煙氣CEMS在線監測系統中冷凝器的優劣對分析數據的影響

1、冷凝器在環保煙氣分析中的制冷原理

     從制冷原理上劃分，冷凝器可以分為半導體制冷和壓縮機制冷兩種。

(1)半導體制冷

     半導體制冷又稱熱電制冷或溫差電制冷，主要是利用熱電效應中的帕耳帖效應達到制冷目的。帕耳帖效應是指在兩種不同材料構成的回路上加上直流電壓，相交的結點上會出現吸熱或放熱的現象。因此，在由具有最佳熱電轉換特性的半導體熱電材料組成的P-N兩端，加上一定的直流電壓，利用半導體熱電材料的特性就可以實現制冷或制熱功能。

      半導體制冷，電流越大，溫差越大，調節電流大小即可控制制冷溫度，優點是外形尺寸小、維護簡單、在環境溫度不高的情況下容易實現較低的制冷溫度，在溫度升高到35攝氏度以后制冷效率直線降低，不適合在線式使用。

(2)壓縮機制冷

      壓縮機制冷的原理，即制冷劑蒸氣經壓縮機壓縮后，在冷凝器中液化并放出熱量，進入干燥器脫水。毛細管的作用是產生一定的節流壓差，保持入口前制冷劑的受壓液化狀態并使其在出口釋壓膨脹氣化。制冷劑在氣化器中充分氣化并大量吸熱，使與之換熱的樣品冷卻降溫。壓縮機冷卻器一般包括壓縮機制冷裝置、溫控裝置、制冷腔體、熱交換管。有時采用兩級熱交換管，在兩極熱交換管之間增加一個采樣泵，從一級熱交換管加壓向第二級熱交換管傳送煙氣。煙氣在壓力下，水分子從液體表面逃逸蒸發更為困難，比在大氣壓力下冷凝除濕的效果更好，這種增壓會使氣體的含水量降得更低。

2、冷凝器的重要性

      目前，在環保行業已安裝的氣態污染物CEMS中，使用的主流方法為抽取式取樣分析，抽取式取樣分析系統又可分為冷干直接抽取和熱濕直接抽取。按照環保排放標準要求，煙氣排放的濃度以標態干基為準，這也就是目前應用最多的冷干抽取法測量煙氣的濃度。

      冷干抽取法取樣技術對解決高溫高濃度SO2，基本可以勝任。但在面對濕法脫硫后的高濕、低濃度SO2時應如何準確、客觀地反映污染排放現實？則是冷干法直接抽取法CEMS冷凝器面臨的最重要的問題。

      標準的冷干直接抽取法裝置包括取樣探頭、取樣管線、過濾、除濕系統和采樣泵等。其中除濕系統的主要作用是將煙氣中的水蒸汽去除，采用的是冷卻除濕方法。冷卻除濕法要求快速將水蒸汽冷凝，以免煙氣和冷凝水接觸。為避免冷凝水結冰，其冷凝溫度大多控制在3攝氏度至5攝氏度，采用壓縮機制冷冷卻除濕。

      煙氣除濕系統一般包含煙氣冷凝器、采樣泵、蠕動泵和相關的報警和控制部件，其中最關鍵的部件是煙氣冷凝器，煙氣通過冷卻將溫度降低到3攝氏度至5攝氏度，使其低于煙氣露點溫度形成液態水從而脫除大部分水分，一個成功的煙氣冷凝器適用于一定的煙氣流量和煙氣含濕量，能夠迅速將冷凝水從氣流中分離出來，經過冷凝器處理后的煙氣是冷且干燥的，經過升溫后可進入分析儀表進行測量。

      主要的難題在于上述除水過程中如何盡可能減少冷凝水與干燥后氣體的接觸，從而保證煙氣除水后出口露點的穩定，減少SO2組分被冷凝液吸收而造成組分的丟失。山東新澤儀器的煙氣在線監測系統采用壓縮機式冷凝干燥器 將高溫濕熱氣體中的水在熱交換器內快速冷凝成液態，同時由蠕動泵（或其他方式）將冷凝 水排出，達到氣液分離的目的 ，完全避免了上述問題，監測數據更加精準，受到廣大客戶的好評。