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冷 干直接抽取法CEMS 冷凝器 的选型 【内容】 来源:中国环保产业更新时间:10-10-1411:56作者:陈莹，章曙，刘德允 摘要: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、SO2组分丢失率和烟气出口露点温度等关键参数的计算公式，提出了适合不同工况条件下烟气冷凝器选型的依据和方法，为解决冷-干直接抽取法CEMS所面临的湿法脱硫后的高湿、低浓度SO2，及如何准确、客观地反映污染排放的现实问题，提供了一个合理的解决方案。 关键词:CEMS,烟气冷凝器,脱水率,SO2组分丢失率 1前言 据不完全统计，近5年来，在我国已安装的气态污染物CEMS冷凝器中，直接抽取法约占70%。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，直接决定了我国安装的气态污染物冷凝器基本为冷-干直接抽取设备。 目前，大部分冷-干直接抽取法取样技术对解决高温高浓度SO2基本可以胜任。但在面对湿法脱硫后的高湿、低浓度SO2时应如何准确、客观地反映污染排放现实，则是冷-干直接抽取法CEMS冷凝器面临的最重要的问题。 典型的冷-干直接抽取法装置包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等。其中除湿系统的主要作用是将烟气中的水蒸汽去除，目前采用的最常见的是冷却除湿方法。冷却除湿法要求快速将水蒸汽冷凝，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℃。通常采用的冷却除湿法为压缩机制冷和电子制冷。 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，其中最关键的部件是烟气冷凝器，烟气通过冷却将温度降低到3℃~5℃，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烟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烟气是冷且干燥的，经过升温后可进入分析仪表进行测量。 主要的难题在于上述除水过程中如何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的丢失。 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、SO2组分丢失率和烟气出口露点等关键参数的计算公式，提出一个适合不同工况条件下的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SO2，以及如何准确、客观地反应污染排放的现实问题，提供一个合理科学的解决方案。 2冷凝器的两种制冷方式 烟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。 (1)压缩机制冷 压缩机冷却的原理(见图1所示)和电冰箱完全相同，制冷剂蒸气经压缩机压缩后，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气化。制冷剂在气化器中充分气化并大量吸热，使与之换热的样品冷却降温。压缩机冷却器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烟气。烟气在压力下，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的效果更好，这种增压会使气体的含水量降得更低。 (2)半导体制冷半导体制冷是根据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℃以后制冷效率直线降低，成本较高(见图2)。 3冷凝器的制冷能力 要根据处理烟气的入口温度、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烟气热量。衡量冷凝器的制冷能力可采用以下指标: (1)冷却温度 冷凝器设定的温度一般为3℃~5℃，但实际达到的温度是冷却温度，冷却温度与冷凝器的制冷容量、控制方式和环境温度有关，环境温度越高冷却温度越高，特别是在40℃以上时，会导致半导体制冷方式的性能快速下降，甚至使冷却温度无法达到设定温度。 (2)冷凝温度 冷凝温度是指烟气冷凝器内热交换管内的温度，一般会比实际冷却温度高，冷凝温度也是影响脱水效果和出口露点温度的关键。 (3)温度稳定性 在设定温度下，实际冷却温度的波动范围，受制冷原理、控制方式和环境温度影响，温度波动范围过大就会直接影响烟气出口露点温度的稳定。 4冷凝器脱水能力 冷凝器的脱水能力建议采用下述两个指标衡量。 (1)出口露点温度 出口露点温度达到一定的值并保持稳定十分关键，其会直接影响干基测量结果，因此建议要稳定在4℃(8100ppm)以下。 (2)脱水率 为了便于衡量不同冷凝器的脱水能力，在此推荐一个脱