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烟气在线监测系统

更新时间:2020-05-13

简要描述:

烟气在线监测系统气态污染物监测采用抽取式冷凝法,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。

提出的测量需求,风途科技所推出的HF-CEMS-1000型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。

HF-CEMS-1000型系统由气态污染物(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,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。

颗粒物监测采用抽激光后散射法,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。

FT-CEMS-A

000011 项目执行标准

烟气在线监测系统的设计、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

Ø O2监测方法:电化学法

Ø 烟尘测量方法:激光后散射法

Ø 温度测量方法:温度传感器

Ø 湿度测量方法:湿度传感器

Ø 压力测量方法:压力传感器

Ø 流速流量测量方法:差压法(皮托管)

2. 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:

 
 

 

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:采用激光后散射法烟尘监测仪。

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。

 
 

 

 

图二、CEMS系统安装示意图

3. 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。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。

 
 

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:HF-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。

 
 

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

SO2:0~100~1000ppm(可根据买方需求定制)

NO: 0~100~1000ppm(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

HF-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

 

3.1.3 分析系统

分析系统由:

Ø 取样单元(探头、过滤器、温控器);

HF-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:2000×700×800MM(高*深*宽) 。

 

3.2 颗粒物监测

仪器:烟(粉)尘测量仪

型号:LSS2004

测量原理:激光后散射法               

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。

 

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