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超低烟气在线监测系统

超低烟气在线监测系统

FT-CEMS-B

超低款烟气在线监测系统可以连续监测SO2、NOX、02(标准、湿基、干基和折算)、颗粒物浓度、烟气温度、压力、流速等多项相关参数,并统计排放率、排放总量等。从而对测量到的数据进行有效管理。


 

超低烟气在线监测系统项目介绍

  风途科技所推出的烟气排放连续监测系统可以连续监测SO2、NOX、02(标准、湿基、干基和折算)、颗粒物浓度、烟气温度、压力、流速等多项相关参数,并统计排放率、排放总量等。从而对测量到的数据进行有效管理。

  系统由气态污染物(SO2、NOX、02等)监测、颗粒物监测、烟气参数(温度、压力、流速等)监测及数据采集与处理4个必选子系统组成。

  气态污染物监测采用抽取式冷凝法+磷酸滴定法预处理,其原理是利用紫外差分法测量烟气中的SO2、NOX含量,通过电化学法测量湿氧含量,然后通过干湿转化计算出SO2、NOX、02的干烟气浓度,磷酸滴定发预处理可以有效减小冷凝除水时SO2的吸附损失,提高测量准确度。

  颗粒物监测采用抽取式测量法,烟气的温度采用温度传感器测量,烟气压力采用压力传感器测量,烟气流速采用皮托管测量;将所有的测量信号送入数据采集与处理系统。

  输出处理系统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,并且能够完全满足与企业内部的DCS系统和环保部门的数据系统通讯的要求。

  000011 项目执行标准

  本系统的设计、制造、验收规范主要按下列标准和技术规范进行:

  u GB3095-1996 《大气环境质量标准》

  u GB13223-2003 《火电厂大气污染物排放标准》

  u GB18485-2007 《生活垃圾焚烧污染物控制标准》

  u HJ/T75-2007 《火电厂烟气排放连续监测技术规范》

  u CJJ90—2002 《城市生活垃圾焚烧工程技术规范》

  u CJ/T118—2002 《城市生活垃圾焚烧炉技术规范》

  u HJ/T76-2007 《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》

  u GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》

  u GB/T16157-1996 《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》

  u GB9078-1996 《工业炉窑大气污染物综合排放标准》

  u GB 3095-1996 《环境空气质量标准》

  u GB12519-1990 《分析仪器通用技术条件》

  000012 项目方案

  000012.1 测量项目

  Ø SO2、NOX、O2、烟尘、温度、压力、流速

  000012.2 测量方法

  Ø 烟气采样方法:抽取式冷凝法

  Ø SO2、NOX监测方法:差分光学吸收光谱法(磷酸滴定法预处理)

  Ø O2监测方法:电化学法

  Ø 烟尘测量方法:抽取式测量法

  Ø 温度测量方法: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(皮托管)

超低烟气在线监测系统系统总则

  本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,均符合国家有关环境保护标准要求,满足中华人民共和国环境保护行业(HJ/T75-2007、HJ/T76-2007)标准要求。

  本公司的CEMS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和数据采集与处理子系统安装在标准19英寸机柜内。系统组成如下图:

  

烟气排放连续监测系统

 

  图一、CEMS系统组成图

  Ø 气态污染物监测子系统:由取样单元、预处理单元和分析单元等组成。

  Ø 颗粒物监测子系统:采用抽取式烟尘监测仪。

  Ø 烟气参数监测子系统:采用皮托管测流速,压力传感器测压力,温度传感器测温度,烟气湿度采用高温电容湿度传感器测量。

  Ø 数据采集与处理子系统:由数据采集器、工控机、显示器和系统软件等组成。

  根据客户需求不同对上述子系统进行裁剪。

  

烟气排放连续监测系统

 

  图二、CEMS系统安装示意图

超低烟气在线监测系统系统组成

  3.1 气态污染物监测

  3.1.1 取样和预处理单元

  样气在取样泵的抽力下由取样探头取出。样气中的绝大部分颗粒物被取样探头中的过滤器滤除,滤除后由伴热管线输送到制冷系统冷凝除水,送至分析单元进行分析。其中根据超低系统中普遍存在湿度大、SO2小等特点,为了减少SO2的吸附损失,预处理系统采用比较可靠简单的磷酸滴定法,在冷凝器预处理中加入5%以上的磷酸溶液,使得冷凝水始终处于酸性状态,减少SO2的吸附损失,提高测量精度。冷凝下来的水经排水系统排掉。由控制单元实现反吹、标定、制冷温度报警提示等功能,并显示系统的各种工作状态。

  

烟气排放连续监测系统

 

  预处理系统中采用一级快速冷凝除水,确保气体组分不变。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。下图即为气态污染物监测系统流程图。

  3.1.2 气体分析仪

  仪 器:紫外光谱气体分析仪

  型 号:HM-UVA-100

  测量原理:差分光学吸收光谱技术(DOAS)

  测量原理

  紫外光谱气体分析仪是基于多通道光谱分析技术(OMA)和差分光学吸收光谱技术(DOAS)的气体分析仪器。光源发出的光束汇聚进入光纤,通过光纤传输到气体室,穿过气体室时被待测气体吸收后,由光纤传输到光谱仪,在光谱仪内部经过光栅分光,由阵列传感器将分光后的光信号转换为电信号,获得气体的连续吸收光谱信息。仪器根据此光谱信息采用差分吸收光谱算法(DOAS)及偏最小二乘算法(PLS)处理,得到被测气体的浓度。

  Ø 多波段光谱分析技术(OMA)

  由于各种气体分子在不同波段对光波有不同的吸收,通过对气体吸收后的连续光谱的分析,实现了多种气体的同时测量。

  

烟气排放连续监测系统

 

  紫外光谱气体分析仪采用紫外波段的光源和传感器,用来测量在紫外波段对光波有吸收的气体的浓度,比如SO2、NO、NO2等气体。

  Ø 差分光学吸收光谱技术(DOAS)

  DOAS的核心思想是将气体的吸收光谱分解为快变和缓变两个部分。快变部分与气体分子的结构和所组成的元素有关,是气体分子吸收光谱的特征部分;缓变部分与烟尘、水汽、背景气体的干扰,以及测量系统的变化等因素有关,是干扰部分。DOAS采用快变部分计算被测气体的浓度,测量结果不受干扰,准确性高。

  

紫外光谱气体分析仪采用独特的DOAS算法和PLS算法相结合的处理方式,消除了烟尘、水汽、背景气体的干扰,同时也消除了测量系统波动对测量结果的影响,保证了测量的准确性和稳定性。

  技术指标

  SO2:0~20~100ppm(可根据买方需求定制)

  NO: 0~20~100ppm(可根据买方需求定制)

  精确度:≤±2%

  线性误差:≤±2%F.S.

  零点漂移:≤±2%F.S./7D

  量程漂移:≤±2%F.S./7D

  响应时间:≤30s

  其他

  O2测量 电化学,0~25%,≤±2%F.S.

  电源:220VAC ,50Hz

  环境温度限制:-10~40℃

  通讯接口:1路RS232;1路RS485/RS232

  数字接口:4路继电器输出,2路二进制输入

  模拟接口:5路4~20mA输出,2路4~20mA输入

  仪表特点

  Ø 可靠性高

  采用寿命达10年的脉冲氙灯作光源,采用固化光谱仪,无运动部件,可靠性高。

  Ø 组合式气体室设计

  组合式气体室设计使得光谱调节简便,提高光谱强度。

  Ø 测量精度高、稳定性好

  采用DOAS(差分光学吸收光谱)算法,测量结果不受烟尘、水分等因素干扰,测量准确度高;同时DOAS算法也消除了由仪器老化引起的误差,测量稳定性好。

  Ø 高度智能化、数字化

  内置多块高性能处理器,处理器间采用高速数据总线通讯技术,各模块具备强大的数字化配置和检测功能;操作简单、使用方便。

  Ø 丰富的用户接口

  提供丰富接口,可方便集成到各类控制和监测系统。可通过RS485和RS232等通信方式组建无线或有线网络,为仪器的日常操作、维护和管理提供便利。

  Ø 与常见分析仪的对比
 

类  别 FT-UVA-100 非分光红外(NDIR)
光谱范围 全息光栅分光,二极管阵列检测器,完整的连续吸收光谱 非分光,带通滤光片,测量特征波长处吸收
波长分辨率 高,0.6nm 低,20-30nm
线性响应 高波长分辨率保证线性响应 较大的滤光片通带宽度导致对气体浓度非线性响应
测量动态范围 大,适合脱硫前后同时测量
烟气湿度影响 不受烟气湿度的影响 湿度和滤光器件影响标定结果
标定周期 宽连续光谱、高波长分辨率,标定周期长 标定周期短
抗干扰能力 很强,宽连续光谱和高波长分辨率消除了颗粒物、水分、背景气体的干扰 弱,特别容易受水分干扰
可靠性 内部无任何移动部件,可靠性好 有斩波器等移动部件,影响运行可靠性
 

超低烟气在线监测系统分析系统

  分析系统由:

  Ø 取样单元(探头、过滤器、温控器);

  HM-CEMS-1000系统的采样单元主要由采样探头和伴热管线组成。按照国家规范将采样探头安装在烟道(或烟囱)的适当位置,采集烟道中的气体,并通过伴热管道将气体运送到位于机柜内部的加热盒中。为保证测量结果的准确,采样探头和伴热管线都采用电伴热的方式,可以将气体保持在设定的温度,以防止气体中水分凝结,伴热管线长度可根据买方实际需要来定制。

  Ø 预处理单元(取样泵、除湿、细过滤、排水等);

  烟气经过高温采样探头和伴热管到达预处理系统,预处理系统经过采样球阀切换进入冷凝器进行汽水分离,冷凝水通过蠕动泵及时排出,经过冷凝器的冷凝除水,在经过三级精细过滤器进行除尘过滤,处理过的洁净的无尘无水的样气进入烟气分析仪进行分析测量。

  Ø 分析单元(SO2 、NO、NO2、O2);

  Ø 信号输出( SO2、NO、NO2、O2浓度、量程转换、标定状态、故障状态等);

  Ø 其它(气路、电路等);

  Ø 分析仪器柜:1800×530×730MM(高*深*宽) 。

  3.2 颗粒物监测

  仪器:抽取式烟(粉)尘测量仪

  型号:LFS1000-MO型

  测量原理:激光抽取式

  

烟气排放连续监测系统

 

  技术参数表:
 

工作原理 激光前向散射测量原理
测定对象 工业废气、烟尘
机械特性 主机外壳:全金属外壳
主机尺寸:1670×750×600 mm (H×W×D)
重    量:约120Kg
防护等级:系统IP55,电子部件IP65
光学特性 工作波长(650±20)nm
测量性能 测量范围:双量程自动切换,最小(0-5)mg/m3最大(0-200)mg/m3
零点漂移:±2%F.S./24h
量程漂移:±2%F.S./24h
示值误差:±2%F.S.
检 出 限: 0.01mg/m³
烟道直径:(0.3~20)米
测量条件 烟道流速:(0~30)m/s;
烟道压力:-5Kpa~5Kpa
烟气温度:最大300℃
烟气湿度:30mg/m3
防堵反吹:自动,反吹时间间隔可设置
主机供电要求 电压220VAC,功率3KW
工作环境 工作温度: -20℃~+50℃
接口特性 模拟输出:(4~20)mA
数字接口:RS485
 

  执行标准:HJ/T 76-2007 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法.

  产品性能特点:

  采用同点测速、采样一体化探头,支持精确的等速采样。

  支持四参数同时输出:烟道温度、烟道压力、烟道流速、烟道浓度。

  仪器采用多种先进技术。包括:相关噪声对消技术、激光发射功率稳定技术、极低噪声TIA、干扰控制与信号完整性设计、抗恶劣环境设计技术,提供快速、可靠和准确的定量烟尘排放数据。

  独有自动校准专利技术,实现零点和满量程自动校准。系统每24小时自动进行零点校准和满量程校准。同时支持手动零点校准和自动零点校准。

  采用射流技术,从烟道中抽取部分烟气,结构紧凑、安装简单、抗雷击、抗恶劣环境、成本低、维护量小。

  烟气采样、传输过程进行连续加热恒温,防止传输过程湿烟气冷凝产生的测量误差。

  采用智能技术,具备显示功能,可实时显示各项测试数据、故障提示,方便现场调试与检修。

  独有设备运行状态提示、温度异常、参数异常提示。

  断电自保护功能,断电后利用备用电池供电,关闭阀门,保护内部结构。

烟气参数监测

  3.3.1温压流一体化探头(温度、压力、流速)

  温压流一体化探头测量装置的结构主要包括微差压变送器、静压传感器、热电阻(或热电偶)、皮托管、反吹电磁阀、温度压力补偿等。其测量原理是:一次取压元件采用传统的皮托管测量方式,在正确安装后,皮托管的全压、背压取压管将检测到的动压与静压分别传递到差压变送器,差压变送器将动压与静压之差转换为4~20mA 开方比例电流传送给配电箱数据采集模块,CEMS机柜内的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粉尘粘附。反吹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,将压缩空气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。

  技术特点

  l 可实时测量烟气的温度、压力、流速,通过3路模拟信号两线制4~20mA输出。

  l 自动定时对皮托管的动压和静压端进行反吹。

  l 测量精度高、可靠性好、可长期连续工作。

  l 安装和接线方便、维护量低。

  技术指标

  Ø 量程:线性输出0-30m/s;

  Ø 输出信号:4~20mA 两线制;

  Ø 测量精度:±2%F.S.;

  Ø 校验频率:12 个月;

  Ø 响应时间:<1s;

  Ø 差压(温度、压力)变送器电源:24VDC,两线制;

  Ø 差压变送器过压极限:4.0MPa;

  Ø 皮托管材质:304、316L不锈钢;

  Ø 常闭反吹电磁阀电源:220VAC,50Hz;

  Ø 皮托管插入长度:500~2000mm 可选;

  Ø 压力变送器量程:-5~+5kPa ;

  Ø 温度变送器量程:0~300℃;

  Ø 介质温度范围:-40~500℃;

  Ø 环境温度:-40~85℃;

  Ø 贮存温度:0~50℃;

  Ø 贮存湿度:0~85%RH。

  Ø 安装法兰:DN50;

  Ø 材质:SUS316L

常规款与超低款区别

  1. 设备分析仪具体测量量程不同。

  2. 设备测量参数方法不同。例如普通测颗粒物为原位式激光后散射,超低测颗粒物为抽取式激光前散射。

  3. 分析仪气室不同,普通分析仪单气室,超低分析仪双气室,量程小,光程长,精确度更高。超低分析添加独特的棱镜。常规没有。使之精确度更高。

  选择普通设备和超低设备需根据当地政策要求正确选择。