烟气排放连续监测系统件

重庆精本科技发展有限公司烟气排放连续监测系统（CEMS)李强2014年3月烟气排放连续监测系统(CEMS)◆概述、组成、作用◆类型和使用的测量方法◆净化厂烟气分析仪测量原理、结构◆分析仪开停机及日常维护事项◆烟气流量、颗粒物及污染物排放浓度、排放量的计算◆大气污染物排放标准烟气排放连续监测系统重庆精本科技◆CEMS是英文ContinuousEmissionMonitoringSystem的缩写，意思是固定污染源排放连续监测系统，我国称之为烟气排放连续监测系统。是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物浓度及排放总量进行连续监测并将信息实时传输到环境主管部门的装置。◆烟气污染物主要是烟尘颗粒物、SO2和NOx。烟气中的颗粒物大量排入大气，造成空气污浊，使人的可视范围变窄，影响景观效果和人的心情，甚至使交通事故增加。粒径小于10µm的颗粒物为可吸入颗粒物，吸入人体后导致喘息性支气管炎、慢性支气管炎、肺功能下降等疾病，严重危害人体健康。1、CEMS的概述一、烟气排放连续监测系统（CEMS)的概述、组成、作用重庆精本科技◆烟气中的SO2、NOx大量排入大气，与大气中的H2O、O2发生反应，会生成硫酸、硝酸分子，是形成酸雨的主要原因。酸雨破坏了生态平衡系统，造成土壤酸化，营养成分流失，森林破坏，湖泊酸化，鱼类减少，重金属溶出，危害十分严重。◆大气污染物的主要来源是火电厂，其次是钢铁厂、水泥厂、各种化工厂等。治理大气污染，减少污染物的排放是一项系统性工程。近年来，国家环保部门对大气污染的治理越来越重视，要求火电厂锅炉、民用和工业锅炉、工业炉窑、市政垃圾焚烧炉、危险废物焚烧炉等固定污染源烟气排放装置必须建立烟气排放连续监测系统，对烟气中的颗粒物浓度、气态污染物浓度和排放率进行连续、实时的跟踪监测，并将监测数据传输到环保部门。因此，可以说，CEMS由烟气排放在线监测系统和排污计量系统两大部分组成。、CEMS的组成◆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四部分组成。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、压力、流速或流量、含湿量（或输入烟气含湿量）、氧量等参数，计算烟气中污染物浓度和排放量。显示或打印各种参数、图表，并通过数据、图文传输系统传输至DCS和环保部门污染源监控系统。◆CEMS的组成示意图如下:◆CEMS的作用，不仅仅是被动地提供排放数据，而是根据CEMS提供的数据控制装置操作，使其符合排放标准。装置操作人员和工程师可以根据排放数据的连续记录优化工艺和设备操作，使装置的排放持续保持在法律规定的限值之内，同时降低运行成本，节能降耗。◆CEMS另外一个作用是为环保部门提供监测数据，包括污染物浓度和排放量。重庆精本科技、CEMS的作用二、CEMS的类型和使用的测量方法、CEMS的类型见下图：重庆精本科技（1）抽取采样系统抽取采样系统是将烟气从烟道中抽取出来，然后传送到分析仪进行测量。抽取采样系统有源级抽取采样和稀释抽取采样。■①源级抽取采样是直接从烟道中抽取样品，过滤颗粒物后送至分析仪。其中有热/湿系统和冷/干系统两种类型。◆热/湿系统是样气经加热管线直接传输给分析仪，提供给分析仪的是未经降温除水的热、湿样品。这种系统适用于被测气体易溶于水或需测量污染物的水分浓度。◆冷/干系统是在样品进入分析仪之前将样品温度降低到环境温度并除去水分，经过处理后的样品是冷的和干的。我国目前大多采用冷/干采样系统。■②稀释抽取采样是将烟道中样气稀释后送至分析仪进行测量。分为烟囱内稀释和烟囱外稀释两种类型。普光净化厂的烟气监测系统采用的是源级抽取采样冷/干系统。烟气经过滤器过滤、伴热送至分析仪预处理单元，在预处理单元降温除水除尘后送至分析仪。其取样示意图如下。抽取采样法示意图采样器的电气控制或蒸汽伴热多组分分析仪表，采样预处理单元，数据处理单元（DAS)辅助控制单元采样探头重庆精本科技•可以进行多组分气体的测量分析•可以很容易的增加测量气体的组分，有利于后期改造•不受烟道内温度的限制•很方便和很安全的对设备进行维护保养•对于多组分的测量分析价格相对低廉•很容易和烟气监测的其他测量仪器共享数据平台•采用脱去烟气水分的干基测量法，符合现有法规的要求抽取采样法的优点重庆精本科技重庆精本科技•需要伴热管线•需要采样预处理单元（包括采样泵）抽取采样法的缺点重庆精本科技重庆精本科技（2）原位测量系统原位测量系统主要由一台仪器构成，测量方法是用某种类型的传感器探头直接测量烟道中的烟气，检测光束穿过烟道后光强的减弱而得到测量结果。原位式分析仪有点测量式和线测量式。点测量式分析仪由安装在测量探头端部的光学式或电化学式传感器构成，探头插入烟道中测量。线测量式分析仪沿一条横穿烟道的直线或沿烟囱的直径进行测量，是一种“横穿烟道”的气体分析仪，光线穿过烟气时发生吸收或散射作用，从而获得污染物的浓度测量值。它有单光程和双光程两种形式。◆单光程是光线从烟囱一侧的发射器射出，到达烟囱另一侧的检测器，光线仅一次穿越烟道。◆双光程是发射器和检测器位于烟囱的同一侧，发出的光线被对面的反射镜反射回来，光线两次穿越烟道。净化厂动力站的烟尘浓度计就是这种双光程的原位测量分析仪。（3）遥测系统遥测系统就是隔着大气就能测量烟气的一种感测仪器。有主动式和被动式两种。主动式通过射向烟囱的光束探测排放物浓度，被动式则感测来自烟囱排放物“热”分子的光辐射。（4）参数监测系统参数监测系统是通过测量烟气的温度、压力、流量等参数来替代排放测量数据。它不需要分析仪，只需常用的热电偶、压力变送器、流量计等传感元件来进行测量。这是一种间接的监测烟气排放的方法。美国大多采用这种监测方法。重庆精本科技、CEMS中使用的测量方法◆CEMS中使用的测量方法有吸收光谱法（红外和紫外吸收光谱法）、发光法（荧光法和化学发光法）、电化学分析法、顺磁性法等方法。◆净化厂烟气SO2的分析是采用紫外吸收光谱法，NOX是采用红外吸收光谱法，联合装置烟气中O2是用电化学分析法，动力站烟气中O2是用顺磁性分析法。服务项目--普光项目重庆精本科技三、净化厂烟气分析仪的测量原理、结构（一）烟气污染物分析仪烟气污染物分析仪有监测SO2和NOX浓度的气态污染物分析仪和监测颗粒物浓度的烟尘浓度计。下面分别介绍这两种分析仪的原理和结构。1、气态污染物分析仪原理净化厂气态污染物分析仪使用的是罗斯蒙特的X-STREAMX2GP-UVEO2（联合装置）和X-STREAMX2GP-UVIRPO2（动力站）两种型号的分析仪。这两种型号分析仪的区别是：X-STREAMX2GP-UVEO2（联合装置）只测SO2和O2，而X-STREAMX2GP-UVIRPO2（动力站）除测SO2和O2外，还测定NOX浓度。且两种型号测O2的方法不一样，X-STREAMX2GP-UVEO2测O2是用电化学法进行测量，X-STREAMX2GP-UVIRPO2测O2是用顺磁性法进行测量。下面分别介绍其检测原理。普光项目DCS总貌紫外吸收光谱法，是基于SO2对紫外光谱有选择性吸收，其特征吸收波长是280nm。当原始紫外光I0通过测量池时，样气中的被测组分SO2吸收280nm波长处的紫外光谱，吸收后经单色滤光片滤波，然后通过光电二极管检测器检测，该检测信号通过对数放大器转换为吸光率，吸光率与样气中被测SO2的浓度成正比。其吸收原理符合朗伯-比尔定律A=ε×L×CT=I/I0A=-logT=-log(I/I0)A-吸光率ε-摩尔吸光系数L-光路长度C-样气浓度T-透光率I0-原始光强度I-透过测量池后光的强度（1）SO2检测原理——紫外吸收光谱法控制系统重庆精本科技(2)NOx检测原理——红外吸收光谱法动力站NOX的测量，将NO2经转化炉转化为NO后用红外吸收光谱法进行测量。NO红外吸收光谱法，是基于NO对红外光谱有选择性吸收，其特征吸收波长是500µm附近光谱带。当原始红外光I0通过测量池时，样气中的被测组分NO吸收500µm附近的特征吸收光谱带，吸收后经干涉滤光片滤波，然后通过微流量检测器检测，该检测信号通过对数放大器转换为吸光率，吸光率与样气中被测NO的浓度成正比。其吸收原理符合朗伯-比尔定律A=ε×L×CT=I/I0A=-logT=-log(I/I0)A-吸光率ε-摩尔吸光系数L-光路长度C-样气浓度T-透光率I0-原始光强度I-透过测量池后光的强度控制系统重庆精本科技(3)O2检测原理——电化学法和顺磁性法①联合装置O2的测量，是用燃料电池式电化学法原理。它使用酸性液体燃料电池氧传感器，其原理结构图见下：控制系统重庆精本科技控制系统重庆精本科技生产装置重庆精本科技该酸性液体燃料电池由金阴极+铅阳极+醋酸电解液组成。电极反应如下：金阴极：O2+2H2O+4e－→4OH－铅阳极：2Pb+4OH－→2PbO+2H2O+4e－电池综合反应：O2+2Pb→2PbO被测气体经过PTFE(聚四氟乙烯）参透膜进入燃料电池，气样中的氧在电池中进行上述的氧化还原反应，外接电路形成电流，输出的电流与氧的浓度成正比。此电流信号通过测量电阻和热敏电阻转化为电压信号，经前置放大器放后送入微处理器进行处理，然后以4～20mA电流信号输出。该燃料电池中的铅（Pb)在反应中不断变成氧化铅，直至铅电极耗尽为止，就象某些燃料不断氧化燃尽一样。因此该液体燃料电池具有一定的寿命。铅阳极消耗完，电池寿命就终结。且所测氧浓度越大，阳极消耗越多，电池寿命就越短。电池一旦达到寿命，读数锐减至零，此时必须更换新电池。生产装置重庆精本科技②动力站O2的测量，是运用氧的顺磁性原理。该仪器是根据氧的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高顺磁特性的原理制成的一类氧分析仪器。它使用磁力机械式氧分析器，其检测器结构和原理图如下：生产装置重庆精本科技重庆精本科技如上图，密闭气室中装有两对不均匀磁场，磁场强度相反。两个空心球置于两对磁极的间隙中。空心球之间通过连杆连接在一起，形状类似哑铃。连杆用弹性金属带固定在气室壳体上，哑铃只能以金属带为轴转动而不能上下移动。在连杆与金属带交点处装有一平面反射镜。被测气体由入口进入气室后，两个空心球就被样气所包围。当被测气体中有氧存在时，氧分子受磁场吸引，沿磁场强度梯度方向形成氧分压差，其大小随氧含量不同而不同，该压力差驱动空心球移动，于是哑铃偏转一个角度，偏转角度的大小，就反映了被测气体中氧含量的多少。对哑铃偏转角度的测量，采用光电系统来完成。如上图，光源发出的光投射到平面反射镜上，反射镜再