• 您的网站试用资格已过期。

烟气在线检测技术方案

CEMS1000系统设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求,均符合国家HJT75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》、HJT76-2007《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》及有关环境保护标准和技术规范要求。

本系统由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统及数据采集与处理子系统组成,其中气态污染物监测子系统的预处理单元、分析单元和数据采集与处理子系统安装在机柜内可以连续监测二氧化硫浓度(SO2)、氮氧化物浓度(NO)、氧含量(O2等参数湿基、干基和折算值,以及根据颗粒物(颗粒物)浓度烟气温度、压力、流速、湿度等多项相关参数统计排放率、排放总量等,并能对测量到的数据进行有效管理,具有现场数据实时传送、远程故障诊断、报表统计和图形数据分析等功能,实现了工作现场的无人值守。整套系统结构简单、动态范围广、实时性强、组网灵活、运行成本低,同时系统采用模块化结构,组合方便,根据客户需求有所增减;并且能够与企业内部的DCS和环保部门的数据系统通讯

烟气CEMS示意图

4.1 监测项目

SO2NOO2、颗粒物、温度、压力、流速、湿度

4.2 监测方法

Ø 烟气采样方法:直接抽取法

Ø SO2监测方法:过滤相关红外光谱吸收法

Ø NO监测方法:过滤相关红外光谱吸收法

Ø O2监测方法:电化学

Ø 颗粒物监测方法:激光背向散射法

Ø 温度监测方法:温度传感器

Ø 压力测量方法:压力传感器

Ø 流速测量方法:差压法(S皮托管)

Ø 湿度测量方法:电容法

4.3系统主要技术指标

性能和设计数据

单位

数据

1. 系统数据

适用烟气温度范围

0500

采样方法

-

直接抽取法

仪表风需求量(峰值)

Nm3/min

0.2

仪表风压力范围

MPa

0.40.7

2. 气体分析仪

2.1. SO2分析

制造厂家

-

法国ESA

设备型号

-

MIR9000

量程

mg/m3

0200800

检出下限

mg/m3

2

零点漂移

%FS/24H

≤±2.5

全幅漂移

%FS/24H

≤±2.5

精确度

%

≤±1

线性误差

%FS

≤±5

分析方法

-

过滤相关红外光谱吸收法

工作环境温度限制

540

警报输出

-

干接点(报警限制可设置)

输出信号型式

-

420mA    RS485(由机柜输出)

2.2. NO分析

—制造厂家

-

法国ESA

设备型号

-

MIR9000

量程

mg/m3

0200800

检出下限

mg/m3

2

零点漂移

%F.S./24H

≤±2.5

全幅漂移

%F.S./24H

≤±2.5

精确度

%

≤±1

线性误差

%F.S.

≤±5

分析方法

-

过滤相关红外光谱吸收法

环境温度限制

540

警报输出

-

干接点(报警限制可设置)

输出信号型式

-

420mA    RS485(由机柜输出)

2.3. 氧含量测量

制造厂家

-

法国ESA

设备型号

-

MIR9000

量程范围

%

0-25

零点漂移

%F.S./24H

2.5

量程漂移

%F.S./24H

2.5

线性误差

%F.S.

≤±5

响应时间

s

≤10

输出信号型式

-

420mA    RS485(由机柜输出)

3.颗粒物监测

制造厂家

-

内蒙云迪科技

设备型号

-

LD1000

量程

mg/Nm3

04000(可根据买方需求定制)

光程

m

0.5-15

零点漂移

%F.S./24H         

≤±2

全幅漂移

%F.S./24H

≤±2

示值误差

%F.S.

±2  

分辨率

≤±0.5

响应时间

s

≤10

线性误差

≤±5

分析方法

-

背向散射法

环境温度限制

-2050

警报输出

-

干接点(报警限制可设置)

输出信号型式

-

420mARS485(由机柜输出)

4.温度仪

制造厂家

-

内蒙云迪科技股份有限公司

设备型号

-

LPT1100

量程

0300

精密度

±3

输出信号型式

mA

420(由机柜输出)

5.压力仪

制造厂家

-

内蒙云迪科技股份有限公司

设备型号

-

LPT1100

量程

KPa

-1010

精密度

%

1

输出信号型式

mA

420(由机柜输出)

6.流速仪

制造厂家

-

内蒙云迪科技股份有限公司

设备型号

-

LPT1100

量程范围

m/s

540(当流速<5m/s时不适用)

精密度

%FS

当流速10V40 时,相对误差不超过±10%

当流速5V10 时,相对误差不超过±12%

响应时间

s

20

分辨率

m/s

0.1

7.湿度仪

制造厂家

-

南京埃森环境技术有限公司

设备型号

-

HMS 545C

量程范围

Vol%

040(可根据买方需求定制)

精密度

%FS

a.5.0%时,绝对误差应不超过≤±1.2%

b. >5.0%时,相对误差应不超过≤±12%

响应时间

s

≤10

分辨率

-

0.1

注:具体测量量程可根据用户需求和应用工况确定

4.4技术路线

4.4.1取样和预处理单元

采样探头中的陶瓷滤芯,精度为2微米,能够将粒度大于2微米的颗粒物滤除,同时,采样探头加热到120℃,可以防止烟气中的水汽冷凝,以致SO2损失及酸液腐蚀设备。双层陶瓷纤维能够保持采样探头的温度,并且达到节能省电的目的,减少设备的运行成本。

伴热管线采用双芯伴热管,样气和标气不走同一个管线,能够达到快速标定的目的,节省标气,从而降低设备运行维护成本。

冷凝装置对烟气进行除水,通过冷凝装置的二级冷凝,迅速将烟气温度降到4,从而达到将烟气中的水快速去除的目的,冷凝水通过蠕动泵被收集到废液罐中保存。经过过滤冷凝的洁净干燥延期随后进入到气室进行检测,最后排出室外。由控制单元实现自动反吹、自动标定、温度报警提示等功能,并显示系统工作状态。采用二级精细过滤,确保气体测量室不被污染,从而提高分析仪的使用寿命。

校准单元CEMS1000具有自动和手动校准的功能。校准操作简单,非专业人员经简单培训后可熟练操作。自动校准时间可根据要求自行设定时间。系统出厂时提供运行时所需各种标准气体,标准气体满足下列要求:

1)气量能满足系统启动后一年内正常校准的需要。

2)所有标准气体按照国家相关要求储存,存在钢瓶内。

3)交付标准气体可追朔性文件和说明其种类、浓度和数量的文件

反吹单元当系统部件如采样探头、皮托管差压流量计与烟气接触时,提供的反吹子系统以防止烟气堵塞设备部件。反吹空气系统失效时,有报警信号输出。采用0.30.7Mpa的压缩空气对采样探头和皮托管差压流量计进行脉冲式反吹。反吹功能均可以手动或者自动操作,自动反吹周期可以任意设定。

4.4.2 二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO浓度监测

ESA的多组分气体分析仪MIR9000采用基于NDIRGFC测量原理,O2采用的是顺磁法,分析仪通过德国的TUV和英国的Mcert 认证,目前全球总共安装两千多套,证明了MIR9000可靠的性能。

气体滤光池填充有高浓度的被测组分气体。当气体滤光进入光路时,测得参比信号,它与被测组分浓度无关;而当空气室进入光路时,测得测量信号,它与测量气室中被测组分浓度变化相关。为了准确测量被测组分的的吸光度,在测量光路中加入第二个参考滤光片选择测量波长由测量得到的两个信号计算吸光度a,推导出被测组分浓度一般情况下使用一个测量滤光片和一个参比滤光片或使用1个测量滤光片和一个气体滤波气室可测量一个组分,测量组分可达12种,干扰组分浓度在测量结果中被消除,光程达12m,基于此种方法,相关轮中有高浓度的HCLHF气室,可以测量低浓度的HCLHF气体。

MIR9000多组分气体分析仪是可编程的可以根据测量的1-10种气体参数进行编程,可以在分析仪中对颗粒物、温度、压力和流速进行编程。光室恒温带温控的,保证测量处在一个恒定的温度中,减小温漂。

GFC测量原理图

MIR9000外形图

分析仪显示界面

上图是分析仪的液晶显示界面,可以显示实时测量值和平均值,可以通过按键实现自动反吹和通过分析仪和探头的自动校准,TIG单元同时可以接5个标气瓶,实现5路校准。

4.4.3氧含量监测子系统

电化学氧传感器的工作原理是当被测气体氧分子通过透气膜即可在传感器内发生氧化-还原反应,当氧分子到达正极表面时,发生还原反应,同时负极发生氧化反应,化学反应过程如下:

正极:O2+2H2 O+4e4OH-

负极:Pb+2OH-PbO+ H2 O+2e

电池处于平衡状态时,两电极间电势值E恒定不变。

4.4.4颗粒物监测子系统

工作原理

LD1000烟尘浓度监测仪采用激光后向散射原理对烟道的颗粒物进行测定。内嵌的高稳定激光信号源穿越烟道,照射颗粒物,被照射的颗粒物将反射激光信号,反射的信号强度与颗粒物比例,检测反射的微弱激光信号,通过特定的算法即可计算出颗粒物的浓度

探测激光源输出功率为Po,经挡尘窗口镜片衰减K1后照射颗粒物,如果颗粒物的等效散射系数为K2(与颗粒物的组织结构、浓度相关),颗粒物反射的功率为Po×K1×K2×D,穿过窗口镜片G后的功率为Po×K1×K2×D×K1,经透镜L聚焦后的功率Pr为Po×K1×K2×D×K1×K3。

Po:探测激光源输出功率,与激励电压Vt成正比(系数k);

D烟道颗粒物浓度;

K1:挡尘片衰减,受积尘影响;

K2颗粒物反射系数,与颗粒物组成的结构颗粒有关;

K3:透镜会聚增益,认为是常数;

LSS接收到的信号电压:Pr= Po×K1×K2×D×K1×K3。

 Po、K1、K3恒定,Pr与K2×D成正比,设备安装后,通过标定可以得到Pr与D的对应关系,即可计算出颗粒物浓度值:

D =A/K2×Pr。

假设A=1/(Po×K1×K1×K3)

仪器组成

仪器由电气系统、光学系统、吹扫系统三大部分组成。

   ◆ 电气系统采用数字信号处理技术,分为激光发射模块、接收模块、中央处理模块、接口模块四大部分,用先进的微处理器及嵌入式软件控制系统,实现光功率自适应稳定、大动态自适应锁相放大、极低零点漂移设计、抗恶劣环境等功能,提供快速、可靠和准确的定量颗粒物浓度

光学系统由光源Po,挡尘镜片G,聚光透镜L组成。如

吹扫系统吹扫系统为仪器提供保护气,用于防止光学窗口镜片污染。

风机:为系统的选配件风机的压力应大于测点压力200Pa以上。

空气过滤器:风机的入风口需配空气过滤器,以保证无尘、干燥的洁净空气。

软管:与仪器的气咀和风机的出风口连接,内径40mm,长度则根据安装的位置确定在连接处需用管箍扎紧。

风机气候防护罩。选配的风机本身有防水功能,为了更安全,般配防护罩。

⑶技术特点

u 采用激光背散射原理,不怕烟道的机械振动及烟气温度不均造成的折射率不均造成的光束摆动.

u 单端安装,无需光路对中.

u 仪器设计最大限度地降低现场安装的复杂度和现场安装调试带来的诸多问题.

u 采用工业标准输出,连接方便.

u 仪器整体功耗非常小。

u 智能化设计,适用于各种污染源颗粒物的在线连续监测

u 结构紧凑、安装简单、抗雷击、抗恶劣环境、成本低、维护量小。

u 采用多种先进技术。包括:光功率自适应稳定技术、大动态自适应锁相放大技术、极低零点漂移设计技术、抗恶劣环境设计技术,提供快速、可靠和准确的定量颗粒物排放数据。

4.4.5烟气参数监测子系统

烟气参数监测子系统由烟气参数监测仪组成,烟气参数监测仪把皮托管差压变送器、温度传感器、压力传感器集成一体化。

流速测量采用皮托管法,皮托管流速计主要由X”型皮托管检测头﹑取压管保护套管﹑差压变送器﹑反吹控制阀等部件构成。测量时将皮托管流速计探头插入管路中,并使全压和背压探头中心轴线处于过流断面中心且与流线方向一致,全压探头测孔正面应对来流,检测流体总压,并将其传递给差压变送器;同时背压探头测孔拾取节流静压也将其传递给变送器,变送器读取动﹑静压差值并将其转换成相应的流速比例电流传送给显示仪表或计算机进行数据处理。皮托管内外表面均做了特殊处理,可有效避免烟气腐蚀并减少颗粒物粘附。电磁阀主要用于脏污气体(如锅炉排放的烟气)测量时的系统反吹:当探头检测孔粘附﹑积淀灰尘污物时,电磁阀定时或按预定程序开启,将仪表风同时接入两个取压管进行吹除作业;正常测量时电磁阀则处于关断状态。

流速测量

Ø 仪器:烟气参数监测仪

Ø 型号:LPT1100

Ø 生产厂家:内蒙云迪科技

Ø 测量原理:皮托管加差压变送器(皮托管+差压变送器)

Ø 测量范围:540m/s(当流速<5m/s时,皮托管原理产品均不适用)

Ø 输入电压:220VAC

Ø  输出电流:两线制420mA

Ø 插入长度:1600mm,或定制长度。

⑵   压力测量

Ø 仪器:烟气参数监测仪

Ø 仪器型号:LPT1100

Ø 生产厂家:内蒙云迪科技

Ø 测量原理:压力传感器

Ø 测量范围:-1010Kpa(可根据买方需求定制)

Ø 输出电流:两线制420mA

温度测量

Ø 仪器:烟气参数监测仪

Ø 仪器型号:LPT1100

Ø 生产厂家:内蒙云迪科技

Ø 测量原理:温度传感器

Ø 测量范围:0300℃(根据实际工况可选)

Ø 输出电流:两线制420mA

Ø 插入长度:1600mm或定制插入长度。

4.4.6 烟气湿度分析仪

选用高分子薄膜电容法烟气湿度分析仪测量烟气中的湿度。

测量原理:将高分子化学薄膜沉积在两个导电电极上,当薄膜吸水或失水后,会改变两个电极间的介电常数,从而使其电容值与所处环境的湿度存在函数关系。仪器核心传感部分由玻璃基体,上下层电极和高分子薄膜构成。

此方法测量范围宽,线性好,几乎没有滞后,有优异的稳定性和重复性

此分析仪集成于紫外差分光谱仪内,湿度传感器安装在预处理气路中,位于恒温加热箱内,由于样气之前已经经过颗粒物、焦油过滤和全程恒温伴热,可有效保护湿度传感器不受颗粒物和液态水的影响,从而使此方法湿度仪相对于传统的在位式湿度仪在使用寿命上大大延长,工作也更加可靠。尤其在测量管道意外停炉,系统意外断电等特殊情况下,由于预处理系统的保护,检测精度完全不影响。

4.4.7数据采集与处理子系统

数据采集与处理子系统由集线箱、上位机、CEMSMonitor监测软件、企业DCS联网单元、数据远传单元等构成。集线箱安装在户外的平台上,向平台上的所有设备进行供电,接收所有设备的信号输出,通过内部的处理单元转换为工业现场经常使用RS485协议传输到仪表日常维护人员办公室的上位机。操作人员在可通过安装在上位机上CEMSMonitor监控软件查询所有测量信息和仪表工作状态信息。上位机软件同时生成国家环保部门要求的报表通过数据远传单元(GPRS、Internet等)传送到环保行政主管部门,上位机也可以连接DCS联网单元实现与企业内部的DCS联网,通常采用RS485通讯协议。

Ø 监控软件:污染源在线管理系统监控软件CEMSMonitor,该软件是根据国家、地方大气污染物排放标准,落实政府关于控制大气污染,改善空气质量的决定,实施大气固定污染源排放在线连续监测,为排污申报、总量控制、排污收费提供及时、有效的数据需要研制而成,可以用于个体污染源排放连续监测系统,也可广泛适用于各级环境监测站和大中型企业进行空气质量的监测评价和空气质量日报。

Ø 特点:

² 具有完整的数据采集、处理和传输功能;支持局域网分布操作。

² 系统实时工作,实时数据采集迅速、稳定,传输速度快,通过远程通讯迅速及时地掌握烟气污染的实时状况,有较高的时间分辨率。

² 系统具有定时自动校准自动诊断和自动报警功能;在严格的质量控制程序下运行,所得数据具有较好的可比性和可追溯性。

² 系统长期连续的运行,不但可获得大量数据,从容适应对各类污染源的监测要求,全面反应污染源排放和治理设施运行的真实情况,而且可得出污染变化规律,为污染预测预报、环境评价提供详实可靠的技术依据。

² 系统根据不同情况,提供了良好的参数修正功能,可帮助系统管理员和维修人员对各种测量仪器和传感器的工作状态进行诊断。

² 系统提供实时数据显示和实时曲线,能自动生成各种报表。


产品中心 智能仪表
检测仪表
环保设备
能源平台
数据采集