烟气CEMS介绍

国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核烟气污染源自动监测系统(CEMS)介绍国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核z系统组成z系统安装与验收z系统工作原理z系统质量管理要求z系统运行状态分析国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核CEMS的系统组成国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核1.颗粒物排放浓度监测子系统2.气态污染物排放浓度监测子系统（SO2、NOx、CO、CO2等）3.烟气参数监测子系统（温度、压力、流速/流量、氧含量、湿度等）4.数据采集与处理系统（显示、存储、打印、传输等）国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核„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。国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核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氮设备电除尘器烟道出口锅炉Gypsum水变压器引入口排水口水处理油库过滤墙NOx/O2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国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核CEMS系统工作原理国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：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NOx国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9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数据运算、输出标定控制系统烟气分析主机国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：直接抽取系统国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：直接抽取系统（采样探头）国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾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国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9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。国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9直接抽取系统常见故障：•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.过滤元部件失效国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9稀释抽取系统：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分析测量单元国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9稀释抽取系统：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核„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昀小真空度要求时，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）国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9稀释抽取系统（采样探头）：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9稀释抽取系统：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；国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9稀释抽取系统常见故障：•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•5.零气处理不纯净国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9直接测量法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾气态污染物测量子系统：9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；国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾颗粒物排放浓度监测子系统：方法：‹光学分析方法‹直接测量（不采样）工作原理：9光透射法9后散射法国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核光透射法颗粒物监测仪国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核传感器光源排放源控制单元后散射法颗粒物监测仪国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾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；国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核测量项目测量原理安装位置氧化锆法烟道、抽取磁氧法直接抽取采样氧含量原电池法直接抽取采样皮托管差压法插入式热线法插入式流速超声波法对穿式电容法插入式湿度干湿氧法烟道和抽取热电偶插入式温度热电阻插入式压力压阻感应片直接测量¾烟气参数测量子系统：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾含氧量：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。氧化锆法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾含氧量：氧化锆法国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾含氧量：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。磁氧法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾含氧量：磁压法国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾含氧量：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。原电池法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾流速测量：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。安装时应避开有涡流的位置。测量低压差(ΔP)比较困难(实际测定的昀小压差约为5Pa，能够测量的昀低流速约为2-3m/s)。皮托管法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾流速测量：皮托管法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾流速测量：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。超声波法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾流速测量：超声波法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾流速测量：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昀初的温度，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。热线法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾流速测量：热线法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾湿度测量：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。电容法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核¾湿度测量：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。干湿氧法：国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核CEMS工作原理¾数据采集与处理子系统：9采集各测量子系统的数据和状态参数；9对数据进行显示、计算、存储、统计；9保持与环境监控平台（企业）的数据传输；9通常采用工控机。国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核CEMS系统的安装与验收国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核固定污染源烟气CEMS安装要求一般要求：•位于固定污染源排放控制设备的下游；•不受环境光线和电磁辐射的影响；•排气管道振动幅度尽可能小；•监测位置应避免烟气中水滴和水雾的干扰；•烟道不漏风；•安装烟气CEMS的工作区域必须提供永久性的电源；•便于日常维护，安装位置的采样平台易于人员到达，有足够的空间。当采样平台设置在离地面高度≥5m的位置时，应有通往平台的Z字梯/旋梯/升降梯；•为室外的烟气CEMS装置提供掩蔽所，以便在任何天气条件下不影响烟气CEMS的运行和不损害维修人员的健康，能够安全地进行维护。安装在高空位置的CEMS仪器要采取措施防止发生雷击事故，做好接地，以保证人身安全和仪器的运行安全。国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核固定污染源烟气CEMS安装要求具体要求•应优先选择在垂直管段和烟道负压区域。•测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。对于颗粒物