15-郭炜-废气污染源在线监测系统

废气污染源在线监测系统介绍中科天融（北京）科技有限公司CEMS系统组成1CEMS系统原理介绍2CEMS系统质量控制3CEMS系统应用中的问题4第一部分CEMS系统组成CEMS的系统组成：I.颗粒物排放浓度监测子系统II.气态污染物排放浓度监测子系统（SO2、NOx、CO、CO2等）III.烟气参数监测子系统（温度、压力、流速/流量、氧含量、湿度等）IV.数据采集与处理系统（显示、存储、打印、传输等）颗粒物监测子系统主要对烟气排放中的烟尘浓度进行测量。气态污染物监测子系统主要对烟气排放中NOx、SO2、CO、CO2等气态方式存在的污染物进行监测。烟气排放参数监测子系统主要对排放烟气的温度、压力、湿度、含氧量等参数进行监测，用以将污染物的浓度转换成标准干烟气状态和规定过剩空气系数下的浓度，符合环保计量的要求以及污染物排放量的计算。数据处理子系统主要是完成测量数据的采集、存储、统计功能，并根据环保部门的要求的格式将数据传输到环保局相关部门。CEMS的系统组成数据采集与处理系统烟气参数监测子系统集线器流速变送器温度变送器压力变送器湿度变送器氧气变送器烟气参数监测子系统零气和标准气体气态污染物分析仪气态污染物采样器气态污染物监测子系统气体测量室颗粒物监测子系统颗粒物测量仪数据采集与处理固定污染源监控系统ModemGPRSTCP/IP数据打印数据显示环保行政主管部门数据存储第二部分CEMS系统原理介绍CEMS工作原理气态污染物测量子系统（SO2，NOx）：采样方式分析方法直接抽取系统稀释抽取系统直接测量系统（插入式）红外光吸收原理SO2，NOx，CO，CO2紫外光吸收原理SO2，NOx，SO2，NOx紫外荧光原理SO2化学发光原理NOx电化学原理NOxCEMS工作原理直接抽取气态污染物测量子系统：加热采样探头加热传输管线样气预处理系统分析测量单元数据运算、输出标定控制系统烟气分析主机CEMS工作原理直接抽取气态污染物测量子系统：直接抽取系统CEMS工作原理直接抽取气态污染物测量子系统：直接抽取系统烟道气体采样探头加热过滤器伴热管线采样接口阀门中级过滤除湿排水流量计针阀分析室排气记录单元采样泵校准气体反吹气体CEMS工作原理直接抽取气态污染物测量子系统：特点：红外/紫外光吸收测量分析单元;一个分析单元可同时测量SO2、NOx、CO2、CO；可将测氧（O2）单元与红外单元共同置于同一分析仪内；测量数据为标准状态下的干态烟气数值，数据直观；样气传输采用加热管线（120℃以上）；预处理系统复杂；要求密封性好。CEMS工作原理直接抽取气态污染物测量子系统：常见故障：•1.采样探头堵塞•2.采样管路漏气•3.加热系统失效•4.采样流量降低•5.除水系统•6.过滤元部件失效CEMS工作原理稀释采样探头传输管线样气预处理系统SO2分析测量单元数据运算、输出标定控制系统烟气分析主机仪表气控制单元NOx分析测量单元稀释抽取气态污染物测量子系统：稀释采样探头为保证恒定的稀释比，采样探头使用音速小孔。当系统能够满足设定的最小真空度要求时，音速小孔两端的压差将大于0.46倍，此时通过音速小孔的气体流量将是恒定的，温度压力的变化将不会影响稀释比。稀释比的正确选择：MAX（量程，环境）CEMS工作原理气态污染物测量子系统：稀释抽取系统（采样探头）：CEMS工作原理特点：紫外荧光测量SO2，化学发光测量NOx;需要多个分析单元组合；氧含量需单独配置采样系统或采用直接测量法；测量数据需要转换成标准状态下的干态烟气数值；样气传输不采用加热管线；探头稀释用空气需严格控制；探头稀释比例需要随时校准；稀释抽取气态污染物测量子系统：CEMS工作原理•1.采样探头堵塞•2.管路漏气•3.稀释比例不准确•4.采样流量降低•5.零气处理不纯净稀释抽取气态污染物测量子系统：CEMS工作原理直接测量法气态污染物测量子系统：CEMS工作原理特点：通常采用差分吸收光谱原理的分析仪;不需要采样和预处理系统，结构简单。测量NOx通常需要配置电化学法插入式仪表；氧含量通常采用氧化锆直接测量法；测量数据需要转换成标准状态下的干态烟气数值；温度、压力的变化会显著影响分子吸收能量的效率，需要随时进行温度压力的修正；探头的防护十分重要；通常不能在线校准零漂和量漂；直接测量法气态污染物测量子系统：颗粒物排放浓度监测子系统：特点：光学分析方法直接测量（不采样）工作原理：光透射法后散射法CEMS工作原理光透射法颗粒物监测仪传感器光源排放源控制单元后散射法颗粒物监测仪颗粒物测量子系统：特点：直接测量法不需要采样系统;探头不接触烟气；由于标准物质难以获得，出厂通常以滤光片进行标定；灰尘和水汽影响较大，不适合在湿法净化设施后测量，除非再加热烟气到高于水的露点温度；反吹空气幕需24小时运转（停炉时也要运转）；颗粒物组成和粒径的变化影响这类分析仪的校准；CEMS工作原理测量项目测量原理安装位置氧含量氧化锆法烟道、抽取磁氧法直接抽取采样原电池法直接抽取采样流速皮托管差压法插入式热线法插入式超声波法对穿式湿度电容法插入式干湿氧法烟道和抽取温度热电偶插入式热电阻插入式压力压阻感应片直接测量烟气参数测量子系统：第三部分CEMS系统质量控制质量保证是一系列行为和程序，在考虑数据的准确性、精密性、完整性和代表性的前提下，这些行为和程序确保CEMS数据满足相应的标准要求。排污企业开发质量保证计划，环保局认可，然后排污企业执行，环保局监督并审核。过程是动态。CEMS质量保证的基本内容全程序质量保证适用性检测、购买、安装、验收、运行、审核购买安装验收运行适用性检测审核外部质控内部质控CEMS的运行在实际应用中，成功的CEMS均伴有质量保证和质量控制程序。验收通过后，对CEMS性能的关心并没有结束，而必须在其整个生命周期内都必须关心。只有对CEMS进行相应的质控程序才能得到有质量保证的数据。日常维护保养日常巡检定期校准和校验CEMS系统运行质量管理日常巡检现场环境检查：检查系统设备使用和维护条件。（平台，走梯，牢固，防护等）探头及管线：采样系统工作可靠性检查。（密封，堵塞，腐蚀，破损，加热等）分析仪器：检查分析仪器工作可靠性检查。（部件磨损，腐蚀，消耗，工作状态等）数据和参数：数据计算的可靠性检查。（主要参数，定期校准等）标准气体：校准的可靠性检查。（精度等级，有效期，气瓶压力，连接等）CEMS日常运行维护维护保养易耗品的定期更换：探头过滤器芯、分析仪内各种过滤器芯、泵膜及轴承、密封圈（垫）等；定期清理采样系统：清理探头表面积灰、积水，检查系统管路凝水管壁吸附情况，及时吹扫干净。故障的及时维修：CEMS日常运行维护定期校准和校验按质量保证要求定时定期进行按照《HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范》中规定的时间和内容定期进行校准和校验。校准时应进行全系统的标定：按照《HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范》中规定的方法和程序定期进行校准和校验。CEMS日常运行维护CEMS日常运行质量保证定期维护定期校验定期校准责任主体企业、维护运营商烟气CEMS失控数据的判别比对监测有效数据捕集率考核环保主管部门CEMS系统运行质量管理第四部分CEMS系统应用中的问题CEMS在发电厂应用烟气脱硫系统：脱硫系统入口：SO2，O2，颗粒物；脱硫系统出口：SO2，O2；烟气脱硝系统：脱硫系统入口：NOx，O2；脱硫系统出口：NOx，NH3，O2；环保排放监测系统：总出口：颗粒物，SO2，NOx，（CO），O2，温度，压力，湿度，流量；发电厂烟道气体监测系统汽轮机发电机烟道脱硫设备烟道脱硝设备电除尘器烟道出口锅炉水变压器引入口排水口水处理油库过滤墙NOx/O2/NH3分析单元SO2分析单元NOx/SO2/O2分析单元CO分细单元O2分析单元烟尘分析单元多参数监测单元烟尘分析单元CEMS系统常见故障采样系统故障烟道气体采样探头加热主过滤器伴热管线采样接口阀门中级过滤除湿排水流量计针阀分析室排气记录单元采样泵校准气体直接抽取系统：•1.采样探头堵塞•2.采样管路漏气•3.采样流量降低•4.除水系统效率降低•5.过滤元部件失效122345CEMS系统常见故障CEMS运行管理采样系统故障稀释抽取系统：•1.采样探头堵塞•2.管路漏气•3.稀释比例不准确•4.采样流量降低•5.零气处理不纯净1223345CEMS系统常见故障CEMS运行管理采样系统故障直接测量系统：•1.镜片灰尘堆积•2.监测孔堵塞1212CEMS系统常见故障分析仪器故障：光路污染器件寿命成分干扰漂移量程不匹配标定失误其他引起CEMS数据失真的原因安装位置：•紊流影响•水汽大•维护测试方便其他引起CEMS数据失真的原因计算误差：•面积，直径•误差放大效应其他引起CEMS数据失真的原因数据联网：协议匹配，传输有效率人为破坏：修改参数，破坏设备，中断通讯链路在工作中如何监督检查CEMS工作状况一、现场CEMS系统核查（采样点、设备状态）了解系统的组成和类型；检查设备安装位置、安装质量；检查采样系统、冷却系统、反吹清洁系统、测量系统的工作状态。二、CEMS数据分析观察温度、压力、流速、含氧量等烟气参数与污染物浓度的变化关系；观察实测浓度、折算浓度、排放总量之间的变化关系；观察历史数据的变化趋势；在工作中如何监督检查CEMS工作状况三、CEMS数据与烟气治理设施工况参数对比分析温度、流量、含氧量变化趋势；入口烟气数据与出口数据对比；脱硫剂投放的水量、PH值、风量等参数的历史变化趋势；旁路烟道的阀门控制记录；四、现场对比测试调节工况观察CEMS数据变化规律；手工便携设备现场抽测比对；重点不合格或超标现场技术分析和核查；在工作中如何监督检查CEMS工作状况五、日常运营维护记录核查日常巡检工作内容；备件更换记录；维护工作记录；维修工作记录；安装位置（一）脱硫系统SO2采样点原烟气净烟气旁路烟道图2脱硫系统SO2采样点原烟气净烟气旁路烟道图1图1中SO2采样点不能在当旁路烟道有烟气流过，正确测量出真正排放的SO2浓度，所以安装时尽量选择旁路烟道与净烟气汇合点后侧，如图2。安装位置（二）脱硫系统SO2采样点图3脱硫系统脱硫系统SO2采样点图4脱硫系统如果有两台以上锅炉时，图3中SO2的采样位置不能反映全部排放情况，应按图4或图5方式选择安装位置。脱硫系统SO2采样点图5脱硫系统SO2采样点安装位置（三）流速在安装时一定要注意安装的位置的直管段长度，不能在弯头、变径处附近安装，否则会因紊流造成测量不准确。不合适位置合适位置CEMS数据分析（一）温度变化：通常脱硫前烟气温度在100℃以上，湿法脱硫后烟气温度在80℃以下。如果脱硫后的温度升高，有可能是脱硫系统未能正常投运，此时SO2浓度应与脱硫前相当。下图假设：脱硫前温度120℃，SO2浓度100ppm；脱硫后温度40℃，SO2浓度10ppm。020406080100120020406080100120140温度SO2浓度CEMS数据分析（二）流速变化：通常流速为零时说明风机停运，可能是停炉了，SO2应为零或很低；风机开启后，流速很快达到正常数值，此时SO2应随即升高，如果不是这样，应检查CEMS设备是否故障或其他原因。下图假设：正常开炉时，流速为10m/s，SO2浓度100ppm。020406080100120024681012流速SO2浓度CEMS数据分析（三）0204060801001200510152025SO2浓度（ppm）氧含量（%）含氧量变化：锅炉燃烧要消耗氧，电厂排放烟气的氧含量通常会低于8%，随着氧含量的升高，SO2的浓度应该降低。当氧含量达到接近21%时，SO2浓度应降到接近零。下图假设：锅炉正常燃烧时，SO2浓度为100ppm。CEMS数据分析（四）实测浓度与折算浓度：但SO2实测浓度不变时，SO2折