CESM煙塵煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)

1、CESM因塵煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是一種對煙氣成份（SO2、NOx、煙塵）及相關(guān)煙氣參數(shù)進(jìn)行在線自動連續(xù)監(jiān)測的設(shè)備。本設(shè)備是集光、 機、電及計算機技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品， 采 用國家環(huán)?？偩旨懊绹h(huán)境保護(hù)組織（ USEPA ）推薦的紫外差分吸收光譜技術(shù)，具有在線 連續(xù)測量、價格低、系統(tǒng)工作可靠、運行維護(hù)費用低、安裝簡便、無需人員監(jiān)守等優(yōu)點。 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)1概述煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是一種對煙氣成份（SO、NQ煙塵）及相關(guān)煙氣參數(shù)進(jìn)行在線自動連續(xù)監(jiān)測的設(shè)備。 本設(shè)備是集光、 機、 電及計算機技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，采用國家環(huán) ?？偩旨懊绹h(huán)境保護(hù)組織（USEPA推薦的紫外差分

2、吸收光譜技術(shù)，具有在線連續(xù)測量、價格低、系統(tǒng)工作可靠、運行維護(hù)費用低、安裝簡便、無需人員監(jiān)守等優(yōu)點。產(chǎn)品符合中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T76- 2001?固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件及檢測方法 ?，并通過國家環(huán)保局檢測中心測試合格。2系統(tǒng)組成煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是由氣態(tài)污染物（SO、NO）、顆粒物（粉塵）、煙氣參數(shù)測量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等組成（見圖一）。通過現(xiàn)場采樣方式，測定煙 氣中污染物濃度，同時測量煙氣溫度、煙氣壓力、流速、流量、煙氣含氧量等參數(shù)，送至工 控單元計算出煙氣污染物排放率、排放量，顯示和打印各種參數(shù)、圖表并通過數(shù)據(jù)、圖文傳輸系統(tǒng)分別傳

3、輸至企業(yè)污染源監(jiān)控站和環(huán)保行政管理部門。圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.1 煙氣在線監(jiān)測儀全套設(shè)備包括測試分析儀、凈化空氣吹掃系統(tǒng)等幾部分。由測試儀完成SO、NQ煙塵濃度測量，經(jīng)過 RS232口傳至現(xiàn)場工控機，完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲。凈化空氣吹掃系統(tǒng) 向測試儀鏡片不斷的吹掃，以保持測試儀鏡片的清潔。在整套設(shè)備中， 分析儀是核心， 所有原始數(shù)據(jù)的獲得全由它完成。 分析儀主要包括光學(xué)系統(tǒng)、 機械結(jié)構(gòu)、電子學(xué)測量和控制系統(tǒng)等部分。圖2 外型及外部連接光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)是完成煙氣光譜采樣的關(guān)鍵。光學(xué)系統(tǒng)主要由發(fā)射和接收兩大部分組成，包 括光源、透鏡、角反射器、狹縫和多道光譜儀等。光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡直接進(jìn)入

4、煙道中， 通過煙氣吸收后經(jīng)角反射器返回， 由狹逢進(jìn)入光譜儀， 由光柵分光， 在光柵色散焦平面由二 極管陣列探測器（PDA接收。機械結(jié)構(gòu) 機械結(jié)構(gòu)部分包括插入式氣體采樣管、二極管陣列探測器的線性檢測及本底測量裝置 的機械驅(qū)動?？紤]到煙道中溫度很高，而且有SO2 等腐蝕性很強的污染氣體，所以氣體通道包括測量槽及有關(guān)配件均采用不銹鋼、透紫外光的石英玻璃材料制作，如圖3 所示。氣體通道上的光學(xué)元件和密封元件均耐高溫耐腐蝕。圖 3 內(nèi)置凈化空氣導(dǎo)流系統(tǒng)工作過程利用氣態(tài)污染物對特定波段的光具有吸收特性，選擇波段在200nm 32 Onrt的紫外光作光源，在此波段內(nèi)水分子和其它氣體幾乎沒有吸收。 入射光被污

5、染物吸收后， 經(jīng)光柵分光，由 高靈敏二級管陣列探測器測量吸收光譜， 并由此經(jīng)計算機利用反演算法得到污染物的種類和 含量。氘燈發(fā)出的寬帶光譜經(jīng)石英聚光透鏡后通過光分束器，再由反射鏡反射到準(zhǔn)直透鏡， 通過前窗鏡照射到探頭后端的角反射鏡上，探頭窗鏡上裝有透光波段200nm 25 Onr的紫外濾光片。角反射鏡反射光按原光路返回到光分束器上， 然后經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡照射到光譜儀的入射狹 縫上，通過光柵色散形成光譜。高靈敏度線陣CCD測器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺珻CD測器輸出的信號經(jīng)前置放大器放大后送入高速信號采集A/D和CPU處理單元；控制處理單元的功能是將該信號數(shù)字化并存入存儲器， 然后由系統(tǒng)總控制單元采用適

6、當(dāng)?shù)厮惴▽ζ溥M(jìn)行 處理得到SQ、NO濃度、煙氣溫度等信息。在數(shù)據(jù)分析和處理中采用硬件和軟件平均濾波 技術(shù)，構(gòu)成了差分吸收光譜測量系統(tǒng)，從而使光源強度隨著時間的慢變化 圖4 紫外差分吸收光譜法煙道 SO2 在線監(jiān)測技術(shù)原理不影響測量精度。由于計算是通過吸收峰來進(jìn)行的，是由譜線的峰值和谷值來反演出來的， 而粉塵只是對整條譜線起著衰減的效果。當(dāng)然若粉塵密度太大，以至于發(fā)出的光回不來了， 或衰減至一個極低的水平， 那么吸收譜線不能分辨， 此時這種方法就不適用了。 水汽沒有影 響也是同樣道理。工作原理1、SO2 /NOx 測量根據(jù) Beer 定理，探測器接收的透過吸收介質(zhì)的光譜強度可表示為：s： SO/

7、NCX吸收截面N： SO/NQ 濃度a2：除SO/NQ以外的其它氣體散射和吸收所引起的消光系數(shù)圖 5 煙氣中主要吸收氣體分布煙塵的測量根據(jù)Beer定理，采用不透明度測試原理，即單色平行光束進(jìn)入充滿氣體和顆粒物的 煙氣時，其光強因煙氣中顆粒物對光的吸收和散射作用而減弱。I0 :發(fā)射光強I:接收光強K :消光系數(shù)I:光程 c:煙塵濃度煙氣在線監(jiān)測儀的技術(shù)特點?一臺設(shè)備可同時測量多種煙氣成份；?光柵光譜儀分光， 二極管陣列PDA為光譜采樣器，省去了用光電倍增管的光譜掃描機構(gòu)，使系統(tǒng)更穩(wěn)定、測量更精確；?光譜采樣在煙道中，省去了復(fù)雜的抽氣和定標(biāo)過程，實現(xiàn)了實時連續(xù)監(jiān)測；?氣體濃度計算中應(yīng)用光學(xué)差分吸收

8、技術(shù)，可消除煙塵及光源幅度慢變化對測量結(jié)果的影響；?儀器中空氣吹掃裝置保證煙道內(nèi)光學(xué)元件不被煙氣污染，延長了維護(hù)周期，提高了測量精度。?特有的技術(shù)和設(shè)計，保證了系統(tǒng)幾乎沒有零點漂移。主要技術(shù)指標(biāo)檢測項目量程零點漂移量程漂移線性SQ2000ppm<± 2.0%F.S.<± 2.5%F.S.<± 5.0%F.S.NQ2000ppm<± 2.0%F.S.<± 2.5%F.S.<± 5.0%F.S.煙塵1000mg/m<± 2.0%F.S.<± 5.0%F.S.相關(guān)性0.90

9、2.2 氧化鋯氧量分析儀 工作原理氧化鋯氧量分析儀的傳感器核心元件是用穩(wěn)定氧化鋯固體電解質(zhì)材料制作而成的氧化鋯 管，在600C以上的溫度時，它具有良好的氧離子導(dǎo)電性。在鋯管封閉端兩側(cè)涂覆多孔鉑電 極，當(dāng)鋯管兩側(cè)的氧濃度不同時，高濃度側(cè)的氧分子獲得鉑電極上的自由電子，以離子的 形式同過氧化鋯離子導(dǎo)體到達(dá)低濃度側(cè)，通過鉑電極釋放出電子，變成氧氣釋放出來。這 樣兩側(cè)產(chǎn)生一氧濃度差電勢，形成一個電池。根據(jù)能斯特方程有：式中：R-氣體常數(shù)T-絕對溫度F-法拉第常數(shù)P1-參比氣體的氧分壓P2-待測氣體的氧分壓E-氧濃度差電勢通過適當(dāng)?shù)膿Q算處理，即可得到被測氣體的氧濃度。特點氧化鋯氧量分析儀是采用進(jìn)口關(guān)鍵零

10、部件和先進(jìn)的工藝設(shè)計制作而成的具有維修簡單、壽命長、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點的一種新型測氧儀器。其特點如下：1結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。2、進(jìn)口的原材料制作的鋯管具有很強的抗熱沖擊性，可在開爐狀態(tài)下迅速插入煙道中而不 會導(dǎo)致?lián)p壞鋯頭；3、檢測器直接插入煙道中不會造成堵灰，同時，鋯管上作了一層特殊的保護(hù)層，可減輕中 毒現(xiàn)象，使鋯管的壽命可達(dá)到一年以上；4、檢測器的易損件可方便更換，無需整體報廢，維護(hù)簡單，可操作性強；5、變換器設(shè)有儀器自檢、氧量、信號電勢、本底電勢、鋯頭溫度四種功能數(shù)顯，為日常檢 驗和維護(hù)提供方便。主要技術(shù)指標(biāo)1) 準(zhǔn)確度：土 3%F.S.2) 測量范圍：020%O3) 響應(yīng)時間：v 5s (達(dá)

11、90%勺響應(yīng)值)4) 升溫時間：v 30min5) 重復(fù)性：土 1.0%F.S.6) 穩(wěn)定性：土 1.0%F.S.(24 小時)2.3 .煙氣流速測定儀工作原理：煙氣流速測定儀由溫度、壓力測量系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)、反吹系統(tǒng)、模擬信號輸出控制系統(tǒng)等部分組成.采用經(jīng)典的S型皮托管方式測煙氣流速；微控制器系統(tǒng)采集各種傳感器檢測 的信號，計算出動壓、靜壓、溫度等 ，根據(jù)公式計算出煙氣流速。主要特點：?測量精度高，穩(wěn)定性好，可長期連續(xù)工作。?具備自動反吹系統(tǒng)，可定時清理落入皮托管上的煙塵；?設(shè)備自動進(jìn)行動壓、靜壓和流速的零點校準(zhǔn)；?關(guān)鍵氣路系統(tǒng)及傳感器均采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口部件，可靠性高；?在線監(jiān)測儀器內(nèi)部重要器

12、件工作狀況，具備自我診斷功能，并給出信號提示；?通過鍵盤即可對儀器測量的各項參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，簡便、快捷。主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)范圍分辨率準(zhǔn)確度煙氣動壓02000 Pa1 Pa<± 2 %煙氣靜壓-10 +10 kPa0.01 kPaw± 4 %煙氣溫度0 3001 c<+ 3c大氣壓70 1300.1 kPaw± 4 %信號輸出4 20mA煙氣流速0 30m/s0.1 m/s<± 5%2.4 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)采用一體化工作站和WIN CE操作系統(tǒng)為硬件和軟件平臺，具有高可靠性和高穩(wěn)定性，簡潔而又功能強大的WIN CE操

13、作系統(tǒng)保證了系統(tǒng)不會出現(xiàn)死機現(xiàn)象。采用了電子介質(zhì)存儲器，防止了采用磁盤介質(zhì)存儲器時可能造成的重要數(shù)據(jù)丟失。各 種測量信號通過采集卡和 RS232 口輸送到數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、存儲， 通過RS232口或公用電話網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)(GPR或短消息方式)，可以將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸至企業(yè)監(jiān)控中心和環(huán)境主管部門，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。通過遠(yuǎn)程傳輸功能，廠家也可以對 現(xiàn)場故障設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。2.5 .系統(tǒng)性能特點2.5.1系統(tǒng)被設(shè)計成能滿足在至少90天運行而不需要非日常維修的要求。(非日常維修是指在CEM系統(tǒng)運行和維護(hù)手冊中常規(guī)部分沒有要求的任何維修活動)。2.5.2 CEM系統(tǒng)提供90%以上的數(shù)據(jù)可

14、利用率。CEM數(shù)據(jù)可用率的計算是基于CEM系統(tǒng)運行并收集數(shù)據(jù)的時間，扣除 CEM系統(tǒng)任何部件不能投運的時間。2.5.3 CEM的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(DAS將自動完成數(shù)據(jù)采集、處理形成報告；控制日常CEM運行，以及設(shè)備狀態(tài)顯示和故障報警。2.5.4 DAS具備歷史數(shù)據(jù)保存、查詢、打印功能，能夠生成符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的日報告、月 報告和年報告。2.5.5 DAS具有一個加密系統(tǒng)，可提供不同操作人員不同的操作權(quán)限。2.5.6通訊軟件可通過撥號向環(huán)保主管部門遠(yuǎn)程傳送數(shù)據(jù)。2.5.7具有看門狗功能， 在死機或斷電后通電時，系統(tǒng)自動回復(fù)到實時監(jiān)測狀態(tài)，以減小數(shù)據(jù)丟失，保證系統(tǒng)連續(xù)自動運行。2.6.有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(

15、1) GB13223- 1996 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(2) GBZT16157 1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法(3) HJ/ T47 1999煙氣采樣器技術(shù)條件(4) HJ/ T48 1999 煙塵采樣器技術(shù)條件(5) HJ/T75- 2001 ?火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范？(6) HJ/T76- 2001 ?固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件及檢測方法？ 3煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS技術(shù)方案描述3.1測量位置及監(jiān)測項目煙囪或煙道：SQ NQ煙塵、02流速、溫度、壓力、大氣壓。3.2 技術(shù)要求CEM系統(tǒng)進(jìn)行煙氣SO、NO、煙塵濃度、煙氣含氧量、流速、溫

16、度等指標(biāo)的測定。所有數(shù) 據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。并進(jìn)行煙氣排放總量和各種濃度的換算。煙氣總量3以mg/Nm計。3.3 系統(tǒng)清單序號名稱數(shù)量備注1煙氣在線監(jiān)測儀光譜儀及信號采集系統(tǒng)1測量SQ、NQ及煙塵濃度，帶凈化吹掃系統(tǒng)測量探頭1凈化吹掃系統(tǒng)12數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)1工業(yè)控制計算機和 WINCE操作系統(tǒng)及專用軟件3流速測定儀主機1測流速、動壓、靜壓、溫度、大氣壓,帶高壓定 時自動反吹裝置。皮托管及煙溫探頭1壓縮機1壓縮機柜14氧量分析儀1測煙氣含氧量5主機柜16輔材各種通訊電線、電纜、控制開關(guān)、管路等。3.4 系統(tǒng)組成及有關(guān)技術(shù)參數(shù) 煙氣在線監(jiān)測儀量程： SO 2 2000ppm （由

17、測量槽長度決定）NQ 2,000ppm3煙塵 1,000mg/m零點漂移：S02、NO w ± 2.0% F.S.煙塵w ± 2.0% F.S.量程漂移：S02、NO w ± 2.5% F.S.煙塵w ± 5.0% F.S.線性誤差：SO、NO w ± 5.0% F.S.測量原理：SO 2、NO：紫外差分光譜法煙塵：不透明度法環(huán)境溫度：20 C45C用電量：w 200W 儀器用空氣要求：凈化空氣吹掃，保護(hù)鏡片（系統(tǒng)自帶） 報警輸出：發(fā)送故障信息，由工控機顯示輸出信號形式：RS232與工控機連接。氧量分析儀測量原理：濃差電池式量程：0.120%O

18、精確度：土 3% F.S.升溫時間：30分鐘重復(fù)性：土 1% F.S.穩(wěn)定性：土 1% F.S. （ 24小時）環(huán)境溫度限制：20C80C用電量：150W報警輸出：發(fā)送故障信息，由工控機顯示輸出信號形式：4-20mA .DC和0-10mA .DC煙氣流量計測量原理：差壓作用原理一次裝置：S型皮托管性能指標(biāo)：參數(shù)范圍分辨率準(zhǔn)確度煙氣動壓02000Pa1 Pa<+ 2%煙氣靜壓-10 kPa 10kPa0.01kPa<+ 4%煙氣溫度0300C1C<+ 3C大氣壓80110 kPa0.1 kPa<+ 4%信號輸出420mA煙氣流速525m/s0.1m/s<+ 5%功耗<80W儀器用空氣要求：壓縮空氣定時吹掃 報警輸出：發(fā)送故障信息，由工控機顯示。凈化風(fēng)機功率：0.67kW轉(zhuǎn)速：2800轉(zhuǎn)/min風(fēng)量：100m/h數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)防塵要求：IP54用電量：100W環(huán)境空氣溫度限制：0-45C4 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS安裝要求4 .1設(shè)備安裝位置的選取設(shè)備安裝點選定鍋爐除塵器后煙道，氣流比較平穩(wěn)區(qū)域