烟气CEMS在线监测系统中冷凝器的优劣对
01
冷凝器在环保烟气分析中的制冷原理
从制冷原理上划分，冷凝器可以分为半导体制冷和压缩机制冷两种。
(1)半导体制冷
半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷，主要是利用热电效应中的帕耳帖效应达到制冷目的。帕耳帖效应是指在两种不同材料构成的回路上加上直流电压，相交的结点上会出现吸热或放热的现象。因此，在由具有最佳热电转换特性的半导体热电材料组成的P-N两端，加上一定的直流电压，利用半导体热电材料的特性就可以实现制冷或制热功能。
半导体制冷，电流越大，温差越大，调节电流大小即可控制制冷温度，优点是外形尺寸小、维护简单、在环境温度不高的情况下容易实现较低的制冷温度，在温度升高到35摄氏度以后制冷效率直线降低，不适合在线式使用。
(2)压缩机制冷
压缩机制冷的原理，即制冷剂蒸气经压缩机压缩后，在冷凝器中液化并放出热量，进入干燥器脱水。毛细管的作用是产生一定的节流压差，保持入口前制冷剂的受压液化状态并使其在出口释压膨胀气化。制冷剂在气化器中充分气化并大量吸热，使与之换热的样品冷却降温。压缩机冷却器一般包括压缩机制冷装置、温控装置、制冷腔体、热交换管。有时采用两级热交换管，在两极热交换管之间增加一个采样泵，从一级热交换管加压向第二级热交换管传送烟气。烟气在压力下，水分子从液体表面逃逸蒸发更为困难，比在大气压力下冷凝除湿的效果更好，这种增压会使气体的含水量降得更低。
02
冷凝器的重要性
目前，在环保行业已安装的气态污染物CEMS中，使用的主流方法为抽取式取样分析，抽取式取样分析系统又可分为冷干直接抽取和热湿直接抽取。按照环保排放标准要求，烟气排放的浓度以标态干基为准，这也就是目前应用最多的冷干抽取法测量烟气的浓度。
冷干抽取法取样技术对解决高温高浓度SO2，基本可以胜任。但在面对湿法脱硫后的高湿、低浓度SO2时应如何准确、客观地反映污染排放现实？则是冷干法直接抽取法CEMS冷凝器面临的最重要的问题。
标准的冷干直接抽取法装置包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等。其中除湿系统的主要作用是将烟气中的水蒸汽去除，采用的是冷却除湿方法。冷却除湿法要求快速将水蒸汽冷凝，以免烟气和冷凝水接触。为避免冷凝水结冰，其冷凝温度大多控制在3摄氏度至5摄氏度，采用压缩机制冷冷却除湿。
烟气除湿系统一般包含烟气冷凝器、采样泵、蠕动泵和相关的报警和控制部件，其中最关键的部件是烟气冷凝器，烟气通过冷却将温度降低到3摄氏度至5摄氏度，使其低于烟气露点温度形成液态水从而脱除大部分水分，一个成功的烟气冷凝器适用于一定的烟气流量和烟气含湿量，能够迅速将冷凝水从气流中分离出来，经过冷凝器处理后的烟气是冷且干燥的，经过升温后可进入分析仪表进行测量。
主要的难题在于上述除水过程中如何尽可能减少冷凝水与干燥后气体的接触，从而保证烟气除水后出口露点的稳定，减少SO2组分被冷凝液吸收而造成组分的丢失。山东新泽仪器的烟气在线监测系统采用压缩机式冷凝干燥器将高温湿热气体中的水在热交换器内快速冷凝成液态，同时由蠕动泵（或其他方式）将冷凝水排出，达到气液分离的目的，完全避免了上述问题，监测数据更加精准，受到广大客户的好评。
图片来源：新泽仪器SINZEN-hz
