cems煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1.項(xiàng)目介紹
根據(jù)貴方提出的測(cè)量需求，山東云唐智能科技有限公司所推出的cems煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測(cè)SO2、NOX、02(標(biāo)準(zhǔn)、濕基、干基和折算)、顆粒物濃度、煙氣溫度、壓力、流速等多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)排放率、排放總量等。從而對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。
系統(tǒng)由氣態(tài)污染物(SO2、NOX、02等)監(jiān)測(cè)、顆粒物監(jiān)測(cè)、煙氣參數(shù)(溫度、壓力、流速等)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)采集與處理4個(gè)必選子系統(tǒng)組成。
氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)采用抽取式冷凝法+磷酸滴定法預(yù)處理，其原理是利用紫外差分法測(cè)量煙氣中的SO2、NOX含量，通過電化學(xué)法測(cè)量濕氧含量，然后通過干濕轉(zhuǎn)化計(jì)算出SO2、NOX、02的干煙氣濃度，磷酸滴定發(fā)預(yù)處理可以有效減小冷凝除水時(shí)SO2的吸附損失，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。
顆粒物監(jiān)測(cè)采用抽取式測(cè)量法，煙氣的溫度采用溫度傳感器測(cè)量，煙氣壓力采用壓力傳感器測(cè)量，煙氣流速采用皮托管測(cè)量;將所有的測(cè)量信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
輸出處理系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、遠(yuǎn)程故障診斷、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，實(shí)現(xiàn)了工作現(xiàn)場(chǎng)的無人值守。整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)范圍廣，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，組網(wǎng)靈活，運(yùn)行成本低，同時(shí)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，組合方便，并且能夠*與企業(yè)內(nèi)部的DCS系統(tǒng)和環(huán)保部門的數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊的要求。
000011 項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收規(guī)范主要按下列標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行：
u GB3095-1996 《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》
u GB13223-2003 《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》
u GB18485-2007 《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》
u HJ/T75-2007 《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》
u CJJ90—2002 《城市生活垃圾焚燒工程技術(shù)規(guī)范》
u CJ/T118—2002 《城市生活垃圾焚燒爐技術(shù)規(guī)范》
u HJ/T76-2007 《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》
u GB16297-1996 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
u GB/T16157-1996 《固體污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》
u GB9078-1996 《工業(yè)爐窯大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
u GB 3095-1996 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》
u GB12519-1990 《分析儀器通用技術(shù)條件》
000012 項(xiàng)目方案
000012.1 測(cè)量項(xiàng)目
Ø SO2、NOX、O2、煙塵、溫度、壓力、流速
000012.2 測(cè)量方法
Ø 煙氣采樣方法：抽取式冷凝法
Ø SO2、NOX監(jiān)測(cè)方法：差分光學(xué)吸收光譜法(磷酸滴定法預(yù)處理)
Ø O2監(jiān)測(cè)方法：電化學(xué)法
Ø 煙塵測(cè)量方法：抽取式測(cè)量法
Ø 溫度測(cè)量方法：溫度傳感器
Ø 壓力測(cè)量方法：壓力傳感器
Ø 流速測(cè)量方法：差壓法(皮托管)
2. 系統(tǒng)總則
本系統(tǒng)設(shè)備的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、性能、安裝和試驗(yàn)等方面的技術(shù)要求，均符合國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)(HJ/T75-2007、HJ/T76-2007)標(biāo)準(zhǔn)要求。
本公司的CEMS系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)組成，其中氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)安裝在標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)柜內(nèi)。系統(tǒng)組成如下圖：
圖一、CEMS系統(tǒng)組成圖
Ø 氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：由取樣單元、預(yù)處理單元和分析單元等組成。
Ø 顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：采用抽取式煙塵監(jiān)測(cè)儀。
Ø 煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：采用皮托管測(cè)流速，壓力傳感器測(cè)壓力，溫度傳感器測(cè)溫度，煙氣濕度采用高溫電容濕度傳感器測(cè)量。
Ø 數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)采集器、工控機(jī)、顯示器和系統(tǒng)軟件等組成。
根據(jù)客戶需求不同對(duì)上述子系統(tǒng)進(jìn)行裁剪。
圖二、CEMS系統(tǒng)安裝示意圖
3. 系統(tǒng)組成
3.1 氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)
3.1.1 取樣和預(yù)處理單元
樣氣在取樣泵的抽力下由取樣探頭取出。樣氣中的絕大部分顆粒物被取樣探頭中的過濾器濾除，濾除后由伴熱管線輸送到制冷系統(tǒng)冷凝除水，送至分析單元進(jìn)行分析。其中根據(jù)超低系統(tǒng)中普遍存在濕度大、SO2小等特點(diǎn)，為了減少SO2的吸附損失，預(yù)處理系統(tǒng)采用比較可靠簡(jiǎn)單的磷酸滴定法，在冷凝器預(yù)處理中加入5%以上的磷酸溶液，使得冷凝水始終處于酸性狀態(tài)，減少SO2的吸附損失，提高測(cè)量精度。冷凝下來的水經(jīng)排水系統(tǒng)排掉。由控制單元實(shí)現(xiàn)反吹、標(biāo)定、制冷溫度報(bào)警提示等功能，并顯示系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)。
預(yù)處理系統(tǒng)中采用一級(jí)快速冷凝除水，確保氣體組分不變。采用二級(jí)精細(xì)過濾，確保氣體測(cè)量室不被污染，從而提高分析儀的使用壽命。下圖即為氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程圖。
3.1.2 氣體分析儀
儀 器：紫外光譜氣體分析儀
型 號(hào)：HF-UVA-100
測(cè)量原理：差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)
測(cè)量原理
紫外光譜氣體分析儀是基于多通道光譜分析技術(shù)(OMA)和差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)的氣體分析儀器。光源發(fā)出的光束匯聚進(jìn)入光纖，通過光纖傳輸?shù)綒怏w室，穿過氣體室時(shí)被待測(cè)氣體吸收后，由光纖傳輸?shù)焦庾V儀，在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過光柵分光，由陣列傳感器將分光后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息。儀器根據(jù)此光譜信息采用差分吸收光譜算法(DOAS)及偏小二乘算法(PLS)處理，得到被測(cè)氣體的濃度。
Ø 多波段光譜分析技術(shù)(OMA)
由于各種氣體分子在不同波段對(duì)光波有不同的吸收，通過對(duì)氣體吸收后的連續(xù)光譜的分析，實(shí)現(xiàn)了多種氣體的同時(shí)測(cè)量。
紫外光譜氣體分析儀采用紫外波段的光源和傳感器，用來測(cè)量在紫外波段對(duì)光波有吸收的氣體的濃度，比如SO2、NO、NO2等氣體。
Ø 差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)
DOAS的核心思想是將氣體的吸收光譜分解為快變和緩變兩個(gè)部分。快變部分與氣體分子的結(jié)構(gòu)和所組成的元素有關(guān)，是氣體分子吸收光譜的特征部分;緩變部分與煙塵、水汽、背景氣體的干擾，以及測(cè)量系統(tǒng)的變化等因素有關(guān)，是干擾部分。DOAS采用快變部分計(jì)算被測(cè)氣體的濃度，測(cè)量結(jié)果不受干擾，準(zhǔn)確性高。
紫外光譜氣體分析儀采用*的DOAS算法和PLS算法相結(jié)合的處理方式，消除了煙塵、水汽、背景氣體的干擾，同時(shí)也消除了測(cè)量系統(tǒng)波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
技術(shù)指標(biāo)
SO2：0～20～100ppm(可根據(jù)買方需求定制)
NO： 0～20～100ppm(可根據(jù)買方需求定制)
精確度：≤±2%
線性誤差：≤±2%F.S.
零點(diǎn)漂移：≤±2%F.S./7D
量程漂移：≤±2%F.S./7D
響應(yīng)時(shí)間：≤30s
其他
O2測(cè)量 電化學(xué)，0～25%，≤±2%F.S.
電源：220VAC ，50Hz
環(huán)境溫度限制：-10～40℃
通訊接口：1路RS232;1路RS485/RS232
數(shù)字接口：4路繼電器輸出，2路二進(jìn)制輸入
模擬接口：5路4～20mA輸出，2路4～20mA輸入
儀表特點(diǎn)
Ø 可靠性高
采用壽命達(dá)10年的脈沖氙燈作光源，采用固化光譜儀，無運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高。
Ø 組合式氣體室設(shè)計(jì)
組合式氣體室設(shè)計(jì)使得光譜調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便，提高光譜強(qiáng)度。
Ø 測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好
采用DOAS(差分光學(xué)吸收光譜)算法，測(cè)量結(jié)果不受煙塵、水分等因素干擾,測(cè)量準(zhǔn)確度高;同時(shí)DOAS算法也消除了由儀器老化引起的誤差，測(cè)量穩(wěn)定性好。
Ø 高度智能化、數(shù)字化
內(nèi)置多塊高性能處理器，處理器間采用高速數(shù)據(jù)總線通訊技術(shù)，各模塊具備強(qiáng)大的數(shù)字化配置和檢測(cè)功能;操作簡(jiǎn)單、使用方便。
Ø 豐富的用戶接口
提供豐富接口，可方便集成到各類控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？赏ㄟ^RS485和RS232等通信方式組建無線或有線網(wǎng)絡(luò)，為儀器的日常操作、維護(hù)和管理提供便利。
Ø 與常見分析儀的對(duì)比
類 別HF-UVA-100非分光紅外(NDIR)
光譜范圍全息光柵分光，二極管陣列檢測(cè)器，完整的連續(xù)吸收光譜非分光，帶通濾光片，測(cè)量特征波長(zhǎng)處吸收
波長(zhǎng)分辨率高，0.6nm低，20-30nm
線性響應(yīng)高波長(zhǎng)分辨率保證線性響應(yīng)較大的濾光片通帶寬度導(dǎo)致對(duì)氣體濃度非線性響應(yīng)
測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大，適合脫硫前后同時(shí)測(cè)量小
煙氣濕度影響不受煙氣濕度的影響濕度和濾光器件影響標(biāo)定結(jié)果
標(biāo)定周期寬連續(xù)光譜、高波長(zhǎng)分辨率，標(biāo)定周期長(zhǎng)標(biāo)定周期短
抗干擾能力很強(qiáng)，寬連續(xù)光譜和高波長(zhǎng)分辨率消除了顆粒物、水分、背景氣體的干擾弱，特別容易受水分干擾
可靠性內(nèi)部無任何移動(dòng)部件，可靠性好有斬波器等移動(dòng)部件，影響運(yùn)行可靠性
3.1.3 分析系統(tǒng)
分析系統(tǒng)由：
Ø 取樣單元(探頭、過濾器、溫控器);
HF-CEMS-1000系統(tǒng)的采樣單元主要由采樣探頭和伴熱管線組成。按照國(guó)家規(guī)范將采樣探頭安裝在煙道(或煙囪)的適當(dāng)位置，采集煙道中的氣體，并通過伴熱管道將氣體運(yùn)送到位于機(jī)柜內(nèi)部的加熱盒中。為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，采樣探頭和伴熱管線都采用電伴熱的方式，可以將氣體保持在設(shè)定的溫度，以防止氣體中水分凝結(jié)，伴熱管線長(zhǎng)度可根據(jù)買方實(shí)際需要來定制。
Ø 預(yù)處理單元(取樣泵、除濕、細(xì)過濾、排水等);
煙氣經(jīng)過高溫采樣探頭和伴熱管到達(dá)預(yù)處理系統(tǒng)，預(yù)處理系統(tǒng)經(jīng)過采樣球閥切換進(jìn)入冷凝器進(jìn)行汽水分離，冷凝水通過蠕動(dòng)泵及時(shí)排出，經(jīng)過冷凝器的冷凝除水，在經(jīng)過三級(jí)精細(xì)過濾器進(jìn)行除塵過濾，處理過的潔凈的無塵無水的樣氣進(jìn)入煙氣分析儀進(jìn)行分析測(cè)量。
Ø 分析單元(SO2 、NO、NO2、O2);
Ø 信號(hào)輸出( SO2、NO、NO2、O2濃度、量程轉(zhuǎn)換、標(biāo)定狀態(tài)、故障狀態(tài)等);
Ø 其它(氣路、電路等);
Ø 分析儀器柜：1800×530×730MM(高*深*寬) 。
3.2 顆粒物監(jiān)測(cè)
儀器：抽取式煙(粉)塵測(cè)量?jī)x
型號(hào)：LFS1000-MO型
測(cè)量原理：激光抽取式
技術(shù)參數(shù)表：
工作原理激光前向散射測(cè)量原理
測(cè)定對(duì)象工業(yè)廢氣、煙塵
機(jī)械特性主機(jī)外殼：全金屬外殼
主機(jī)尺寸：1670×750×600 mm (H×W×D)
重 量：約120Kg
防護(hù)等級(jí)：系統(tǒng)IP55，電子部件IP65
光學(xué)特性工作波長(zhǎng)(650±20)nm
測(cè)量性能測(cè)量范圍：雙量程自動(dòng)切換，小(0-5)mg/m3大(0-200)mg/m3
零點(diǎn)漂移：±2%F.S./24h
量程漂移：±2%F.S./24h
示值誤差：±2%F.S.
檢 出 限： 0.01mg/m³
煙道直徑：(0.3～20)米
測(cè)量條件煙道流速：(0～30)m/s;
煙道壓力：-5Kpa～5Kpa
煙氣溫度：大300℃
煙氣濕度：30mg/m3
防堵反吹：自動(dòng)，反吹時(shí)間間隔可設(shè)置
主機(jī)供電要求電壓220VAC，功率3KW
工作環(huán)境工作溫度： -20℃～+50℃
接口特性模擬輸出：(4~20)mA
數(shù)字接口：RS485
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：HJ/T 76-2007 固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法.
產(chǎn)品性能特點(diǎn)：
采用同點(diǎn)測(cè)速、采樣一體化探頭，支持精確的等速采樣。
支持四參數(shù)同時(shí)輸出：煙道溫度、煙道壓力、煙道流速、煙道濃度。
儀器采用多種先進(jìn)技術(shù)。包括：相關(guān)噪聲對(duì)消技術(shù)、激光發(fā)射功率穩(wěn)定技術(shù)、極低噪聲TIA、干擾控制與信號(hào)完整性設(shè)計(jì)、抗惡劣環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)，提供快速、可靠和準(zhǔn)確的定量煙塵排放數(shù)據(jù)。
*自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)和滿量程自動(dòng)校準(zhǔn)。系統(tǒng)每24小時(shí)自動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和滿量程校準(zhǔn)。同時(shí)支持手動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)和自動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)。
采用射流技術(shù)，從煙道中抽取部分煙氣，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)單、抗雷擊、抗惡劣環(huán)境、成本低、維護(hù)量小。
煙氣采樣、傳輸過程進(jìn)行連續(xù)加熱恒溫，防止傳輸過程濕煙氣冷凝產(chǎn)生的測(cè)量誤差。
采用智能技術(shù)，具備顯示功能，可實(shí)時(shí)顯示各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)、故障提示，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與檢修。
*設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提示、溫度異常、參數(shù)異常提示。
斷電自保護(hù)功能，斷電后利用備用電池供電，關(guān)閉閥門，保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
3.3 煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)
3.3.1溫壓流一體化探頭(溫度、壓力、流速)
溫壓流一體化探頭測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)主要包括微差壓變送器、靜壓傳感器、熱電阻(或熱電偶)、皮托管、反吹電磁閥、溫度壓力補(bǔ)償?shù)?。其測(cè)量原理是：一次取壓元件采用傳統(tǒng)的皮托管測(cè)量方式，在正確安裝后，皮托管的全壓、背壓取壓管將檢測(cè)到的動(dòng)壓與靜壓分別傳遞到差壓變送器，差壓變送器將動(dòng)壓與靜壓之差轉(zhuǎn)換為4~20mA 開方比例電流傳送給配電箱數(shù)據(jù)采集模塊，CEMS機(jī)柜內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
皮托管內(nèi)外表面均做了特殊處理，可有效避免煙氣腐蝕并減少粉塵粘附。反吹電磁閥主要用于臟污氣體(如鍋爐排放的煙氣)測(cè)量時(shí)的系統(tǒng)反吹：當(dāng)探頭檢測(cè)孔粘附﹑積淀灰塵污物時(shí)，電磁閥定時(shí)或按預(yù)定程序開啟，將壓縮空氣同時(shí)接入兩個(gè)取壓管進(jìn)行吹除作業(yè)，正常測(cè)量時(shí)電磁閥則處于關(guān)斷狀態(tài)。
技術(shù)特點(diǎn)
l 可實(shí)時(shí)測(cè)量煙氣的溫度、壓力、流速，通過3路模擬信號(hào)兩線制4~20mA輸出。
l 自動(dòng)定時(shí)對(duì)皮托管的動(dòng)壓和靜壓端進(jìn)行反吹。
l 測(cè)量精度高、可靠性好、可長(zhǎng)期連續(xù)工作。
l 安裝和接線方便、維護(hù)量低。
技術(shù)指標(biāo)
Ø 量程：線性輸出0-30m/s;
Ø 輸出信號(hào)：4~20mA 兩線制;
Ø 測(cè)量精度：±2%F.S.;
Ø 校驗(yàn)頻率：12 個(gè)月;
Ø 響應(yīng)時(shí)間：<1s;
Ø 差壓(溫度、壓力)變送器電源：24VDC，兩線制;
Ø 差壓變送器過壓極限：4.0MPa;
Ø 皮托管材質(zhì)：304、316L不銹鋼;
Ø 常閉反吹電磁閥電源：220VAC，50Hz;
Ø 皮托管插入長(zhǎng)度：500~2000mm 可選;
Ø 壓力變送器量程：-5~+5kPa ;
Ø 溫度變送器量程：0~300℃;
Ø 介質(zhì)溫度范圍：-40~500℃;
Ø 環(huán)境溫度：-40~85℃;
Ø 貯存溫度：0~50℃;
Ø 貯存濕度：0~85%RH。
Ø 安裝法蘭：DN50;
Ø 材質(zhì)：SUS316L
