焦炉煤气测氧的含焦油烟气的样气处理技术

1   国家长期产业导向的启示

      节能减排（CDM）和固定污染源排放烟气连续监测控制系统（CEMS）完全符合国家坚定不移的长期产业政策，发展空间巨大，持续时间很持久，容易铸就永远的朝阳产业，为在线分析工程的技术创新提供了绝佳的机会和舞台。

2   长期无解的技术难题

2.1  焦炉煤气回收利用中的焦油

      CDM和CEMS项目，不管技术状态如何，都和烟气以及烟气的样气处理紧密相关。其中*突出的应用项目是焦炉煤气回收：焦炉煤气发热量为17500KJ/m3左右,每炼一吨焦炭，产生430 m3焦炉煤气，其主要成分：55％H2 , (10～20%)CO, 10% CH4 。焦炉煤气一半回炉燃烧，一半回收利用作为甲醇等化工产品原料或作民用燃气。每万吨产能焦炉煤气回收的效益达到40万元。

       炼焦过程会产生大量焦油，焦炉煤气需要高压静电除焦后才有利用的可能。焦炉煤气的分析，不管其目的侧重点如何，样气处理都面临无法有效克服焦油影响的*困难。

     山东新泽仪器有限公司根据工艺的特性和焦油本身的特点，专门研制了自动化的水洗焦炉煤气后进行监测的相关煤气预处理装置，在多个焦化厂和煤气发生炉煤气测量氧含量的现场使用，取得了不错的效果，型号为TK-6000型在线煤气氧含量分析系统。

2.2  电厂烟气脱硫中的焦油

    电厂烟气脱硫和供热过程中的烟气分析（CEMS），有些地区以重油为燃料，烟气就会有较严重的焦油污染物。TK-1000型烟气在线分析系统也充分考虑到各个工况的差异，专门针对相关工况在样气预处理中使用三级过滤系统。

2.3  对付焦油的传统技术路线

      自上世纪90年以来，我国焦炉煤气在线分析系统，几乎都是采用英国仕富梅公司蒸汽喷射泵取样的技术路线：蒸汽喷射泵取样后，将焦油汽化后的烟气传输到分析柜，然后用水洗涤和水冷却，气水分离后输送给在线煤气氧分析仪检测分析。

      此技术路线的致命缺点有二：一是造成SO2 、 CO2 等组分的小比例溶解，造成样气一定程度的失真，从而降低了分析准确度。二是系统的使用寿命无法有效保证。即便仕富梅原装进口的高价系统（每套40万元，连续使用时间也不到一年就停用，主要故障原因仍然是样气中焦油污染物造成的气路堵塞。

3   在线分析工程技术核心观念的转变促进技术进步

 烟气分析取样系统技术的进步

      传统的在线分析系统坚持“抽取法”的经典技术路线：取样探头系统在烟气取样点自动连续取样后，向后传输给仪表控制室的分析柜，在那里对样气进行各种处理和调节，达到标准气般的高品质后，输送给在线气体分析仪检测分析。此方法的局限和缺点是分析柜离取样探头远，15m甚至30m以上，使系统设计复杂，制造成本提高，增加了安装维护的困难，降低了可靠性，反应速度60s的控制限有时也遇到挑战。

     “原位安装法”的激光气体分析仪不需要样气处理系统，响应时间快速，但是同样存在不少技术局限和缺陷：如离线标定困难，维护量大，特别是透射窗的清扫装置增加了仪器的复杂性和维护的不便等，如果清扫效果不到位，必然危及分析仪的可靠性及运行质量。

     如何集中抽取法和原位安装法的优点，同时又尽力避免它们的缺点，显然几乎是不可能完成的技术难题。

     由于技术的进步，观念的转变，技术创新的冲动，本文特提出一个全新的技术概念，也就是创新设计出一个新的技术概念：“原位安装抽取法”样气处理系统，它针对样气中的焦油也会特别有效。

     原位安装抽取法的基本概念是：样气抽取和处理都采用规范的*设计，有效保障分析仪及系统的寿命和协调运行，样气处理装置和气体分析仪组成的在线分析系统就地原位安装在取样点处，省掉了取样探头与分析柜之间的远距离样气传输，使样气处理系统得以简化和减轻负荷，以及带来其它便利条件和优点。

4   新系统及其设计思想 

4.1  新系统的构成

·  SUV型SO2/NOX 在线分析仪

    采用紫外差分光谱吸收法原理（DOAS），其优点是检测准确度高，能有效抗非测量组分（如CO2））的干扰。

· “原位安装抽取法”样气处理系统

·  在环保工程中采用的产品是CEMS系统，即CEMS系统是工程招投标的“接口”。

4.2   新系统的创新设计思路

• 取样探头不采用易堵塞的过滤器技术方案，而是采用容易维护的直通取样管方式，使样气中的各种污染物在取样口处实现高效的“物理分离”，使进入取样口的样气中污染物减少70％以上。

• 小型分析柜直接安装在20～30m高的烟囱上，距烟囱墙体约500px。探头的法兰直接装在分析柜后壁上。打开分析柜门即可维护取样探头。

• 因为分析仪流量为0.1L/min，样气处理采用小流量设计＜2L/min，（传统设计总流量大多为≥5L/min），样气处理的压力减轻了40％。这就为小型化的样气处理系统设计创造了很有利的条件。尽管如此，因为没有传输管路，系统的反应速度不会受影响。

•  由于不采用探头过滤器，那么内外吹扫过滤器的反吹柜及PLC程控都可以取消，也就是取消了整个反吹系统，不但缩小了体积，降低了成本，也大大减轻了安装、维护、维修的工作量。

• 小型化、小体积和重量轻的设计，降低了20～30m高空安装设备的困难。

• 比较容易控制制造成本，为提高系统的品质也创造了条件。

• 十分强调新系统的技术先进性、可靠性、易维护性，高端品质和优良的性价比。从而提高产品的市场认可度和信任度，提高了CEMS产品的竞争力。