)行零點(diǎn)和滿量程重復(fù)度實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表

11、 6. Enda—ｃ2００0的優(yōu)勢和缺點(diǎn) 缺點(diǎn)： l 系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高，業(yè)主自主維護(hù)比較困難。 l 在某些時(shí)刻,NOX通道和NOX－NH3通道不一定是取自絕對的同一時(shí)刻。這點(diǎn)時(shí)間差影響不大，但在負(fù)荷突然變化的時(shí)候，會導(dǎo)致閃出一個(gè)負(fù)數(shù)。 優(yōu)點(diǎn): 實(shí)踐中能夠準(zhǔn)確測量逃逸氨 總結(jié): ENＤＡ-C2000也不可能說完美，但如果是潔凈的混合氣體,如果不發(fā)生積灰、沉降、變形等情況，相對目前廣泛使用的激光法更為準(zhǔn)確。在燃煤電廠，激光法雖然在早期有更多應(yīng)用,但是也有自身無法克服的缺陷，endａ—ｃ2００0是一個(gè)真正能夠安裝在煙道直管段測量的產(chǎn)品，已得到投運(yùn)電廠技術(shù)人員的認(rèn)可. 5 / 5