超低排放國(guó)家政策
   為了控制燃煤火電污染，國(guó)內(nèi)針對(duì)火電污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更加嚴(yán)格的要求。2014年9月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》，提出到2020年，東部地區(qū)現(xiàn)役的機(jī)組通過(guò)改造基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的要求，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，完成超低排放改造。
超低排放在線監(jiān)測(cè)難點(diǎn)和解決方案
    超低排放在線監(jiān)測(cè)包括超低濃度氣態(tài)污染物（SO2、NOx）在線監(jiān)測(cè)和超低濃度顆粒物在線監(jiān)測(cè)。超低SO2排放監(jiān)測(cè)難點(diǎn)：冷干法采樣技術(shù)在冷凝水過(guò)程中吸收SO2，特別對(duì)低濃度尤為明顯；新標(biāo)準(zhǔn)要求SO2 量程至少達(dá)到100mg/m3 ，現(xiàn)有分析儀測(cè)量精度不足。超低顆粒物監(jiān)測(cè)難點(diǎn)：新標(biāo)準(zhǔn)要求顆粒物量程至少達(dá)到30mg/m3，現(xiàn)有煙塵儀大多采用透射、后散射或者前散射技術(shù)，監(jiān)測(cè)精度不足；低顆粒物、高濕度的工況條件對(duì)儀器要求更高，現(xiàn)有儀器無(wú)法消除高濕度的影響。
    聚光科技積極響應(yīng)國(guó)家政策要求，結(jié)合多年在固定污染源監(jiān)測(cè)領(lǐng)域沉積的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供超低濃度（SO2、NOx、顆粒物）煙氣排放在線監(jiān)測(cè)綜合解決方案，并為“超低排放”工程新建或改造提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
    聚光科技超低排放在線監(jiān)測(cè)綜合解決方案由兩部分組成，一是聚光科技自主研發(fā)的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS-2000，可監(jiān)測(cè)超低濃度SO2、NOx；二是聚光科技子公司荷蘭Synspec新推出的煙氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)PM-200，可監(jiān)測(cè)超低濃度顆粒物。
超低濃度SO2、NOx監(jiān)測(cè)方案
    CEMS-2000煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用OMA-2000紫外光譜氣體分析儀作為核心儀表，采用紫外差分吸收光譜技術(shù)，DOAS算法，長(zhǎng)光程回返測(cè)量池等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)SO2、NOx的超低濃度監(jiān)測(cè)。SO2和NOzui低量程可到75mg/m3，檢出限小于1mg/m3。廣泛應(yīng)用于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)過(guò)程氣體分析系統(tǒng)等領(lǐng)域。
    針對(duì)“超低排放”濃度低、濕度大的特點(diǎn)，CEMS-2000系統(tǒng)全程高溫伴熱，無(wú)需除水，可*反映煙氣真實(shí)情況，避免冷凝水對(duì)SO2的損耗；而冷法紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在除水的過(guò)程中會(huì)對(duì)SO2有損耗，導(dǎo)致測(cè)量值不準(zhǔn)。
    系統(tǒng)的核心儀表OMA-2000紫外光譜氣體分析儀，主要由脈沖式氙燈、紫外光譜儀、二極管陣列檢測(cè)器組成。氙燈發(fā)出的紫外光匯聚進(jìn)入光纖，通過(guò)光纖傳輸?shù)綔y(cè)量室，當(dāng)樣氣通過(guò)測(cè)量室時(shí)將在特定波段吸收紫外線能量，被吸收后的光束通過(guò)光纖傳輸?shù)焦庾V儀，在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過(guò)光柵分光，由二極管陣列檢測(cè)器將分光后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息，zui后利用化學(xué)計(jì)量學(xué)算法（DOAS）實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測(cè)量。

圖1 OMA-2000 儀表實(shí)物圖

圖2 OMA-2000儀表工作原理

    紫外差分吸收光譜技術(shù)（DOAS）是國(guó)家環(huán)?？偩旨懊绹?guó)環(huán)境保護(hù)組織（USEPA）推薦的一種成熟、可靠的氣態(tài)污染物濃度測(cè)量方法，通過(guò)對(duì)連續(xù)光譜數(shù)據(jù)的處理得到氣體濃度。紫外DOAS的優(yōu)勢(shì)在于，其把氣體吸收光譜分解為快變和慢變兩部分，其中快變部分只與被測(cè)氣體的屬性相關(guān)，而由于粉塵散射等背景因素造成的光譜變化只能表現(xiàn)為光譜中的慢變部分，這樣通過(guò)分離去除測(cè)量光譜中的慢變部分就能夠去除背景環(huán)境因素對(duì)氣體濃度分析的影響，從而實(shí)現(xiàn)高精度和強(qiáng)抗干擾能力的測(cè)量。

圖3 紫外差分吸收光譜原理

表1 OMA-2000儀表性能指標(biāo)

超低濃度顆粒物監(jiān)測(cè)方案
    光散射法和β射線法是常用的固定源顆粒物測(cè)量方法。光散射法屬于光學(xué)間接測(cè)量方法，有測(cè)量靈敏度高、探測(cè)下限低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是顆粒物粒徑變化、組分變化、水分等對(duì)測(cè)量有很大影響。β射線法與光學(xué)方法相比，不受顆粒物的粒徑大小及分布、顏色的影響，可以直接測(cè)量探頭所在煙道或管道斷面采樣點(diǎn)處顆粒物的質(zhì)量濃度，但是β射線法測(cè)量周期較長(zhǎng)，需要定期更換紙帶，運(yùn)行成本高。
    PM-200煙氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是聚光科技（杭州）股份有限公司旗下子公司荷蘭Synspec公司新推出的一款抽取式低濃度粉塵測(cè)量?jī)x表。該儀表基于光散射原理和抽取式稀釋采樣法β射線測(cè)量，顆粒物測(cè)量zui低量程可到10mg/m3，檢出限達(dá)到0.1mg/m3，可廣泛應(yīng)用于燃煤電廠濕法脫硫和濕法除塵后低濃度粉塵的測(cè)量。PM-200系統(tǒng)結(jié)合了光散射法和β射線法兩種方法各自優(yōu)勢(shì)，通過(guò)光散射法正常分析測(cè)量，通過(guò)β射線法定期對(duì)光散射模塊校準(zhǔn)，既可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，又可以極大程度降低系統(tǒng)維護(hù)頻率，運(yùn)行成本大大降低。
    PM-200系統(tǒng)采用了顆粒物等速采樣設(shè)計(jì)，滿足HJ/T-48 1999、EPA方法5等顆粒物等速采樣標(biāo)準(zhǔn)方法，zui大程度降低了煙氣中顆粒物采樣誤差。通過(guò)稀釋法采樣，稀釋比1:5~1:20可調(diào)，測(cè)量不受濕煙氣中水汽干擾。稀釋比定期校準(zhǔn)，保證了煙氣采樣的長(zhǎng)期。采樣煙氣通過(guò)光散射模塊分析測(cè)量，并定期通過(guò)β射線分析單元校準(zhǔn)。其中β射線法屬于直接測(cè)量方法，煙氣顆粒物富集在紙帶上，通過(guò)走紙運(yùn)動(dòng)控制紙帶準(zhǔn)確、可靠收放，使得蓋革管能夠準(zhǔn)確測(cè)量粉塵沉積區(qū)域的β粒子個(gè)數(shù)，zui終得到的粉塵濃度，保證了系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

圖4 （a）PM-200現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景 （b）光散射模塊示意圖 （c）β射線分析單元示意圖 
表2 PM-200系統(tǒng)產(chǎn)品性能指標(biāo)