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1烟气自动监测系统美国热电公司2第一章Thermo烟气自动监测系统介绍Thermo烟气自动监测系统的选型及设计均建立在易操作、易扩充、高精度及低维护的基础上。系统用零气按一定比例混合稀释烟气后对烟气进行测量。本方法满足美国国家环保局40CF60的规范要求。系统中主要仪器设备包括：1、带有稀释孔的采样探头2、采样管线a、非加热样品传输管线连接探头及仪器间探头控制器的管线为：采样管、校正气管、稀释空气管和真空表管。b、加热样品传输管线。根据现场的实际情况，Thermo公司也可配备加热样品传输管线。3、根据监测项目选择的环境分析仪，安装于特别的仪器柜中：a、Thermo探头控制器b、Thermo43C/43i型SO2分析仪c、Thermo41C/410i型CO2分析仪d、Thermo42C/42i型NOx分析仪e、ThermoXJ6003型数据采集系统4、零气a、零气发生器b、用户自己提供零气35、校准用标准钢瓶气稀释探头连续抽取少量样品气，样品气通过细过滤后经过几秒的时间清除微小尘粒。样品气流速由玻璃音响小孔控制，由于玻璃的膨胀系数低，因此流速精度可控制到2%以内。在实际操作中，稀释空气流经探头且在探头中产生文丘里效应，靠探头中文丘里产生的负压把样品气抽取出来。玻璃小孔控制样品气流量，因此稀释比由稀释空气的压力和玻璃小孔的尺寸来决定。通过选择玻璃小孔的尺寸，稀释比可由12：1到350：1。稀释后的样品气水的含量会降低，根据水的含量在周围环境中不结露为原则选稀释孔和稀释比例。如果选用100：1的稀释孔则意味着样品气中99%的气体是干燥纯净的。稀释后的样品气正好可以用环境分析仪器来测量，这样就保证了测试精度。稀释后的样品气经过样品气管通过200SPC探头控制器输送到各分析仪器中去。校准是通过标准气来完成的。标准气经过校准气管一直输送到探头中稀释孔前。这样标准气和样品气流经同样的路径，保证校准的准确。校准包括用零气和标准气校准。技术规格：烟气温度：达398.9℃探头长度：标准5英尺分析仪器箱的公用设施用电：230V，单相，50Hz,15A压缩空气：0.2SCF/M压缩空气，露点-40F，60PSIC无化学污染物探头的公用设施：不需要数据接口：对每种测定气体都有0—10V的模拟输出电压。响应时间：一般为3—5分钟。飘移（2到24小时的零飘和跨飘）：小于满刻度的2%。相对精度：小于20%。重量及尺寸：总重30磅（取决于长度）探头材质：HastelloyC2376Inconel600,Pyrex玻璃，304不绣钢4第二章Thermo稀释探头A、探头技术稀释探头技术是把少量连续样品气在探头温度下过滤并稀释，然后送入分析仪器进行分析。最佳实现方法是通过文丘里效应进行样品气采样、稀释、并远距离输送。和传统的采样系统相比，该技术具有以下优点：1、由于采样速度低，延长了过滤器的寿命。2、通过把露点降低至周围环境最低温度以下，因而无需加热探头和管线。3、无需在探头上加阀门和用电设施。4、分析仪器不再受到样品气结露的困饶。5、系统中所有部件都可由校正气检验。6、可以使用传统的环境分析仪器，减少对操作者的培训。流经音响小孔的气流特点：对任何小孔，如果其阻力长度和它的直径相比很小，并且其下流向压力比上流向压力小0.46倍的话，流过小孔的流量则和下流向压力无关。流量受到每个气体分子运动速度的限制，即音速。文丘里效应的特点：当抽气真空度大于1/2个大气压时，不需要过多的气流，即可获得稳定的稀释样品气。稀释比：稀释比是由文丘里气流的范围来决定的。5B、详细介绍CEMS系统是在探头顶端烟气温度下进行样品预处理的气体采样监测系统。通过音响小孔把过滤的烟气与干燥零气相混合的方法对样品进行处理。干燥零气在探头处被加热到烟气温度。这个独特的在探头进行稀释的技术，把露点降低到安装地点环境极限温度以下，消除了在采样管线中结露的可能性，因此不再需要加热管线。同时，也解决了普通采样系统中的许多问题。另外，因为没有去除样品气中的水分，整个测量过程是优选的带湿测量。探头所有暴露在烟气中的部分用耐热耐蚀的铁铬镍合金Inconel600（探头顶端）、镍基铁合金HastelloyC276（粗过滤）和Pyrex玻璃（音响小孔）制成。这些材料经过精心的选择，以避免在烟气中被腐蚀。烟气经过一级粗过滤和两级细过滤后，才进入音响小孔。粗过滤是由1/6英寸大的Hastelloy网状屏组成。细过滤是由可更换的石英棉和热处理过的陶瓷材料组成。探头用2英尺的探管和安装法兰安装在烟囱或烟道上。Thermo公司提供的箝压式法兰可在一分钟内完成拧松两个螺栓的拆卸探头任务。一般每一季度需更换石英棉一次。一般抽取烟道气的速率为1—3立方英寸/分钟。相当于抽取1立方码烟道气要用11到33天。如此微小的采样速率大大减少了对采样探头的维护工作。由于烟道气是经干燥空气稀释和加热处理过的，因此样品可直接输送到分析仪器。输送速度大约为输送100英尺用10秒钟。C、安装1、文丘里型探头探头包括四个基本组件a、稀释孔、稀释孔架，稀释喷嘴/热交换器b、不锈钢延伸管c、安装法兰d、管套（1）英文说明书图2是探头稀释处的剖面英文说明书图。样品经过粗过滤后进入稀释孔周围，在稀释孔前装有石英棉，石英棉挤在玻璃室中以增加细过滤效果。根据所需的稀释比例而选定的稀释孔，通过固定螺帽将其固定在稀释喷嘴/热交换器上。零跨校准气直接进入装有稀释孔的玻璃室中。其产生的压力对粗过滤层进行反吹，把粗过滤层上的尘埃反吹回烟囱中，这种技术保证零跨校准的可靠程度。（2）四根1/4英寸的不绣纲延伸管和稀释喷嘴/热交换器连接在一起。这四根延伸管经过安装法兰和聚四氟乙烯管与仪器柜相连。所有连接都必须保证密封良好，以保持系统的真空度和压力。（3）探头上的法兰需和用户提供的法兰相连接。（见附英文说明图3和附英文说明书图4）62、采样管线稀释探头和仪器柜通过四根聚四氟乙烯管相互连接。这四根线包括稀释空气（DA），真空表（VL），稀释后的样品气（DS）和校准气（CL）。其中DA和VL这两根管线可用聚丙烯管线代替。由于样品在探头上稀释，水的含量被降的很低，因此无需把采样管线加热。但是，如果环境温度极低的话，就需要提高稀释倍数或把采样管加热。3、零气探头稀释需要用纯净干燥且连续不断的空气。零气同时又在探头上产生真空效应。零气和样品混合后再通入分析仪器中去。零气可由用户自己提供或由Whatman公司的BalstonCEM零气发生系统产生，但零气必须是干燥的无油的气体，压力在80-100PSIC。BalstonCEM零气发生系统包括初级过滤器，NOx和SO2切割器，空气干燥器，NOx指示器以及湿度过滤器五个部分。4、探头的备件（见英文说明书）。7第三章仪器柜Thermo公司提供19宽的标准仪器柜，仪器柜中包含处理、分析用的所有仪器。气路和电路的走线也在仪器柜中完成。A、外部气路连接外部气路连接包括：1、校准用标准钢瓶气跨1和跨2。2、连接无热除水器、缓冲罐的高压空气。3、CL探头校准气。4、DL探头稀释空气。5、VL真空表。6、DS探头样品气。B、内部气路连接1、外部高压空气和Thermo探头控制器的高压气口连接（HPPort).2、跨1、跨2分别接在探头控制器的跨1和跨2上（Span1port-Span3port)。3、探头的四根管线接到200SPC或200DPC标明的相应端口上。4、探头控制器的样品气输出口：“DSOut”接到各气体分析仪器的样品气入口。5、探头控制器的废气输出口：EXHOut接聚四氟乙烯管通向室外（因为每台仪器都靠内部的泵从探头控制器抽取一定量的样品，因此需要把多余的样品气排出）。C、内部电路连接仪器柜的后部有接线板为分析仪器和数据采集系统提供220V50HZ的电源。无热除水器也可以接到这些接线板上。分析仪器的标准电压输出为0—10VDC，接到数据采集系统的模拟输入端。Thermo探头控制器和数据采集系统一起可以完成周期性定时零点和跨点校准。D、探头控制器探头控制器连接采样探头和分析仪器，它为探头提供稀释气和校准气，为分析仪器提供样品气。控制器主要包括以下几个部分：1、电源8电源开关在前面板上。2、零气和跨气流量计在校准时，流量计显示流经控制器的零气流量和跨气流量，流量计在前面板上。3、真空表在前面板上，测量探头的真空度，正常工作时不能小于13英寸汞柱。4、稀释空气压力表和压力阀在前面板后面，拧开前面板上的螺丝就可以看见。稀释空气压力表和压力阀用来控制稀释空气以获得一定的稀释比。在稀释空气压力阀右边是校准气压力阀和压力表，用来控制校准气的压力。5、模式选择开关在前面板上，标有零气(Zero)、样品气（Sample)、跨气1（spanl）、校跨气2(span2)、反吹和维护等开关。一般情况下，开关设在样品气(Sample)档使系统连续采集分析样品气体。在手动校准时，零气档使系统连续采集零气，可以进行零点的检查和校准；跨气档使系统连续采集标准气,可以进行跨点的检查和校准。在这四个档上，不能用数据采集系统控制自动校准。反吹开关使探头上通入压缩空气对探头前部的粗过滤器进行反吹以清洁粗过滤器。维护开关用于在设备维护时通过仪器后面板接线端子输出一接点信号。在实际操作中，当所有气路连接好后，探头控制器就可以通过设置稀释空气压力来获得一定的稀释比，控制器的零跨校准可通过前面板上的按键控制内部的电磁阀，也可用数据采集器通过后面板的TB2端口来驱动电磁阀。E、其它分析仪器参见相应的操作手册。数据采集系统：参见XJ6003数据采集系统操作手册。9第四章操作A、安装安装前，仔细阅读每台仪器的安装方法。装有稀释孔的探头安装在烟囱/烟道内，延伸管固定在法兰盘上。探头引出的四根条管线连接到仪器柜中的探头控制器上。零气系统正确连接好。正确连接仪器柜所需要的220V/50HZ电源。校准用钢瓶气和探头控制器的跨气口（Span1-2)相连。B、开机接通所有分析仪器的电源。至少进行一个小时的预热。接通高压空气，把探头控制器的稀释空气压力设为40PSI，模式选择开关设在零气位置“ZeroAir”,调整零气压力阀，使零气压力在10—15PSI之间，零气流量表在2SCFH。经过一段时间后，所有分析仪器读数将接近零。打开校准气钢瓶，把压力设为10-15PSI。把探头控制器的模式选择开关从零气设到跨1（Span1)。如果钢瓶中包含所有校准气体，那么每台分析仪器的读数都会增加。如果用三瓶钢瓶气，每瓶中装有一种校准气，那么只有和跨1（Span1)相连的钢瓶气会流入探头，相应气体分析仪器的读数会增加。对于其它仪器的校准，则需把选择开关拨到跨2（Span2)的位置。根据稀释探头的特性，稀释空气压力在40PSI时，稀释空气的流量会相当稳定，因此稀释孔的大小决定稀释比。选择稀释比的大小主要取决于烟气中水的含量。例如：烟气中水的含量15%，稀释空气流量为5000mL,稀释孔为100mL，烟气100mL稀释比=-------------------=---------=0.0232或50/1稀释空气+烟气500mL水在稀释后样气中的含量为15%/50=0.3%含水量0.3%的空气其结露温度为零下8℃。如果环境温度低于此温度的话，就要把稀释孔改为50mL（稀释比为100：1），或者加热采样管线。10校准气的浓度应该选为仪器满量程的80%处。例如：稀释比为100：1烟气原有浓度稀释后浓度50ppmNOx0.5ppm800ppmSO28ppm10%或10,000ppmCO2100ppm42C/42i型NOx分析仪量程设为0—1ppm43C/43i型SO分析仪量程设为0—10ppm41C/410i型CO2分析仪量程设为0—100ppm通过调整仪器本身的放大倍数或者根据需要调整稀释空气的压力（40PSI）来改变稀释比，这样每台分析仪器都能得到正确的校准。11第五章质量保证系统记录一般应包括以下内容：稀释空气压力：探头真空表读数：SO2分析仪设定：零点跨点NO分析仪设定：零点跨点CO2分析仪设定：零点跨点