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摘 要：污泥干化焚烧技术较彻底地将污水处理污泥进行无害化处理，但在焚烧过程中污泥中的硫、磷等物质以及空气中的氮在高温下转化成SO2、NO、NO2等气态物质，如果生产调整稍有不适，这些转化成气态的污染物将随焚烧的尾气排入大气，造成大气的污染。因此焚烧系统的尾气排放监测尤为重要，一方面监测排入大气的污染物浓度，另一方面要根据监测数据对生产进行控制，调整除硫石灰的添加量、炉膛燃烧温度、炉膛进料速度等生产操作参数。本文分析了现有的烟气检测系统存在的问题以及对生产控制的制约，并提出了改造方案，付诸实施后，彻底解决了烟气监测的连续性、监测数据的准确性以及对运行操作的指导作用。
关键词：污泥焚烧 烟气监测分析仪 技术改造
Summary： The technology of sludge drying and incineration which thoroughly and harmlessly treated the waste water treatment sludge but， in the process of incineration the materials which contain in sludge， changed into SO2， NO， NO2 etc gas state materials， if operation adjusting is unsuitable a litter， these gas state materials will discharge into air along with the incineration exhaust gas， producing air pollution. So the incineration exhaust gas monitor is very important， on the one hand monitoring the pollution materials density in the exhaust gas， on the other hand based on the monitor date control the incineration operation， adjusting the addition lime amount， the temperature of incineration， the speed of feed materials， etc operation parameters. This article with a view to the factors existing in exhaust gas monitor system and， the conditions to restrict operation analyzed the existing problems， and put forward reforming scheme. After practice， thoroughly solved the monitor continuity operation and the o monitor dates accuracy， and the use of conductor operation.
Key word： Sludge incineration， exhaust monitor， technology reform
前言
上海石洞口污水处理厂日处理污水40万吨，产生的污泥产量大，成分复杂，含有多种病菌，且重金属含量较高，处置不当势必会造成二次污染。当污泥不符合卫生要求、有毒有害物质含量较高、不适宜于资源化利用和缺少填埋场时，一般采用焚烧技术来处置污泥，以污泥焚烧为核心的处理方法是当今国际上最先进的比较彻底地处置污泥的工艺，是使其减量化、稳定化、无害化有效方法之一。污泥干化焚烧技术是一种较高运行成本的污泥处置技术，较彻底地将污水处理污泥进行无害化处理，但在焚烧过程中污泥中的硫、磷等物质以及空气中的氮在高温下转化成SO2、NO、NO2等气态物质，如果生产调整稍有不适，这些转化成气态的污染物将随焚烧的尾气排入大气，造成大气的污染。[1-5]因此焚烧系统的尾气排放监测尤为重要，一方面监测排入大气的污染物浓度，另一方面要根据监测数据对生产进行控制，调整除硫石灰的添加量、炉膛燃烧温度、炉膛进料速度等生产操作参数。优化改造就是要解决在污泥焚烧过程中产生的尾气在监测过程中所产生的稳定性、可靠性问题。
2 改造前取样装置的原理及存在的问题
2.1 原工艺过程：
改造前采用的是紫外光谱吸收法监测SO2，紫外吸收法测量SO2的在线分析仪安装在烟道上，探头插入烟道中，它由测试仪、现场工控机、风机吹扫系统等部分组成。分析仪完成SO2浓度测量，经过RS232口传至现场工控机，进行数据采集、处理、存储。吹扫系统向测试仪探头中定期吹扫，以保持测试仪探头中镜片的清洁。
分析仪的光学系统主要由发射和接收两大部分组成，包括光源、透镜、角反射器、狭缝和多道光谱仪等。光源发出的光经过透镜直接射入烟道中，通过烟气吸收后经角反射器返回，由光二极管阵列检测器接收后将光信号转变为电信号，电信号经前置放大器放大后送入高速信号采集A/D和CPU处理单元，采用适当的算法对其进行处理得到SO2分析结果。
陶瓷过滤器
图1
2.2 光谱吸收监测法在使用过程中存在的问题：
光谱吸收分析仪投入使用后，未能达到满意的效果，一方面仪器一直工作不正常，另一方面未考虑到污泥焚烧炉操作工况波动较大、烟气粉尘含量较高无法满足仪器的清洁要求，同时仪器的安装要求制约了仪器的维护清洁工作。经反复调试及查阅原厂商技术文件，总结SO2分析仪投用不正常原因如下： 2.2.1 原SO2分析仪为探头插入式紫外原理分析仪，该仪器的光学部件、电路部件直接安装在烟道上，安装点位置距离引风机过近，引风机运转时SO2分析仪附近震动比较大，影响了分析仪光学部件工作的稳定性，造成分析仪数据不稳定。
2.2.2 引风机启动后，烟道内部的压力为负压，并且压力随着焚烧炉工况的变化存在波动，而压力的波动对原SO2分析仪的影响较大，读数始终无法稳定。
2.2.3 为了防止粉尘对光学部件的污染，原SO2分析仪设计有插入式陶瓷过滤器。该过滤器安装于烟道内部，清洁及维护不方便，当有微小的粉尘颗粒透过过滤器进入测量气室内部时，无法清除，势必造成测量偏差。
2.2.4 原SO2分析仪所有部件直接安装于烟道上，拆卸不便。测量偏差后的重新标定及深入检查判断故障点比较麻烦，维护难度大。
2.3 分析结论
经以上分析，紫外光谱分析仪测量的不稳定主要是由于分析仪安装于震动的被测管道上以及被测介质压力的波动引起的，现有条件下无法改变焚烧工艺或控制生产操作适应分析仪的稳定，且光谱分析仪存在着其固有的制约因素。因此考虑对该系统进行彻底的技术改造，以达到测量准确、稳定运行更有利服务生产的目的。
3 改造方案的选择[1-5]
在对多种烟气分析进行分析比对后，结合污泥焚烧烟气的特性，一种新的应用于污泥焚烧系统尾气检测取样装置显现了其特殊的适应性和数据分析的准确性，以及在现场应用监测系统工作的稳定性。
3.1 抽取式在线分析仪工作原理
鉴于在引风机入口取样处存在负压波动，且引风机的震动对SO2分析仪有较大影响，经技术论证，将取样点的位置挪至烟囱上，选择在烟囱的中部稍靠下区域取样（见图2）。该取样点的选择避开了引风机的震动，且烟气的流速及压力均已十分稳定。一般常规分析做法为：在大多数气体和液体管线中，从产生良好混合的湍流位置上取样，可保证样品真正具有代表性。
取样点
图2（取样点）
3.2 在线分析仪表选型需要满足以下要求：
3.2.1 抽取式检测
3.2.2 现场连续检测
最后确定采用直接抽取式非分散红外吸收法进行测量。抽取采样法由隔膜泵抽吸，经过陶瓷过滤除尘、管道过滤芯除尘、加热保温管线传送，再经冷凝除湿、流量调节等预处理装置后送入分析仪进行分析。由于烟尘和水汽已从取样气中除去，所以分析仪的工作相对稳定可靠。
针对焚烧炉尾气特点，选型并安装了新的取样装置。新的取样装置的取样管要深入到烟囱内部中心位置，为取到有代表性的样品提供了保障（见图3）。
取样装置的核心是电加热型取样探头，它由电加热恒温型陶瓷过滤器、温度控制器、反吹控制器等设备构成，该陶瓷过滤器能将烟囱内粒径大于2um的粉尘颗粒有效滤除。定时控制的反吹装置定期反吹管道过滤芯及陶瓷过滤器的内外表面，保证管道过滤芯及陶瓷过滤器内部的清洁。
烟气在线分析仪能否用好，取决于样品系统的完善程度和可靠性。在应用中，由于各种环境条件的局限性，样品预处理系统往往是整个在线分析系统所面对的主要矛盾。
图3（取样点详图）
4 效果比较结论
污泥焚烧装置中在线分析仪表的应用需要从设备的选型、取样位置、安装位置、整套系统设计等多角度考虑。改进后的污泥焚烧尾气SO2分析系统较好的适应了污泥焚烧装置的工艺流程特点，该分析系统的稳定运行不仅实现了污染物排放的连续检测，而且可以用该分析系统的信号控制石灰石的投加量，产生了一定的经济和社会效益。
参考文献
[1]谢经勇；熊小玲；陈克武.烟气排放连续监测系统的改造[J].广东化工，Vol36（196），2009（8）：135-136，142
[2]杨清华.火电厂烟气监测系统的改造及应用[J].重庆电力高等专科学校学报，Vol13（4），2008（12）：9-11
[3]欧如清；宣建岚；杨明远.污泥焚烧炉气动分配阀优化改造研究[J].环境科学与管理2013（10）：143-146
[4]丁敏；朱小玲.污泥干化焚烧系统安全性评价[J].能源技术与管理2012（01）114-116
[5] 颜晓斐；李博；王飞； 污泥干化焚烧系统安全评价[J].工业安全与环保 2012（12）：37-39
关键词：污泥焚烧 烟气监测分析仪 技术改造
Summary： The technology of sludge drying and incineration which thoroughly and harmlessly treated the waste water treatment sludge but， in the process of incineration the materials which contain in sludge， changed into SO2， NO， NO2 etc gas state materials， if operation adjusting is unsuitable a litter， these gas state materials will discharge into air along with the incineration exhaust gas， producing air pollution. So the incineration exhaust gas monitor is very important， on the one hand monitoring the pollution materials density in the exhaust gas， on the other hand based on the monitor date control the incineration operation， adjusting the addition lime amount， the temperature of incineration， the speed of feed materials， etc operation parameters. This article with a view to the factors existing in exhaust gas monitor system and， the conditions to restrict operation analyzed the existing problems， and put forward reforming scheme. After practice， thoroughly solved the monitor continuity operation and the o monitor dates accuracy， and the use of conductor operation.
Key word： Sludge incineration， exhaust monitor， technology reform
前言
上海石洞口污水处理厂日处理污水40万吨，产生的污泥产量大，成分复杂，含有多种病菌，且重金属含量较高，处置不当势必会造成二次污染。当污泥不符合卫生要求、有毒有害物质含量较高、不适宜于资源化利用和缺少填埋场时，一般采用焚烧技术来处置污泥，以污泥焚烧为核心的处理方法是当今国际上最先进的比较彻底地处置污泥的工艺，是使其减量化、稳定化、无害化有效方法之一。污泥干化焚烧技术是一种较高运行成本的污泥处置技术，较彻底地将污水处理污泥进行无害化处理，但在焚烧过程中污泥中的硫、磷等物质以及空气中的氮在高温下转化成SO2、NO、NO2等气态物质，如果生产调整稍有不适，这些转化成气态的污染物将随焚烧的尾气排入大气，造成大气的污染。[1-5]因此焚烧系统的尾气排放监测尤为重要，一方面监测排入大气的污染物浓度，另一方面要根据监测数据对生产进行控制，调整除硫石灰的添加量、炉膛燃烧温度、炉膛进料速度等生产操作参数。优化改造就是要解决在污泥焚烧过程中产生的尾气在监测过程中所产生的稳定性、可靠性问题。
2 改造前取样装置的原理及存在的问题
2.1 原工艺过程：
改造前采用的是紫外光谱吸收法监测SO2，紫外吸收法测量SO2的在线分析仪安装在烟道上，探头插入烟道中，它由测试仪、现场工控机、风机吹扫系统等部分组成。分析仪完成SO2浓度测量，经过RS232口传至现场工控机，进行数据采集、处理、存储。吹扫系统向测试仪探头中定期吹扫，以保持测试仪探头中镜片的清洁。
分析仪的光学系统主要由发射和接收两大部分组成，包括光源、透镜、角反射器、狭缝和多道光谱仪等。光源发出的光经过透镜直接射入烟道中，通过烟气吸收后经角反射器返回，由光二极管阵列检测器接收后将光信号转变为电信号，电信号经前置放大器放大后送入高速信号采集A/D和CPU处理单元，采用适当的算法对其进行处理得到SO2分析结果。
陶瓷过滤器
图1
2.2 光谱吸收监测法在使用过程中存在的问题：
光谱吸收分析仪投入使用后，未能达到满意的效果，一方面仪器一直工作不正常，另一方面未考虑到污泥焚烧炉操作工况波动较大、烟气粉尘含量较高无法满足仪器的清洁要求，同时仪器的安装要求制约了仪器的维护清洁工作。经反复调试及查阅原厂商技术文件，总结SO2分析仪投用不正常原因如下： 2.2.1 原SO2分析仪为探头插入式紫外原理分析仪，该仪器的光学部件、电路部件直接安装在烟道上，安装点位置距离引风机过近，引风机运转时SO2分析仪附近震动比较大，影响了分析仪光学部件工作的稳定性，造成分析仪数据不稳定。
2.2.2 引风机启动后，烟道内部的压力为负压，并且压力随着焚烧炉工况的变化存在波动，而压力的波动对原SO2分析仪的影响较大，读数始终无法稳定。
2.2.3 为了防止粉尘对光学部件的污染，原SO2分析仪设计有插入式陶瓷过滤器。该过滤器安装于烟道内部，清洁及维护不方便，当有微小的粉尘颗粒透过过滤器进入测量气室内部时，无法清除，势必造成测量偏差。
2.2.4 原SO2分析仪所有部件直接安装于烟道上，拆卸不便。测量偏差后的重新标定及深入检查判断故障点比较麻烦，维护难度大。
2.3 分析结论
经以上分析，紫外光谱分析仪测量的不稳定主要是由于分析仪安装于震动的被测管道上以及被测介质压力的波动引起的，现有条件下无法改变焚烧工艺或控制生产操作适应分析仪的稳定，且光谱分析仪存在着其固有的制约因素。因此考虑对该系统进行彻底的技术改造，以达到测量准确、稳定运行更有利服务生产的目的。
3 改造方案的选择[1-5]
在对多种烟气分析进行分析比对后，结合污泥焚烧烟气的特性，一种新的应用于污泥焚烧系统尾气检测取样装置显现了其特殊的适应性和数据分析的准确性，以及在现场应用监测系统工作的稳定性。
3.1 抽取式在线分析仪工作原理
鉴于在引风机入口取样处存在负压波动，且引风机的震动对SO2分析仪有较大影响，经技术论证，将取样点的位置挪至烟囱上，选择在烟囱的中部稍靠下区域取样（见图2）。该取样点的选择避开了引风机的震动，且烟气的流速及压力均已十分稳定。一般常规分析做法为：在大多数气体和液体管线中，从产生良好混合的湍流位置上取样，可保证样品真正具有代表性。
取样点
图2（取样点）
3.2 在线分析仪表选型需要满足以下要求：
3.2.1 抽取式检测
3.2.2 现场连续检测
最后确定采用直接抽取式非分散红外吸收法进行测量。抽取采样法由隔膜泵抽吸，经过陶瓷过滤除尘、管道过滤芯除尘、加热保温管线传送，再经冷凝除湿、流量调节等预处理装置后送入分析仪进行分析。由于烟尘和水汽已从取样气中除去，所以分析仪的工作相对稳定可靠。
针对焚烧炉尾气特点，选型并安装了新的取样装置。新的取样装置的取样管要深入到烟囱内部中心位置，为取到有代表性的样品提供了保障（见图3）。
取样装置的核心是电加热型取样探头，它由电加热恒温型陶瓷过滤器、温度控制器、反吹控制器等设备构成，该陶瓷过滤器能将烟囱内粒径大于2um的粉尘颗粒有效滤除。定时控制的反吹装置定期反吹管道过滤芯及陶瓷过滤器的内外表面，保证管道过滤芯及陶瓷过滤器内部的清洁。
烟气在线分析仪能否用好，取决于样品系统的完善程度和可靠性。在应用中，由于各种环境条件的局限性，样品预处理系统往往是整个在线分析系统所面对的主要矛盾。
图3（取样点详图）
4 效果比较结论
污泥焚烧装置中在线分析仪表的应用需要从设备的选型、取样位置、安装位置、整套系统设计等多角度考虑。改进后的污泥焚烧尾气SO2分析系统较好的适应了污泥焚烧装置的工艺流程特点，该分析系统的稳定运行不仅实现了污染物排放的连续检测，而且可以用该分析系统的信号控制石灰石的投加量，产生了一定的经济和社会效益。
参考文献
[1]谢经勇；熊小玲；陈克武.烟气排放连续监测系统的改造[J].广东化工，Vol36（196），2009（8）：135-136，142
[2]杨清华.火电厂烟气监测系统的改造及应用[J].重庆电力高等专科学校学报，Vol13（4），2008（12）：9-11
[3]欧如清；宣建岚；杨明远.污泥焚烧炉气动分配阀优化改造研究[J].环境科学与管理2013（10）：143-146
[4]丁敏；朱小玲.污泥干化焚烧系统安全性评价[J].能源技术与管理2012（01）114-116
[5] 颜晓斐；李博；王飞； 污泥干化焚烧系统安全评价[J].工业安全与环保 2012（12）：37-39