环境监测在线分析技术-冷干法样品处理系统流程设计技术达成

以冷干法抽取式CEMS的样品处理系统为例，典型的冷干法样品处理系统流程设计如图2.22所示。

（1）取样探头

取样探头采用加热过滤式，探头应加热保温，探头温控范围0～180℃，探头内置粗过滤器，除尘精度一般为2～3μm。内置过滤器采用陶瓷过滤器或不锈钢烧结过滤器，过滤器作为对烟气的粗过滤。过滤器外部采用电加热恒温控制，控温可以按需要调节，如控温在150℃。探头的反吹采用自动反吹，反吹柜设在探头附近。

（2）样品输送管线

样品输送管线采用电加热一体化管缆，直接送到分析柜的冷凝除湿器的入口，要求全程加热保温，例如保温为110～120℃，以确保样品在传输过程中样品的温度高于样品露点，全过程不会产生冷凝。

图2.22　典型的冷干法样品处理系统流程设计

（3）冷凝除湿器

按照样品含水量多少，采取一级或两级除湿，一级除湿可采用电子除湿器，或单路的压缩机式除湿器；二级除湿大多采取双路的压缩机除湿器，冷凝除湿的温度一般设定为2～5℃。冷凝器在气路的相对高度一般应设置低端，保证冷凝水直接顺利排出，防止在气路中留存。

（4）排水

在预处理系统中，当需要在采样泵前排水时，由于泵前是负压，则需要使用蠕动泵。当需要在采样泵后排水时，由于泵后为正压，则使用蠕动泵排水、电磁阀自动排水、手动排水等方法均可以。

（5）样品除尘(www.xing528.com)

按照含尘量多少采取一级或多级除尘，一般情况下，取样探头内设前级过滤器，在分析仪前设膜过滤器，其除尘过滤精度达到0.1～0.3μm：如采取3级除尘，则在除湿器前设气溶胶过滤器，实现细过滤和除去样品中的酸雾滴。

（6）抽气泵

通常烟道气的压力是负压或微正压，系统需要烟气压力选取适合取样泵抽取样气，冷干法CEMS取样泵大多采用隔膜泵，要求耐腐蚀，抽气性能强，能满足分析系统对样气的流量要求。通常设置在除湿器后或两级除湿中间，取样流量3～5 L/min。

（7）样品处理系统的流路设计技术

样品处理系统的流路设计主要包括系统内部分析回路设计、系统标定回路、系统反吹回路等设计技术。

①冷干法CEMS的样品处理流程为例，样品通过除尘、除湿处理后进入分析回路，系统分析回路设有流量、压力调节装置，保证分析仪对被测样品的压力流量要求。一般单台分析仪样品流量约为1 L/min。根据被分析对象的要求可选用的在线分析仪可以是多台仪器，多台仪器的供气大多采取并联模式，并满足各个分析仪对流量的要求。在线分析仪的模块化发展，已经实现一台仪器可同时完成多组分分析，例如一台在线分析仪内可安装多个红外、热磁、电化学分析模块，实现1～6个多组分分析。因此，大多数分析系统的分析回路只有1～2台分析仪，每台分析仪设有流量、压力调节阀及流量计，以确保分析仪所需要的流量。

②系统标定回路通过切换阀、稳压阀及调节阀等管路、阀件，将标准气通入分析仪进行自动或手动标定，仪器标定从仪器入口通入标气；CEMS标定按标准要求，必须从取样探头通入标气，称为系统标定。分析仪的自动标定又分为仪器内设自动标定和仪器通入标准气自动标定；光学式分析仪在实现仪器内部标定时，可以采用标准气室或光学滤光片进行定标。

有的专业标准提出：在线分析仪除自动标定外，必须定期（如每月、每季度等）采用标准气进行标定。系统标定一般通过系统的数据处理系统或PLC实现自动标定。

③系统反吹回路，采取干净的仪表用压缩空气，通过PLC自动控制定时反吹。对加热过滤取样探头实行反吹时，必须采取加热脉冲式吹扫，例如，出厂时由PLC设定反吹周期为8 h，脉冲反吹为3～5 min，脉冲反吹的频次为5×2 s=10 s，停5 s，可以根据现场情况调整探头反吹周期，在1～24 h选择。必要时反吹的仪表空气要经过预热，要保证在反吹时，不能降低取样探头的加热恒温温度。

④快速放散回路是为了加快系统分析速度，满足分析系统的响应时间要求，放散流量1.5～2 L/min。废气废液排放回路，是通过排放总管后排出分析小屋，注意对毒害气体排放应经过处理。系统设有各种报警功能，如湿度报警、流量报警及加热温度报警等功能。