煙氣排放自動監測設備
1.項目介紹
根據貴方提出的測量需求，云唐智能科技有限公司所推出的煙氣排放自動監測設備可以連續監測SO2、NOX、02(標準、濕基、干基和折算)、顆粒物濃度、煙氣溫度、壓力、流速等多項相關參數，并統計排放率、排放總量等。從而對測量到的數據進行有效管理。
系統由氣態污染物(SO2、NOX、02等)監測、顆粒物監測、煙氣參數(溫度、壓力、流速等)監測及數據采集與處理4個必選子系統組成。
氣態污染物監測采用抽取式冷凝法+磷酸滴定法預處理，其原理是利用紫外差分法測量煙氣中的SO2、NOX含量，通過電化學法測量濕氧含量，然后通過干濕轉化計算出SO2、NOX、02的干煙氣濃度，磷酸滴定發預處理可以有效減小冷凝除水時SO2的吸附損失，提高測量準確度。
顆粒物監測采用抽取式測量法，煙氣的溫度采用溫度傳感器測量，煙氣壓力采用壓力傳感器測量，煙氣流速采用皮托管測量;將所有的測量信號送入數據采集與處理系統。
輸出處理系統具有現場數據實時傳送、遠程故障診斷、報表統計和圖形數據分析等功能，實現了工作現場的無人值守。整套系統結構簡單，動態范圍廣，實時性強，組網靈活，運行成本低，同時系統采用模塊化結構，組合方便，并且能夠*與企業內部的DCS系統和環保部門的數據系統通訊的要求。
000011 項目執行標準
本系統的設計、制造、驗收規范主要按下列標準和技術規范進行：
u GB3095-1996 《大氣環境質量標準》
u GB13223-2003 《火電廠大氣污染物排放標準》
u GB18485-2007 《生活垃圾焚燒污染物控制標準》
u HJ/T75-2007 《火電廠煙氣排放連續監測技術規范》
u CJJ90—2002 《城市生活垃圾焚燒工程技術規范》
u CJ/T118—2002 《城市生活垃圾焚燒爐技術規范》
u HJ/T76-2007 《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法》
u GB16297-1996 《大氣污染物綜合排放標準》
u GB/T16157-1996 《固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》
u GB9078-1996 《工業爐窯大氣污染物綜合排放標準》
u GB 3095-1996 《環境空氣質量標準》
u GB12519-1990 《分析儀器通用技術條件》
000012 項目方案
000012.1 測量項目
Ø SO2、NOX、O2、煙塵、溫度、壓力、流速
000012.2 測量方法
Ø 煙氣采樣方法：抽取式冷凝法
Ø SO2、NOX監測方法：差分光學吸收光譜法(磷酸滴定法預處理)
Ø O2監測方法：電化學法
Ø 煙塵測量方法：抽取式測量法
Ø 溫度測量方法：溫度傳感器
Ø 壓力測量方法：壓力傳感器
Ø 流速測量方法：差壓法(皮托管)
2. 系統總則
本系統設備的功能設計、結構、性能、安裝和試驗等方面的技術要求，均符合國家有關環境保護標準要求，滿足中華人民共和國環境保護行業(HJ/T75-2007、HJ/T76-2007)標準要求。
本公司的CEMS系統由氣態污染物監測子系統、顆粒物監測子系統、煙氣參數監測子系統及數據采集與處理子系統組成，其中氣態污染物監測子系統和數據采集與處理子系統安裝在標準19英寸機柜內。系統組成如下圖：
圖一、CEMS系統組成圖
Ø 氣態污染物監測子系統：由取樣單元、預處理單元和分析單元等組成。
Ø 顆粒物監測子系統：采用抽取式煙塵監測儀。
Ø 煙氣參數監測子系統：采用皮托管測流速，壓力傳感器測壓力，溫度傳感器測溫度，煙氣濕度采用高溫電容濕度傳感器測量。
Ø 數據采集與處理子系統：由數據采集器、工控機、顯示器和系統軟件等組成。
根據客戶需求不同對上述子系統進行裁剪。
圖二、CEMS系統安裝示意圖
3. 系統組成
3.1 氣態污染物監測
3.1.1 取樣和預處理單元
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冷凝除水，送至分析單元進行分析。其中根據超低系統中普遍存在濕度大、SO2小等特點，為了減少SO2的吸附損失，預處理系統采用比較可靠簡單的磷酸滴定法，在冷凝器預處理中加入5%以上的磷酸溶液，使得冷凝水始終處于酸性狀態，減少SO2的吸附損失，提高測量精度。冷凝下來的水經排水系統排掉。由控制單元實現反吹、標定、制冷溫度報警提示等功能，并顯示系統的各種工作狀態。
預處理系統中采用一級快速冷凝除水，確保氣體組分不變。采用二級精細過濾，確保氣體測量室不被污染，從而提高分析儀的使用壽命。下圖即為氣態污染物監測系統流程圖。
3.1.2 氣體分析儀
儀 器：紫外光譜氣體分析儀
型 號：HF-UVA-100
測量原理：差分光學吸收光譜技術(DOAS)
測量原理
紫外光譜氣體分析儀是基于多通道光譜分析技術(OMA)和差分光學吸收光譜技術(DOAS)的氣體分析儀器。光源發出的光束匯聚進入光纖，通過光纖傳輸到氣體室，穿過氣體室時被待測氣體吸收后，由光纖傳輸到光譜儀，在光譜儀內部經過光柵分光，由陣列傳感器將分光后的光信號轉換為電信號，獲得氣體的連續吸收光譜信息。儀器根據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，得到被測氣體的濃度。
Ø 多波段光譜分析技術(OMA)
由于各種氣體分子在不同波段對光波有不同的吸收，通過對氣體吸收后的連續光譜的分析，實現了多種氣體的同時測量。
紫外光譜氣體分析儀采用紫外波段的光源和傳感器，用來測量在紫外波段對光波有吸收的氣體的濃度，比如SO2、NO、NO2等氣體。
Ø 差分光學吸收光譜技術(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部分。快變部分與氣體分子的結構和所組成的元素有關，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，以及測量系統的變化等因素有關，是干擾部分。DOAS采用快變部分計算被測氣體的濃度，測量結果不受干擾，準確性高。
紫外光譜氣體分析儀采用*的DOAS算法和PLS算法相結合的處理方式，消除了煙塵、水汽、背景氣體的干擾，同時也消除了測量系統波動對測量結果的影響，保證了測量的準確性和穩定性。
技術指標
SO2：0～20～100ppm(可根據買方需求定制)
NO： 0～20～100ppm(可根據買方需求定制)
精確度：≤±2%
線性誤差：≤±2%F.S.
零點漂移：≤±2%F.S./7D
量程漂移：≤±2%F.S./7D
響應時間：≤30s
其他
O2測量 電化學，0～25%，≤±2%F.S.
電源：220VAC ，50Hz
環境溫度限制：-10～40℃
通訊接口：1路RS232;1路RS485/RS232
數字接口：4路繼電器輸出，2路二進制輸入
模擬接口：5路4～20mA輸出，2路4～20mA輸入
儀表特點
Ø 可靠性高
采用壽命達10年的脈沖氙燈作光源，采用固化光譜儀，無運動部件，可靠性高。
Ø 組合式氣體室設計
組合式氣體室設計使得光譜調節簡便，提高光譜強度。
Ø 測量精度高、穩定性好
采用DOAS(差分光學吸收光譜)算法，測量結果不受煙塵、水分等因素干擾,測量準確度高;同時DOAS算法也消除了由儀器老化引起的誤差，測量穩定性好。
Ø 高度智能化、數字化
內置多塊高性能處理器，處理器間采用高速數據總線通訊技術，各模塊具備強大的數字化配置和檢測功能;操作簡單、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測系統。可通過RS485和RS232等通信方式組建無線或有線網絡，為儀器的日常操作、維護和管理提供便利。
Ø 與常見分析儀的對比
類 別HF-UVA-100非分光紅外(NDIR)
光譜范圍全息光柵分光，二極管陣列檢測器，完整的連續吸收光譜非分光，帶通濾光片，測量特征波長處吸收
波長分辨率高，0.6nm低，20-30nm
線性響應高波長分辨率保證線性響應較大的濾光片通帶寬度導致對氣體濃度非線性響應
測量動態范圍大，適合脫硫前后同時測量小
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定結果
標定周期寬連續光譜、高波長分辨率，標定周期長標定周期短
抗*力很強，寬連續光譜和高波長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
可靠性內部無任何移動部件，可靠性好有斬波器等移動部件，影響運行可靠性
3.1.3 分析系統
分析系統由：
Ø 取樣單元(探頭、過濾器、溫控器);
HF-CEMS-1000系統的采樣單元主要由采樣探頭和伴熱管線組成。按照國家規范將采樣探頭安裝在煙道(或煙囪)的適當位置，采集煙道中的氣體，并通過伴熱管道將氣體運送到位于機柜內部的加熱盒中。為保證測量結果的準確，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定的溫度，以防止氣體中水分凝結，伴熱管線長度可根據買方實際需要來定制。
Ø 預處理單元(取樣泵、除濕、細過濾、排水等);
煙氣經過高溫采樣探頭和伴熱管到達預處理系統，預處理系統經過采樣球閥切換進入冷凝器進行汽水分離，冷凝水通過蠕動泵及時排出，經過冷凝器的冷凝除水，在經過三級精細過濾器進行除塵過濾，處理過的潔凈的無塵無水的樣氣進入煙氣分析儀進行分析測量。
Ø 分析單元(SO2 、NO、NO2、O2);
Ø 信號輸出( SO2、NO、NO2、O2濃度、量程轉換、標定狀態、故障狀態等);
Ø 其它(氣路、電路等);
Ø 分析儀器柜：1800×530×730MM(高*深*寬) 。
3.2 顆粒物監測
儀器：抽取式煙(粉)塵測量儀
型號：LFS1000-MO型
測量原理：激光抽取式
技術參數表：
工作原理激光前向散射測量原理
測定對象工業廢氣、煙塵
機械特性主機外殼：全金屬外殼
主機尺寸：1670×750×600 mm (H×W×D)
重 量：約120Kg
防護等級：系統IP55，電子部件IP65
光學特性工作波長(650±20)nm
測量性能測量范圍：雙量程自動切換，小(0-5)mg/m3大(0-200)mg/m3
零點漂移：±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，反吹時間間隔可設置
主機供電要求電壓220VAC，功率3KW
工作環境工作溫度： -20℃～+50℃
接口特性模擬輸出：(4~20)mA
數字接口：RS485
執行標準：HJ/T 76-2007 固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法.
產品性能特點：
采用同點測速、采樣一體化探頭，支持精確的等速采樣。
支持四參數同時輸出：煙道溫度、煙道壓力、煙道流速、煙道濃度。
儀器采用多種*技術。包括：相關噪聲對消技術、激光發射功率穩定技術、極低噪聲TIA、干擾控制與信號完整性設計、抗惡劣環境設計技術，提供快速、可靠和準確的定量煙塵排放數據。
*自動校準技術，實現零點和滿量程自動校準。系統每24小時自動進行零點校準和滿量程校準。同時支持手動零點校準和自動零點校準。
采用射流技術，從煙道中抽取部分煙氣，結構緊湊、安裝簡單、抗雷擊、抗惡劣環境、成本低、維護量小。
煙氣采樣、傳輸過程進行連續加熱恒溫，防止傳輸過程濕煙氣冷凝產生的測量誤差。
采用智能技術，具備顯示功能，可實時顯示各項測試數據、故障提示，方便現場調試與檢修。
*設備運行狀態提示、溫度異常、參數異常提示。
斷電自保護功能，斷電后利用備用電池供電，關閉閥門，保護內部結構。
3.3 煙氣參數監測
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量裝置的結構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、溫度壓力補償等。其測量原理是：一次取壓元件采用傳統的皮托管測量方式，在正確安裝后，皮托管的全壓、背壓取壓管將檢測到的動壓與靜壓分別傳遞到差壓變送器，差壓變送器將動壓與靜壓之差轉換為4~20mA 開方比例電流傳送給配電箱數據采集模塊，CEMS機柜內的計算機進行數據處理。
皮托管內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)測量時的系統反吹：當探頭檢測孔粘附﹑積淀灰塵污物時，電磁閥定時或按預定程序開啟，將壓縮空氣同時接入兩個取壓管進行吹除作業，正常測量時電磁閥則處于關斷狀態。
技術特點
l 可實時測量煙氣的溫度、壓力、流速，通過3路模擬信號兩線制4~20mA輸出。
l 自動定時對皮托管的動壓和靜壓端進行反吹。
l 測量精度高、可靠性好、可長期連續工作。
l 安裝和接線方便、維護量低。
技術指標
Ø 量程：線性輸出0-30m/s;
Ø 輸出信號：4~20mA 兩線制;
Ø 測量精度：±2%F.S.;
Ø 校驗頻率：12 個月;
Ø 響應時間：<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：304、316L不銹鋼;
Ø 常閉反吹電磁閥電源：220VAC，50Hz;
Ø 皮托管插入長度：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 介質溫度范圍：-40~500℃;
Ø 環境溫度：-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：SUS316L
