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行业动态
VOC传感器在室内空气质量监测中的应用
VOC传感器在室内空气质量监测中的应用
  随着人们对空气质量的关注,室内污染也越来越引起人们的注意。VOC作为室内空气的挥发性污染物,危害是十分突出的,对人体也存在着一定的危害与不良的影响。当居室中的VOC超过一定浓度时,在短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力;严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。室内VOC的污染近年来已引起广泛的重视,人们都积极采取措施进行防护。
 
 

  一、 VOC的主要来源

 
  室内VOC的主要来源有以下几个方面:
 
  1) 有机溶剂:如含水涂料、胶黏剂、化妆品、洗涤剂、捻缝胶等。
 
  2) 建筑材料:如人造、泡沫隔热材料、塑料板材等。
 
  3) 室内装饰材料:如壁纸、其他装饰品等。
 
  4) 纤维材料:如地毯、挂毯和化纤窗帘。
 
  5) 家居、家用电器、清洁剂。
 
  6) 自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾。
 
  7) 办公用品:如油墨、复印机、打印机等。
 
  8) 设计和使用不当的通风系统等。
 
  9) 人体排泄物。
 
  10)来自室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等。
 

  二、预防VOC危害的对策

 

 
  1、提高认识,加强自我保护。在装修或者购买家具的时候尽量选择绿色环保的家居和装修材料,其污染指标较低,较易去除。
 
  2、加强通风换气,提高健康环境意识,养成良好的科学生活习惯,每天定时开窗通风换气。做饭时应打开抽油烟机,尽量降低燃烧与烹调过程中所产生的有害气体及其他空气污染物。
 
  3、使用活性碳等除甲醛的固体进行物理吸附,这些固体有很多微小的颗粒,具有很强的吸附性,可以有效的吸附空气中的污染物。
 
  4、利用绿色植物进行吸附,植物有净化空气的作用。
 

  三、室内VOC监测

 
  随着人们对VOC的认识越来越深刻,VOC监测的市场需求也越来越大,市面上出现许多先进的VOC传感器,例如武汉四方光电科技有限公司旗下的异味传感器模块CB-VOC。
 
 
  CB-VOC传感器采用先进成熟的旁热氏结构广谱型半导体气敏原件。该传感器由陶瓷加热器上涂覆纳米级半导体材料SnO2并掺杂适当微量元素构成,对甲醛、苯、一氧化碳、氨气、氢气、酒精、香烟烟雾等有机挥发气体具有极高的灵敏度。模块经过老化、调试、标定校准,具有良好的一致性以及极高的灵敏度。同时还具有如下特点:
 
  ①采用全进口半导体材质。
 
  ②内置MCU,出厂浓度标定。
 
  ③支持数字等级输出。  
2018.09.30   查看详情>>
四方光电|NDIR气体传感器的四大影响因素分析及红外二氧化碳传感器介绍
四方光电|NDIR气体传感器的四大影响因素分析及红外二氧化碳...

在气体传感器的使用过程中,当传感器遇到读数不准的情况,许多客户首先想到的就是传感器故障,却不知外在环境也会影响传感器的检测精度,本文将以NDIR传感器为例,针对气体传感器的四大影响因素作出分析介绍。

 

一、气体浓度

 

气体传感器对被测气体的浓度是敏感的,这一点毋庸置疑。气体浓度越大,传感器输出信号改变量就越大。非分光红外(NDIR)检测原理的气体传感器输出信号形式是电压输出。当被测气体不存在时,输出电压峰峰值最大。当被测气体浓度增大时,输出电压峰峰值随之变小。但这种变化不是和气体浓度呈线性关系,而是遵循朗伯比尔定律。浓度低的时候,灵敏度大,浓度高的时候,信号的灵敏度会变小。用数学公式表示某一浓度点的灵敏度为:dV/dC。式中V为信号峰峰值,C为气体浓度。

 

二、环境温湿度

 

绝大多数气体传感器对环境温度是敏感的。其原因是无论化学反应、电子元器件,还是无机和有机材料,性能参数都会随温度而变化。最终造成传感器输出的电流和电压的变化。NDIR传感器的温度范围很宽,可以达到军工级-55℃到100℃以上。NDIR传感器信号随环境温度变化的因素比较多,包括:光源的光谱、探测器、滤光片温度系数、运放温度系数、电阻和电容温度系数等。当这些因素综合作用的时候,使得NDIR传感器的温度补偿变得非常复杂。这也是NDIR传感器价格高的原因之一。

 

NDIR气体传感器消除温度的影响办法有几种,成本都比较高。第一种是公式法,第二种是查表法,第三种是恒温法。

 

三、气体压强

 

非分光红外(NDIR)检测原理的气体传感器的压力范围可以很宽,从0-2个大气压没有问题。其压力范围取决于光源和探测器的耐压。如果光源是玻璃灯泡,则玻璃灯泡是有耐压的。红外探测器是用金属壳体和红外滤波片密封封装的,因此,探测器也有耐压的问题。

 

四、气体流量

 

气体是流体,气体之所以流动是因为有压力差,压力差越大,流速就越大。非分光红外(NDIR)气体传感器的流量范围是200ML/MIN到2L/MIN。流量越大,响应越快。流量大对NDIR传感器来说,只有好处,没有坏处,但要除尘和除水。对于消除气体流量带来的影响,非分光红外(NDIR)气体传感器基本不用做任何限制,NDIR需要快速响应,进入传感器的气流扩散速度要尽可能大。

 

五、结语

 

对气体传感器而言,当被测气体或环境发生变化时,无论是气体浓度、环境温湿度、气体压强还是气体流量,其监测状态一定会发生变化,从而使得传感器的精确度出现变化。

 

红外二氧化碳传感器厂家及产品推荐

 

单位名称:武汉四方光电科技有限公司

 

产品推荐:红外二氧化碳传感器模块CM1107

 

 

红外二氧化碳传感器模块CM1107是一款基于自主知识产权非分光红外检测原理的二氧化碳传感器,采用双光束设计,具有测量精度高、功耗低、稳定性好等特点。该传感器可广泛应用于各种场合,尤其在食品运输、储存、孵化和农业等领域。同时还具有如下特点:

 

①双通道设计、精度高、稳定性更好;

 

②自动调零补偿,全量程温度校正。

 

20180925   查看详情>>
PM2.5带来的危害及激光PM2.5传感器应用推荐
PM2.5带来的危害及激光PM2.5传感器应用推荐

随着我国社会经济的迅速发展,大气污染随着工业化进程的进行而加重,雾霾天气出现的频率越来越高,空气污染物在大中城市呈上升趋势,已成为人类共同面对的严重危害健康的环境问题。

 

 

在大气污染物中,颗粒物污染对人体健康的危害最大,PM按其直径的大小不同可分为粗颗粒(2.5-10μm,PM10)、细颗粒(0.1-2.5μm,PM2.5)及超细颗粒(<0.1μm)。大气颗粒物的直径大小决定了其最终进入呼吸道的部位:2.5μm的颗粒物在肺部沉积量可达83%,而8.2μm和11.5μm的颗粒仅有49%和31%沉积下来,颗粒物的大小与其在肺部的沉积总量呈反比。直径大于10μm的颗粒很容易被呼吸道黏液及纤毛系统排除,而直径小于10μm的颗粒物可以进入下呼吸道,特别是PM2.5容易沉积于细支气管和肺泡,并可进入血液循环。因此,除了对肺部的影响外,PM2.5对全身各系统均会造成一定的影响。

 

 

PM2.5浓度升高可造成和加重全身各系统损害,而这种损害包括了PM2.5引起的机体免疫变态反应与氧化应激进而导致呼吸系统,循环系统和消化系统的系统性炎症反应,导致脏器损伤。因此,做好个人防护和减少污染物就显得尤为重要。随着工业和交通业的发展,PM2.5污染将愈来愈严重,所以加强人群保护和减少大气颗粒物污染将成为未来工作的重点。因此在减轻大气污染的基础上,做好空气污染预测及监测,使个人做好防护,从而减轻全身各系统疾病的发生的工作非常重要。

 

 

作为PM2.5在线监测系统的核心部分,相关粉尘浓度传感器也得到广泛地应用,其中从监测效果和成本来讲,激光散射原理是目前应用的首选。

 

粉尘浓度传感器厂商与产品推荐

 

单位名称:武汉四方光电科技有限公司

 

产品推荐:激光粉尘传感器模块PM2009

 

 

PM2009激光粉尘传感器模块采用光学散射原理,可同时测量室内空气中PM1.0、PM2.5、PM10的粒子数浓度,通过数学算法及科学标定输出颗粒物质量浓度,采用同侧进出风风道设计,应用方便。同时还具有如下特点:

 

①全金属电磁屏蔽、抗干扰性能好;

 

②支持连续、单次、定时、动态四种测量模式;

 

③支持UART、IIC、PWM多种输出方式;

 

④自动组装生产线、可靠性高。

 

1.应用领域

 

2.家用空气净化器

 

3.空气品质检测仪

 

4.新风系统

 

5.带净化功能的空调

 

6.消费类电子产品的配套

 

20180920   查看详情>>
厌氧反应器为什么会“酸化”?该如何进行恢复?
厌氧反应器为什么会“酸化”?该如何进行恢复?

pH是沼气发酵重要的影响因素,超过pH范围时,会引起更严重的后果。低于pH下限并持续过久时,会导致产甲烷菌活力丧失殆尽,而产乙酸菌大量繁殖,引起反应系统的“酸化”,严重酸化发生后,反应系统难以恢复至原有状态。本文对“酸化”的原因现象进行了简单介绍,并就其恢复措施进行了探讨。

 

一、厌氧反应器三个重要参数

 

1、碱度(ALK)

 

厌氧处理系统中,较强的酸碱缓冲体系能够降低系统pH的变化幅度,而与酸碱平衡有关的共轭酸碱对包括:H2CO3/HCO3-、HCO3-/CO32-、NH4+/NH3、H2S/HS-、HS-/S2-和HAc/Ac-等。当废水中的pH发生变化时,这些酸碱对的浓度也会发生相应的变化。理论上,总碱度将包括水中的[HS-]、[CO32-]、[NH3]、[HCO3-]、[Ac-]、[OH-]和[S2-]等,常称之为“挥发性酸碱度”,也称“VFA”,因为一般厌氧体系的pH值为6.0~8.0,上述致碱物质中的[OH-]和[S2-]的浓度会相对较小,可以忽略不计。

 

废水中有足够的碱度时,能够通过控制反应器的pH来监控VFA的积累,只有在厌氧体系中有足够的碳酸氢盐碱度才能保证稳定的pH值环境。PAQUES公司认为:水解酸化池的出水碱度必须保持至少在600~900mg/L(该数值为低限,在高浓度废水中,碱度要高出此许多),这样可防止当挥发性脂肪酸积累的情况下反应器的pH值骤然下降。

 

2、酸化度(VFA/COD)

 

在厌氧工艺的研究中,将酸化度(VFA/COD)作为废水酸化程度的指标,但查阅相应的厌氧处理技术资料后发现,明确提出将酸化度(VFA/COD)作为厌氧反应器进水的一项重要水质指标的并不多。穆军等将挥发酸产率(VFA/COD)作为废水处理中的一个重要性质,研究了蔗糖-蛋白胨人工配水的酸化过程,在此基础上提出和定义了废水可酸化性和酸化度的概念,并构建了废水厌氧酸化过程的评判标准。

 

部分学者认为有机废水完全预酸化对厌氧反应是有害的,因为预酸化出水中含有细小的发酵产酸菌污泥,这些污泥会置换出反应器中的部分产甲烷菌,使产甲烷菌过多流失,使污泥增长速度变慢,严重时会导致反应器“酸化”。所以,建议在厌氧处理前采用轻微的预酸化,酸化率为20~40%,有时甚至更低就可以达到要求。

 

PAQUES公司认为:厌氧反应器进水COD达到至少30%的预酸化度是必要的,这能够使反应器内部的酸化菌和产甲烷菌达到良好的混合比率。而预酸化程度过低(<30%)或过高(>50%)都会改变这些细菌的种群比例,从而影响颗粒污泥的结构。一般情况下,可以通过延长预处理系统中的调节池或预酸化池的水力停留停留时间或添加碱性药剂提高pH值以达到较高的预酸化度。

 

3、VFA/ALK

 

VFA表示厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量,ALK则表示厌氧处理系统内的碱度。厌氧消化系统正常运行时,VFA一般在50~2500mg/L之间,ALK一般在1000~5000mg/L(以CaCO3计)之间,必须维持碱度和挥发性有机酸浓度之间的平衡,才能保持消化液pH值在6.5~7.5的范围内。

 

VFA/ALK反映了厌氧处理系统内的中间代谢产物的积累程度,正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般在0.3以下。如果VFA/ALK突然升高,往往表明中间代谢产物不能被甲烷及时分解利用,即系统已经出现异常,需要采取措施进行解决。

 

如果VFA/ALK刚刚超过0.3,在一定时间内,还不不会导致pH下降,还有时间分析造成VFA/ALK升高的原因以进行控制;如果VFA/ALK超过0.5,沼气中CO2含量开始升高,如果不及时采取措施控制,会很快导致pH下降,使甲烷菌的活动受到抑制;如果VFA/ALK超过0.8,厌氧反应器内pH开始下降,沼气中甲烷的含量往往只有42%~45%,沼气不能燃烧;如果pH持续下降到5以下,甲烷菌将全部失去活性,需要重新培养厌氧污泥。

 

二、“酸化”现象原因及表象

 

1、酸化的产生

 

厌氧消化中非产甲烷菌降解有机物的过程可产生大量的VFA和CO2,明显降低系统pH;而产甲烷菌则在利用乙酸、甲酸、氢形成甲烷的过程中消耗有机酸和CO2。两者的共同作用可使反应体系内pH稳定在一个适宜的范围内,并使废水中COD顺利地降解为甲烷、CO2而去除。然而,相对于非产甲烷菌而言,产甲烷菌对温度、pH、氧化还原电位(ORP)、碱度及有毒物质等均很敏感,各种生态因子的生态幅均较窄,对生态因子的要求更加苛刻。所以当系统中温度、pH、ORP等生态因子或有机负荷剧烈变化时,产甲烷菌的活性会受到一定程度抑制,而非产甲烷菌活性所受的影响较小,其产生的VFA不能全部被产甲烷菌利用,使得厌氧体系内VFA大量积累,两大类细菌的代谢平衡被破坏。因而温度、pH、ORP、有机负荷等条件均导致厌氧酸化现象的产生。

 

此外,沟流问题也常会导致厌氧反应器的酸化现象。当厌氧反应器内污泥粒度过细、密度大、液流分布不均匀时会出现沟流现象,由于活性污泥不能与进水有效接触,易造成反应器局部VFA的大量积累,进而导致反应器酸化;而酸化会降低产气量、加大污泥黏度、增大反应器“死区”体积,导致沟流问题进一步恶化。

 

2、酸化的表象

 

厌氧反应器出现“酸化”现象时会显示出如下“症状”:

 

①沼气产量下降;

 

②沼气中甲烷含量降低;

 

③消化液VFA增高;

 

④有机物去除率下降;

 

⑤消化液pH值下降;

 

⑥碳酸盐碱度与总碱度之间的差值明显增加;

 

⑦洗出的颗粒污泥颜色变浅没有光泽;

 

⑧反应器出水产生明显异味;

 

⑨ORP(氧化还原电位)值上升等;

 

⑩微生物种群“畸变”或减少。

 

三、厌氧反应器“酸化”恢复措施

 

1、化学恢复法

 

(1)投加氢氧化物

 

投加NaOH、Ca(OH)2等氢氧化物可有效提升反应器pH,实现短期内厌氧体系中pH的恢复。然而投加的氢氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸盐所消耗,由于缺乏酸碱缓冲能力,厌氧反应器内pH会出现大幅震荡过程,难以保持长期稳定,不利于耗氢产乙酸菌及产甲烷菌的活性恢复,部分情况下甚至会导致反应器崩溃;其次,氢氧化物会消耗产甲烷过程中所需的CO2,破坏产甲烷的进行,对产甲烷菌的恢复不利,因此这种方法目前已不常用。

 

(2)投加NaHCO3

 

仅从理论角度讲,NaHCO3的投加能够在不干扰微生物敏感的理化平衡的情况下平稳地将pH调节到理想状态,且不影响CO2的含量,pH的波动相对其他化学药品也较小;但NaHCO3饱和溶液的pH值仅为8.2,在不考虑NaHCO3随出水流失以及与VFA反应的消耗量,将容积为800m³反应器的pH值从6.0提升到7.0需固体NaHCO3质量为12t,况且将反应器中pH值和VFA都恢复正常并不是一两天的事,需要一定的恢复期,所以有可能需要长期投加NaHCO3。显然,这是一个相当沉重的经济负担,虽然试验中有较好的效果,但在工程实际中,不宜采用NaHCO3。

 

2、物理恢复法

 

(1)提高混合程度

 

通过增加反应器水力停留时间(HRT),或改进反应器的设计,可提高厌氧反应器混合程度,降低“死区”范围,进而抑制或减少沟流现象。例如,改变ABR导流挡板的角度与安插方向,可促进水流在反应器底部的均匀分布,最大限度地增加反应器的混合程度。此种方法通常用于预防酸化或对酸化进行辅助恢复。

 

(2)降低进水浓度

 

通过降低进水浓度(通常<2000mg/L),进而降低反应器的有机负荷,是实现酸化反应器恢复的常用方法。但单独采用这种方法的恢复效果并不明显,通常要配合碱液投加方法一起使用。例如,采用降低进水浓度同时配合加入一定NaHCO3的方法将酸化反应器的pH从4.5调至7.0,9d后UASB的出水pH从最初被酸化时的5.4回升到6.5。

 

(3)处理出水回流

 

处理出水回流是保障厌氧反应器进水负荷的条件下,降低其进水浓度的一种有效措施。采用该方法,回流水中产甲烷阶段产生的碱度,可在酸化阶段被充分利用,大幅降低了反应器进水碱度的需求。此外,该方法不会引起反应器内CO2含量的剧烈变化,可以平稳地提升反应器pH;由于回流水温度与反应器温度基本一致,容易实现反应器温度的恒定;回流水溶解氧较低,不会对反应器内厌氧颗粒污泥产生不良影响,因而恢复效果明显。研究表明:轻度酸化后采用该方法,厌氧反应器pH仅需36h,即可恢复至6.5,因而该方法比较适用于高效厌氧反应器的酸化恢复。

 

(4)处理出水置换

 

处理出水置换是利用储存的反应器出水一次性置换反应器内含高浓度有机酸的污水。由于反应器正常出水中有较高的碱度,在换水的同时相当于加入大量的碱,因而该方法既不需要额外的投资(加碱的费用),也不需要考虑加碱量,是一种较经济的恢复办法。研究显示,采用该方法仅8d,反应器出水pH就可以从酸化时的5.35回升到6.58,气体产量上升,出水中挥发酸含量恢复到反应器正常运行水平。

 

3、生物恢复法

 

(1)投加颗粒污泥

 

投加新鲜、成熟的颗粒污泥可以快速补充反应器中微生物数量,降低污染负荷,因而是一种时间短、效果好的酸化恢复方法。然而,由于缺乏必要的厌氧颗粒物污泥活性保持技术的支持,颗粒污泥投加常伴随高昂的成本,因而该方法目前多局限于实验研究。随着厌氧颗粒污泥活性快速恢复及活性激活技术的逐渐发展及推广,该技术有望在实际工程中得到应用。

 

(2)投加关键微生物种群

 

厌氧反应器的过渡酸化直接来源于产氢产乙酸菌无法及时降解VFA而导致VFA积累,因而通过采取一定的工程措施,使厌氧消化系统中的产氢产乙酸获得优先生长,提高VFA转化为乙酸的效率,使后续的产甲烷菌群获得更多可直接利用的营养底物,将有助于加快厌氧消化链反应的恢复。

 

对比研究显示,仅仅采用降低COD的自然恢复法,酸化反应器需要近3个月才能重新正常运行,这与重新接种、驯化并培养污泥的时间接近。单独采用碱性药剂投加法很难长期实行,无法达到恢复酸化的目的。而采用投加碱液+降低COD、间歇稀释进水+加碱、出水回流稀释、投加颗粒污泥法和换水法5种恢复方法结果表明,这5种方法均能促进反应器快速恢复正常,其中投加颗粒污泥法和换水法效果较好,其次为出水回流稀释法和投加碱液+降低COD法。

 

pH值是影响厌氧消化过程的重要因素,厌氧消化需要一个相对稳定的pH值范围。如果生长环境的pH值过低,而出现“酸化”现象,产甲烷菌的生长代谢和繁殖就会受到抑制,进而对整个厌氧消化过程产生不利影响。因此当厌氧反应器出现“酸化”现象时,要分析其产生的原因,并及时采取一定的措施对反应器运行进行调节和控制,以保证厌氧消化稳定的运行环境。

(来源:沼气圈)

20180817   查看详情>>
钢铁冶金行业煤气成分在线监测的必要性与实施方案
钢铁冶金行业煤气成分在线监测的必要性与实施方案

根据钢铁冶金的过程以及实际监测需要,其安全生产监测系统主要由焦炉煤气监测、高炉煤气监测和转炉煤气监测3个部分组成。对其工艺过程中产生的气体成分进行分析监测,具有优化生产、提高质量、能源回收、节能环保、安全控制等非常重要的作用。

 

一、钢铁冶金过程中在线煤气监测的必要性

 

1、保证生产,确保安全

 

高炉和焦炉煤气中的CO浓度较高,它在空气中的混合爆炸极限为12.5%~74%,只要浓度达到爆炸极限,遇到明火极容易发生爆炸。CO的危害性和爆炸可能性均与其浓度相关,因此必须采用先进的技术对煤气中的CO和O2进行实时监测。

 

2、节能减排,保护环境

 

冶金企业周边环境质量的优劣与其排放的CO浓度关系密切。若不对钢铁冶金工艺过程中产生的烟气进行监测,将可能严重影响周围数公里的空气质量,造成大气污染。严重的空气污染不仅危害着周围居民的身体健康,同时恶化了生态环境。

 

3、资源再利用,降低企业成本

 

一般来说,每生产1t粗钢约需2.1×107kJ的能量,约能产生4.2×106kJ的高炉煤气、4.2×106kJ的焦炉煤气及1.0×104kJ的转炉煤气,副产煤气约占钢铁企业能源总收入的30%~40%。因此,实现副产煤气的回收再利用可极大地降低钢铁冶金产业的成本,实现资源的有效利用。而煤气是否有回收的价值,取决于煤气中CO等能源气体的浓度,CO和O2在线监测系统是测量气体浓度的关键。

 

二、钢铁冶金行业安全生产监测系统解决方案

 

根据钢铁冶金的过程以及实际监测需要,安全生产监测系统主要由3个部分组成,分别为焦炉煤气监测、高炉煤气监测和转炉煤气监测。

 

1、焦炉煤气监测

 

如图1所示,根据工艺生产和安全要求,焦炉煤气监测系统点位布设位于电捕捉器中。

 

图1、焦炉系统中监测点的布设

 

电捕焦油器都是利用高压静电作用下产生正负极,使煤气中的焦油雾在随煤气通过电捕焦油器时,由于受到高压电场的作用被捕集下来。由于煤气易燃易爆,就必须保证电捕焦油器的安全操作;另外,电捕焦油器电极间有电晕,可能会发生火花放电现象,如果煤气中混有氧气,当煤气与氧气的混合比例达到爆炸极限时就会发生爆炸。可采用防爆型在线气体分析系统Gasboard-9021(EX)分析控制电捕焦油器中的O2,当O2含量超标时联锁控制风机的运转,以防止煤气与O2混合达到一定比例爆炸。

 

表1、焦炉系统监测点的仪表选型

 

2、高炉煤气监测

 

高炉煤气监测可采用在线气体分析系统Gasboard-9031分析高炉煤气中CO、CO2、CH4、O2和H2的含量,其分析数值可以直接反映出炉内燃烧情况,对指导工艺有着积极作用。Gasboard-9031的应用,可以改变以前人工取样分析值滞后的状态,大大缩短了分析值的分析周期,提高测量的准确性,减轻工人的劳动强度,提高高炉的自动化控制水平。由于及时获得了高炉炉况状态参数,高炉操作者根据随机检测值判断炉况和调控高炉,调控手段通过改变料制及负荷、装料、布料、风压、风量、富氧、喷煤等参数,从而避免较大的炉况失常操作事故,一直保持稳定高产的局面,同时提高了高炉的产量和提高煤气利用率,为高炉的高产和稳产打下了基础。

 

高炉煤气分析的主要目的是优化控制,其监控重点在重力除尘和布袋除尘后,而喷煤系统检测O2和CO则是为了实现安全控制,如图2所示,根据工艺生产和安全要求,高炉煤气监测系统点位布设分为以下几个部分:

 

图2、高炉系统中监测点的布设

 

(1)监测点1、2:重力除尘器与布袋除尘器后,分析高炉煤气中CO、CO2、CH4和H2,控制高炉炉况、回收能源气、监控水冷壁是否发生泄漏,保证安全生产;

 

(2)监测点3:热风炉出口,分析热风炉烟气中O2和CO,监控热风炉燃烧状态和优化燃烧效率,保护炉体;

 

(3)监测点4、5、6:磨煤机入、出口和布袋收尘器出口,监测O2和CO是否超限,起安全检测和控制作用;

 

(5)监测点7:监控煤粉仓内CO是否超限,避免煤粉仓内煤粉自燃。

 

表2、高炉系统监测点的仪表选型

 

 

3、转炉煤气监测

 

转炉煤气作为炼钢过程中所产生的附属品,其热值比高炉煤气要高很多,若直接将转炉煤气排放到大气中,不仅会导致资源的严重浪费,而且会污染环境,不利于节能环保目标的实现。转炉煤气的回收受制于混合气体中的O2含量和CO浓度,可以回收的转炉煤气O2含量需要在2%以下,而CO浓度要在30%以上,这样才可进入管道流向煤气柜开始回收。

 

其次,转炉煤气是一种易燃易爆的有毒气体,含有大量CO和少量H2,它们的混合物与空气或O2混合后,在特定条件下会产生爆炸。而且由于自身生产特点,转炉煤气完全具备了其他两个爆炸条件,即温度和火源条件,尤其是温度、压力和火源还扩大了一般状态下的爆炸范围,为此在工艺操作和设备设置上,需要对转炉煤气O2含量进行在线监测,以及时调整工艺,防止爆炸事故发生。

 

如图3可见,转炉煤气监测系统点位布设分为以下几个部分:

 

图3、转炉系统中监测点的布设

 

(1)监测点1:回收侧盅形阀/分散侧盅形阀前,布设在线气体分析系统Gasboard-9031,在线监测CO与O2浓度,只有测得转炉煤气中O2含量在2%以下,CO浓度在30%以上时,才可打开气体切换站的回收侧盅形阀,允许转炉煤气进入下一步净化流程,否则通过分散侧盅形阀放散塔点火燃烧。

 

(2)监测点2:煤气柜前,只有保证煤气柜内O2含量不会超标(控制在1%以下)才允许转炉煤气进入煤气柜,否则启动停止回收,以保证系统的稳定性和安全性。

 

表3、转炉系统监测点的仪表选型

 

现在钢铁冶金行业以还原冶金和氧化精炼为主要形式,其工艺过程中的焦炉、高炉、热风炉、喷煤系统、加热炉、电炉、转炉和煤气柜等都需要采用在线气体分析系统。钢铁及其他金属冶炼过程中会产生大量气体,分析这些气体对优化生产、提高质量、能源回收、节能环保、安全控制具有非常重要的作用。

 

(来源:工业过程气体监测技术)

 

 

20180817   查看详情>>
收藏!发电厂锅炉燃烧调节目的及措施
收藏!发电厂锅炉燃烧调节目的及措施

随着我国发电厂的规模不断扩大和承担的任务不断增加,加大锅炉燃烧调节,是减少损失、增加发电量的有效途径,也是实现发电厂经济效益、安全性和可靠性的重要途径。本文对发电厂锅炉燃烧的原理和发电过程以及燃烧调节的目的及措施进行介绍。

 

 

一、发电厂锅炉燃烧的原理和发电过程

 

煤炭材料在发生燃烧的时候,煤炭里的碳,氢等成分,以及杂质组分,在和氧气发生反应后,形成温度非常高的烟气,这些烟气带有大量的热能。烟气在运行中,会沿着发电厂的锅炉内部运动,先经过锅炉的内部,然后是水冷壁部分,再到锅炉的屏式过热器部分,紧接着是锅炉温度过高的热器部分,还要经过锅炉的再热器部分。

 

与此同时,高温烟气还会和这些受热面进行紧密的接触,依据热量的传递原理,这些高温烟气和这些锅炉部分的内部工作部件,就会产生热量的互相传递,进而将这些高温烟气里的大量热能传递到锅炉的内部。

 

锅炉内部所正在工作的部件,在经过烟气的连续高温加热,以及辐射换热、对流换热等,从而发生变化并生成拥有着一定压力以及温度的水蒸汽。然后发生相变反应,进而变成水蒸汽成分,在流进到发电厂的汽轮机时,经过汽轮机进汽喷嘴时,水蒸汽的热能转化成动能,推动汽轮机转动,从而这些水蒸气就会把从烟气里面所吸收的热量,传递给汽轮机部分,而水蒸气里面所含的热能,转化成了汽轮机的机械能。汽轮机与发电机以大轴连接,汽轮机带动发电机转动,从而就将汽轮机的机械能转化成为了发电机的电能。

 

 

二、发电厂锅炉燃烧调节的目的

 

发电厂锅炉内燃烧过程的好坏,不仅仅直接关系到锅炉的生产能力和生产过程的可靠性,而且在很大程度上决定了锅炉运行的经济性。对发电厂锅炉进行燃烧调节的主要目的是:在满足外界电负荷需要的蒸汽量和合格的蒸汽品质的基础上,保证锅炉运行的安全性和经济性。

 

其主要体现在:首先保证稳定的气压、气温和蒸发量;其次,着火稳定、燃烧完全,火烟均匀充满炉膛,不结渣,不烧损燃烧器和水冷壁、过热器不超温等;最后使得机组内运行保持最高的经济效益,最大的减少了燃烧污染排放。

 

三、发电厂锅炉燃烧调节的措施

 

1、燃料量的调节

 

在发电厂锅炉燃烧调节的过程中,燃料量调节是其中极为主要的内容,其调节的方式主要取决于燃料的种类以及燃烧设备的种类。当炉内的负荷增加,就必须要增加进入锅炉内的燃料量以及风量;当炉内的负荷减小,也必须要减少进入炉内的风量和燃料量。

 

关于燃料量的调节可从两种情况分析:

 

其一,当炉内的负荷变化不大时,燃料量的调节可通过调整制粉系统的出力实现;

 

其二,当炉内的负荷变化较大时,燃料量的调节则需要经过制粉系统的启停来实现。

 

在制粉系统的启动时,必须要及时调节炉膛以及一、二次风的压力,同时还要控制好制粉系统的出力,确保燃烧过程的稳定性,预防负荷骤变现象的出现。燃油系统必须要处于备用状态,做好油枪的检查工作,若发现异常,要及时的进行修正。

 

在磨煤机的运行过程中,其通风量要控制在合理的范围内。若通风量过小,就会引起一次风速降低而着火过早,严重情况下会导致燃烧器的喷嘴被烧毁、磨煤机满煤以及一次风管堵塞;若通风量过大,会导致煤粉细度增加,着火也会被推迟,进而引发燃烧不稳的现象,加剧了风管的磨损。

 

在制粉系统的切换过程中,必须要先启动备用系统,再停运需检修的系统,切忌先停运正在使用的制粉系统,再启用备用系统;在磨煤机停运的过程中,需要先关闭给煤机的入口挡板,确保给煤机走空后再停止,并将磨煤机内部以及一次风管内的煤粉全部吹空;关于燃烧器的停运,需注意的是在停运之后,还必须要保持一段时间的风冷却,防止喷口被烧毁。

 

2、锅炉风量的调节

 

发电厂锅炉出力调节一般都是在外界负荷发生变化时进行,锅炉出力调节中最为主要的就是风量调节,风量调节的具体情况必须根据燃烧量的变化情况而定。

 

从经济性角度来说,在锅炉风量配送的实际过程中,若炉内的过剩空气系数在不断增加,此时必须要适当调节燃料和空气的混合比,这样才能确保燃烧的完全性,才能降低未充分燃烧带来的损失,才能提高锅炉燃烧的经济效益。

 

不过,因为炉内过剩空气的增加,可能会致使炉膛的温度降低、燃烧时间缩短,这就会增加未完全燃烧的损失。同时,过剩空气系数的增加还会导致锅炉排烟带走的热损失也相应的增加。综上可得,当发电厂锅炉内的过剩空气系数增加时,锅炉燃烧的热损失也会相应的增加。

 

从安全性角度来说,若锅炉内的过剩空气系数增加,锅炉的引风机叶片以及受热面管子的磨损也会随之增加,进而影响到设备的正常使用;当炉内过剩空气系数过小时,炉内的燃烧会存在不完全的现象,致使烟气中的CO等气体增加,煤粉的熔点降低,进而出现水冷壁现象,这也会给发电厂造成重大的损失。

 

在发电厂锅炉燃烧的风量调节过程中,要实现对风量的有效控制,就必须要重视对送风机进口导向挡板的调节。一、二次风的配合调节需根据燃烧要求进行,一次风量必须要满足风粉混合物充分燃烧的需要,同时还必须满足固体焦炭质点氧化的要求;二次风量在满足燃烧的要求同时,还要弥补一次风末段空气量不足的缺陷。

 

最为关键的是二次风的送入必须要与炉膛中的可燃物进行完美混合,混合得越完美,燃烧的就越完全,这就需要控制好二次风的风速,只有较高的风速,才能提高其混合效率。

 

 

3、炉膛压力的调节

 

锅炉内负压维持在较大的水平,会增加炉膛和烟道的漏风,很多工艺引起燃烧恶化,并且导致灭火。相反,假如炉膛内的风压变正,那么高温火焰以及烟灰就要向外冒,不但会影响环境卫生,烧毁设备,还有可能引起人身安全问题。

 

因此在炉负荷发生改变时,随着锅炉燃料量和风量的变化,对炉膛压力要进行相应的调整。对于锅炉膛内的压力进行调整主要采用的是送风量和引风量相结合的方法。在调整过程中,为了能够有效的避免炉膛内出现正压和缺风的现象,首先要做的就是增大引风,再增大送风量,然后燃料量。相反,应该先减少燃料量,再减少送风量,最后再减少引风量。在两台引风机运行时,其入口动叶、电流、出力应该保持一致,同时进行调整。

 

在正常的情况下,应该投入引风自动运行,炉膛负压较大时,送风量正常情况下,应该关小引风机动叶,减少引风量。在炉膛负压较小时,送风量正常的情况下,应该开打引风机动叶,增加引风量。在锅炉正常运行情况下,要注意监视各烟道负压的变化情况,负荷较高时,烟道负压较大,负荷较低时,烟道负压较小。在烟道出现积灰、结焦、局部堵塞时,由于阻力的增加,受到阻力的部位以前负压比正常值要小,受阻部位以后的负压比正常值要大。

 

四、结语

 

在火力发电厂中,电厂锅炉是三大主要设备之一,其主要是由锅炉本体以及其辅助设备构成。通过对发电厂中锅炉的工作原理及燃烧调节的目的、措施的介绍,对优化原理有了比较清楚的认识,在实际生产发电中,只有合理的处理发电厂锅炉燃烧调节问题,才能保证发电厂的正常运转。

 

(来源:工业过程气体检测技术)

20180817   查看详情>>
美国特大型污水厂“斯蒂克尼污水处理厂”运行维护案例
美国特大型污水厂“斯蒂克尼污水处理厂”运行维护案例

美国污水处理厂的建设和发展已经经历了相当长的时间,截至2017年底,全美共有14748座污水处理厂,其中设计处理能力超过100万m3/d的污水处理厂有6座,在水污染控制方面已颇具成效,并在社会和经济上取得了一定效益。针对美国特大型污水处理厂——斯蒂克尼污水处理厂(StickneyWaterReclamationPlant),本文对其处理规模、运行维护经验进行梳理,旨在为我国特大型污水厂升级改造工程的规模设计、雨季运营和日常运行维护提供可借鉴和参考的信息。

 

一、工程概况

 

斯蒂克尼污水处理厂位于美国芝加哥西南部,建于芝加哥环境卫生和航行运河(ChicagoSanitaryandShipCanal)沿岸,占地1.67km2。该厂分为西厂和西南厂两个部分,西厂于1930年建成投入运行,仅具有对全厂40%的污水进行初级处理的能力。

 

1935年开始在西厂的西南侧建设以活性污泥法为主要处理工艺的西南污水处理厂,并于1939年正式投入运行,能够对全厂60%的污水进行初级处理,同时对全厂的污水进行二级处理。经过1949年和1975年的两次扩建,斯蒂克尼污水处理厂形成了现有的455万m3/d的二级处理规模。

 

斯蒂克尼污水处理厂处理的污水包括市政污水和少部分工业废水。市政污水主要来自芝加哥中心城区以及周边46个社区的合流制污水收集系统,该系统现服务人口数量约230万,服务区域面积约673.4km2。进水中工业废水的水量约占全部处理量的7.4%。

 

图1、斯蒂克尼污水处理厂鸟瞰图

 

1、污水处理工艺

 

斯蒂克尼污水处理厂设计日均处理量为455万m3/d,设计最大处理量为545.1万m3/d,处理全过程需要约12h。2017年日均处理量为256.3万m3/d。

 

进入西厂的污水首先经过粗格栅、细格栅过滤,再由撇渣池除去浮沫和油脂,随后进入双层沉淀池进行沉淀,最后进入西南厂进行二级处理。

 

进入西南厂的污水首先经过粗格栅过滤,再由曝气沉砂池去除浮渣,随后进入重力沉淀池进行沉淀,处理出水和由西厂汇入的初级处理出水一起进入四通道曝气池(每条通道尺寸为132.3m×10.4m×4.6m)进行二级处理,流入二次沉淀池(直径为38.4m,边缘深度为4.3m)后排至芝加哥环境卫生与航行运河。

 

2、污泥处理工艺

 

斯蒂克尼污水处理厂的污泥处理工艺包括重力浓缩、离心脱水和厌氧消化等环节。污泥经过上述处理流程后,固体浓度提高约25%~30%,随后由厂内铁路运输至约9km远的固体处理区进行离心、风干等处理,在固体浓度达到60%~70%后的产物与木屑混合,可用于高尔夫球场和生产草皮等。

 

二、处理规模分析

 

美国芝加哥市的供排水系统都属于大芝加哥供排水体系,该体系供水系统服务600万人,供水量为378.5万m3/d;排水系统服务500万人,系统污水处理量为466.0万m3/d。排水体制为合流制,排水系统共划分为7个区域,终端分别为规模不同的7家污水处理厂,斯蒂克尼污水处理厂是其中规模最大的一家。大芝加哥污水处理部门(MWRD,MetropolitanWaterReclamationDistrictofGreaterChicago)曾对比分析当地5家污水处理厂的运行成本,结果表明规模较大的污水处理厂平均运行成本低于规模较小的污水处理厂。

 

随着城市发展,芝加哥市及其周边地区排水系统的合流制污水溢流量增加,污水处理厂在雨季经常超负荷运行,迫使未经处理的污水流入河道。因此,在20世纪70年代初期,市政当局提出隧道与水库计划(TunnelandReservoirPlan,TARP),该计划包括建设一条160km长的深层隧道及3座大型调蓄设施(如图2所示),总调蓄规模达7779.0万m3。该计划工程分为两期进行,经过25年的施工,一期建设已经完成,二期建设将于2029年完成。随着TARP的建设完成,斯蒂克尼污水处理厂雨季进厂水量经过调蓄设施的峰值削减将趋于平稳。

 

图2、大芝加哥地区隧道与水库计划

三、出水指标与运行状况

 

斯蒂克尼污水处理厂的处理尾水通过排放口001排放至芝加哥环境卫生与航行运河,其主要污染排放指标与浓度限值,以及排放口001的实际水质状况如表1所示。

 

表1、斯蒂克尼污水处理厂主要污染指标限值与实际出水水质情况

 

除上述主要出水水质指标外,监控的水质指标还包括硬度、镉、总氮、DO、生物急性毒性等。

 

该厂须对所有接收的旱季污水和初期雨水进行处理。雨季情况下,当进厂流量少于旱季平均流量的十倍时,所有进厂污水需经过二级处理;当进厂流量高于旱季平均流量的十倍时,超出的流量至少须经过一级处理,由指定CSOs排放口排放。

 

四、升级改造与发展规划

 

根据伊利诺伊州东北规划委员会(NortheasternIllinoisPlanningCommission)的预估,2000年至2040年间,斯蒂克尼污水处理厂服务区域的人口增长约为17%,服务人口的增长带来的污水水量增加幅度仍在该厂的设计规模之内。该厂平均处理水量因TARP的逐步完成预计略有增加,但仍低于设计处理量,因此该厂暂无扩建计划。

 

斯蒂克尼污水处理厂近期的设备优化项目计划将西厂初级处理系统中于1930年开始投入使用的双层沉淀池替换为直径48.8m的圆形沉淀池,并建设曝气沉砂池。远期将注重厂内设施的升级改造和工艺优化,减少能源消耗,目标在2023年实现污水处理能耗的自给自足,同时将更加侧重于臭味的控制。

 

五、总结与建议

 

1)针对不同的气候环境特征及发展规划目标,美国斯蒂克尼污水处理厂在旱季与雨季污水处理工艺切换、近期与远期处理规模平衡、污染指标监测及报告等方面发展出了符合当地实际情况的运行模式,为我国特大型污水处理厂今后的发展需求和运行管理提供参考。

 

2)面对运行压力大、负荷率高、环保标准提升等问题,特大型污水处理厂的规模提升与提标改造十分必要。特大型污水处理厂扩建规模的确定建议应与城市发展规划相结合,透彻分析扩建规模需求,从技术、经济、环境等多角度评估可行方案,同时确保污水处理厂扩建规模在经济上和环境影响上的平衡。在项目短期规划的同时,也从长期角度考虑,分期建设达到目标。

 

3)大型污水处理厂在远期发展上应进一步考虑臭味控制、污泥处置、能源利用和尾水深度处理等设备优化升级方向。污水处理厂内可通过增设雨水调蓄设施应对雨季峰值流量,建立雨季管理预案,应对雨季流量。

 

(来源:沼气圈)

 

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农业废弃物沼气工程的建设原则、工艺及沼气利用模式
农业废弃物沼气工程的建设原则、工艺及沼气利用模式

沼气工程是以开发利用畜禽粪污、生活垃圾、污水等废弃物为对象,以获取能源和治理环境污染为目的,实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。

 

沼气工程包括厌氧发酵主体及配套工程技术,主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量,达到或接近排放标准并按设计工艺要求产沼气;沼气利用产品与设备技术,主要是利用沼气或直接用于生活用能,或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等;沼肥制成液肥和复合肥技术,则主要是通过固液分离,添加必要元素和成份,使沼肥制成液肥或复合肥,供自身使用或销售。

 

图1、沼气工程建设原理图

 

 

一、建设基本原则

 

1、最大程度的废物资源化原则

 

资源化利用是农业废弃物污染防治的核心内容。农业废弃物是一种有价值的资源,经过处理后可作为燃料、肥料、饲料、工业原料等,具有很大的经济价值。利用好农业废弃物资源,不仅可减轻对环境的污染,还可改良土壤理化性状,提高土壤肥力,提高农产品产量和品质,增加产品竞争力。

 

2、清洁化原则

 

畜禽养殖场污染排放量大,在污染防治上着重于污染减量化原则,即通过生产结构调整及开展清洁生产减少污染物产生量,对环境起到一个清洁作用,从而降低处理难度及处理成本,同时也可使农业废弃物的肥效得以最大限度的保存和处理利用。

 

3、无害化原则

 

农业废弃物,尤其是畜禽粪便中大量的病原体,会给人畜带来很多潜在的危害。故在利用之前要进行粪便和污水的无害化处理,使其在利用时不会对牲畜和作物的生长产生不良影响;排放的污水和粪便不会对土地、地下水和地表水产生污染等;污水必须根据国家规定的标准,选择适宜的处理工艺和技术达标排放。而应用于还田的固体废弃物需要进行干燥和堆肥处理,达到无害化标准,以防治生物性污染。

 

4、生态化原则

 

根据物质循环、能量流动和生态良性循环基本原理,将种植业与畜牧业、新能源、渔业紧密结合,以农养牧、养渔,以牧、渔促农,实现生态系统的良性循环,是解决农业废弃物污染的主要途径之一。

 

二、沼气池建设工艺

 

1、地埋式沼气池

 

比较常见的沼气池是传统地埋式的,地埋式又通过用材不同,有之前比较老的是用砖砌成的,这种优点是造价便宜,缺点是容易漏气,使用寿命不会很长。

 

现在地埋式主要是用钢筋混凝土,这种寿命长,也不容易漏气,非常有保障,目前在南方比较普遍,北方不适用。

 

2、连续搅拌反应器系统(CSTR)

性质:连续搅拌反应器是指带有搅拌桨的槽式反应器。搅拌的目的在于使物料体系达到均匀状态,有利于反应的均匀和传热。反应过程包括体系中物料的物理和化学的变化,其体系特征的参数包括温度、压力、液位及体系组分等。

 

原理:在一个密闭罐体内完成料液的发酵、沼气产生的过程。消化器内安装有搅拌装置,使发酵原料和微生物出于完全混合状态。投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液菌种混合,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。

 

设备组成部分:刚性顶的拼装罐体、搅拌机、正负压保护器、增温控温系统、溢流槽、带刮板视镜、透光孔、取样口。

 

搅拌方式:顶入搅拌、侧搅拌、沼气搅拌。

 

使用领域:应用于屠宰废水,牛、猪、鸡等养殖场中畜禽粪便的处理和沼气生产、发电工程;城市生活污泥等SS较多的高浓度有机废水处理工程。

 

设备优点:

 

1)适应于北方寒冷地区;

 

2)高径比较大,利于厌氧反应,保证产气量;

 

3)顶入式搅拌强度大,特别适用于固体含量较高的物料发酵;

 

4)该工艺占地少、成本低,是目前世界上最先进的厌氧反应器之一。

 

三、沼气的6种循环利用模式

 

1、“粮→猪→沼→粮”模式。即用粮食作物秸秆配合饲料喂猪,猪粪尿下池产沼气,沼气煮饭点灯,沼肥用于肥田,沼液喂猪。

 

2、“猪→沼→鱼”模式。适合畜牧、水产养殖专业户。利用沼液和部分畜粪养鱼,塘泥返田作肥料,沼气点灯诱蛾灭虫喂鱼。

 

3、“鸡→猪→沼→菜”模式。即猪圈上建鸡舍养鸡,鸡粪落下来喂猪,猪圈下建沼气池,沼气煮食,沼肥返地种菜。此模式适合城镇附近的农户,以向城提供镇商品肉食、蛋品和蔬菜为主。最大的特点是能够充分利用时间、空间和劳力,实现“以沼促菜、以菜促猪,以猪促沼”的良性循环。

 

4、“猪→沼→果”模式。适合田少山地多,以栽种经济作物和果木为主的农户,即以沼气为纽带,连动畜牧业、果业、种植业等相关产业共同发展。猪粪下池产气,沼气用于炊具照明,沼液喂猪,沼肥施果树。

 

5、“猪→沼→菇”模式。即猪粪下池产气,沼渣培育食用菌,菌糠肥料下田,沼液喂猪。这种模式适合经济不发达地区,沼渣经过沼气池厌氧灭菌处理,没有粪虫,用沼渣作培养料,杂菌污染的可能性小。

 

6、“鸡→猪→沼→孵鸡”模式。即鸡粪喂猪,猪粪下池,沼气用于孵鸡,沼渣饲养蚯蚓,沼液种青饲料,蚯蚓和青饲料再用来喂鸡和猪。该模式利用沼气孵鸡,可降低成本,不受煤、油、电不足的制约。

 

四、结语

 

沼气工程是实现农业废弃物资源化利用和减少环境污染的重要途径,并且能在一定程度上缓解我国的能源压力。沼气工程的建设应遵循文中提到的基本原则,工艺及循环利用模式可根据实际情况进行选择,尽量做到工程标准化、建设模块化、运行维护专业化、管理规范化。

(来源:沼气圈)

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