CEMS连续监测系统基础培训教材

LOGO脱硫CEMS连续监测系统基础知识培训武汉光谷环保科技股份公司安庆分公司LOGO绪论多年来，国家不断加大对环保的投入，尤其是污染源自动监测、监控系统建设迅速发展，取得了长足的进展，在环境管理和总量减排中发挥了应有的作用。国家和环保部颁布了多项相关法律法规、管理制度，如：《主要污染物总量减排监测办法》（国发〔2007〕36号）《污染源自动监控管理办法》（环保总局第28号令）《污染源自动监控设施运行管理办法》（环发〔2008〕6号）以及相应的技术标准和规范。烟气排放连续监测系统（CEMS）分别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和数据采集处理与通讯子系统组成。固定污染源烟气CEMS由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数测量子系统、数据采集、传输与处理子系统等组成。LOGO绪论通过采样和非采样方式，测定烟气中颗粒物浓度、气态污染物浓度，同时测量烟气温度、烟气压力烟气流速或流量、烟气含湿量（或输入烟气含湿量）、烟气氧量（或CO2含量）等参数；计算烟气中污染物浓度和排放量；实现和打印各种参数、图表并通过数据、图文传输系统传输至固定污染源监控系统。为污染物总量减排提供科学依据。CEMS连续监测系统主要测量方式有以下几种：1、直接抽取法：采用专用的加热探头将烟气从烟道中抽取出来，经过伴热管线将温度控制到150度-200度，然后经过预处理系统进行除尘、除水，最后送入气体分析仪进行检测分析。2、稀释抽取法：采用专用的探头采样后用氮气或压缩空气进行稀释经过预处理系统进行除尘、除水，最后送入气体分析仪进行检测分析。3、直接测量法：将分析部件直接安装于烟道上进行检测分析。LOGO分析单元SO2分单元油库排水口引入口水处理过滤墙水O2分析单元CO分析单元NOx/O2分析单元烟道脱氮设备电除尘器脱硫设备LOGO、气态污染物排放浓度监测子系统：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。2、颗粒物排放浓度监测子系统：主要对烟气排放中的烟尘浓度进行测量。3.烟气参数监测子系统：主要对烟气的温度、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。4.数据采集与处理系统：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。LOGO，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NOxLOGO气态污染物测量子系统直接抽取系统：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标定控制系统、数据数据运算、输出烟气分析主机LOGO气态污染物测量子系统直接抽取系统：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。LOGO气态污染物测量子系统直接抽取系统常见故障：采样探头堵塞：滤芯油污、异物等。采样管路漏气：接头、管线划伤等。加热系统失效：伴热线断电、断线等。采样流量降低：探头堵塞、管线漏气等。除水系统：制冷器工作异常等。过滤元部件失效：滤芯脏污、损坏等。LOGO气态污染物测量子系统稀释抽取法：稀释采样探头传输管线样气预处理系统SO2分析测量单元标定控制系统、数据数据运算、输出烟气分析主机NOx分析测量单元LOGO气态污染物测量子系统稀释抽取法：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；LOGO气态污染物测量子系统稀释抽取系统常见故障：采样探头堵塞管路漏气稀释比例不准确采样流量降低零气处理不纯净LOGO气态污染物测量子系统直接测量法：LOGO气态污染物测量子系统直接测量法：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；LOGO可编程控制器性能：数据采集数据运算烟气预处理程控现场仪表供电LOGO连续监测系统烟气采样预处理单元性能：烟气除尘烟气除水保障进入分析仪烟气达到洁净指标LOGO气体分析仪性能：可连续测量SO2、NOX、O2等气体浓度分析多个组份。多路4-20mA模拟输出及继电器接点输出。自动标定、故障自诊断通讯功能。精度高、稳定性好。菜单式操作、液晶显示。ppm或mg/m3可以转换。极短的预热时间：5分钟操作简单、快速设定和运行方便。使用空气自动标定仪器零点（5%CO2必须用N2标定零点）LOGO颗粒物排放浓度监测子系统颗粒物测量子系统：采用方法：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。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，出场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；LOGO烟气参数测量子系统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、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LOGO烟气参数测量子系统含氧量：氧化锆法：氧化锆分析仪测量O2依据的原理：利用ZrO2在高温（600℃）时的电解催化作用，形成烟气一侧的电极和与含有O2的参考气体（通常为空气）接触的参考电极产生电位的不同，从而测量出烟气中氧气浓度。探头使用寿命：1～2年。氧化锆分析仪测量的是湿基氧的浓度，计算干基浓度时，必须知道水蒸汽的含量，进行转换。LOGO烟气参数测量子系统磁氧法：顺磁氧分析仪是利用氧气的顺磁性的特性测量O2浓度。氧气分子是顺磁性的，能够利用这种特性影响样品气体在分析仪中的流动方式，通常采用磁压法、热磁法、磁力矩法。它作为抽取系统的一个部件安装在气态污染物分析机柜内，共用系统的除尘、除湿系统。因为经过除湿后进行测量，因此它测量的是干基气体的O2浓度。LOGO烟气参数测量子系统原电池法：原电池式氧传感器由两个金属电极、电解质、扩散透气膜和外壳组成，两个金属电极中Ag为工作电极，Pb为对电极。传感器工作时O2通过扩散透气膜进入传感器，在工作电极上发生电化学反应，电池产生的电流正比于样品中的含氧量，通过这个原理测量烟气中的含氧量。传感器使用寿命：6～18个月。它作为抽取系统的一个部件安装在气态污染物分析机柜内，共用系统的除尘、除湿系统。因为经过除湿后进行测量，因此它测量的是干基气体的O2浓度。LOGO烟气参数测量子系统流速测量：皮托管法：皮托管由两根相同的金属管并联组成，测量端有方向相反的两个开口，一根管面正对气体流动方向测量全压，另一根管平行于气流或背向气流测量静压。皮托管两管连接微压传感器并且连接放大器，测得的压差由微压传感器测得，经放大调制，输出电压与S型皮托管测得压差成比例关系。保持皮托管正对气流测孔表面的清洁是保证准确测量烟气流速的重要条件，需要采用高压反吹技术定期反吹皮托管。安装时应开有涡流的位置。测量低压差(P)比较困难(实际测定的最小压差约为5Pa，能够测量的最低流速约为2-3m/s)。LOGO烟气参数测量子系统超声波法：在流体中设置两个超声波传感器，他们既可发射超声波又可以接收超声波，一个装在管道的上游，一个装在下游，通过超声波在流体中顺流和逆流方向传播时间差来计算出流速在烟气流速。连续监测中，在烟道或烟囱两侧各安装一个发射/接收器组成超声波流速连续测量系统，典型的角度为30～60°。超声波技术能够测量低至0.03m/s的气流流速。安装时应避开有涡流的位置。LOGO烟气参数测量子系统热线法：热平衡法流速测量仪是通过把加热体的热传输给流动的烟气进行工作的。气体借热空气对流从探头带走热，并导致探头冷却。气流流经探头的速度越快，探头冷却得越快。供给更多的电量维持传感器最初的温度，对于加热丝类型的传感器，气体的质量流量正比于供电量。水滴将引起热传感系统的测量误差。防止探头腐蚀和灰尘附着。LOGO烟气参数测量子系统湿度测量：电容法：采用电容式传感器，探头直接插入烟道中，探头周围采用特制的过滤器进行保护。采用薄膜电容和PT100电阻组合专门设计的湿度传感器，利用水分的变化和电容值变化之间的关系直接测量水气分压，利用PT100测量温度，可以准确测量高温烟气的水分含量，并专门根据CEMS烟气特点计算出体积百分比浓度ppmv。直接插入式测量，探头需要特殊防护。LOGO烟气参数测量子系统干湿氧法：通常利用插入式氧化锆探头直接测量烟道中的湿态氧含量，利用完全利用抽取法将烟气抽取后降温除湿，测量出干态氧含量，经计算后得出烟气湿度。XSW=1-X`O2/XO2式中：X`O2—湿烟气中氧的体积百分数，%XO2——干烟气中氧的体积百分数，%两台测氧仪器漂移不一致导致误差叠加。LOGO湿度测量：电容法：采用电容式传感器，探头直接插入烟道中，探头周围采用特制的过滤器进行保护。采用薄膜电容