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煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

編輯:超聲波氣象站?發(fā)布時(shí)間:2020-05-21
    歡迎您使用我公司固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng),固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)英文名稱“Continuous Emission Monitoring System”,簡稱“CEMS”。本方案中包含了系統(tǒng)詳細(xì)介紹、操作指南以及相關(guān)說明。為了您能方便及充分地了解和使用系統(tǒng)的功能,敬請仔細(xì)閱讀。
 
    我公司固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由采樣探頭、粉塵儀、溫壓流一體監(jiān)測儀、分析機(jī)柜、標(biāo)準(zhǔn)樣氣、管線等組成。其中采樣探頭、粉塵儀、溫壓流探頭安裝于監(jiān)測點(diǎn)(煙道或煙囪),分析機(jī)柜安放于室內(nèi)。樣氣通過采樣探頭、伴熱管線進(jìn)入分析機(jī)柜,經(jīng)由分析機(jī)柜內(nèi)的預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)入煙氣分析儀,測量SO2、NOX、氧含量等參數(shù);粉塵儀用于測量粉塵濃度,溫壓流一體監(jiān)測儀用于測量溫度、壓力、流速,測量信號(hào)通過電纜傳輸至分析機(jī)柜內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng);置于分析機(jī)柜內(nèi)部的工控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、歷史數(shù)據(jù)查詢、圖形數(shù)據(jù)分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能。標(biāo)準(zhǔn)氣體用于校準(zhǔn)分析儀表。

一、采樣探頭

采樣探頭包括采樣探桿、采樣腔、加熱裝置、溫控裝置、探頭濾芯、主體機(jī)殼等,避免出現(xiàn)冷凝,確保樣氣正常進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)。
采樣探頭特點(diǎn):
1、采用加熱自動(dòng)調(diào)節(jié)單元,加熱溫度維持至150℃左右,避免冷凝。
2、探頭濾芯采用2um氣孔的鎳鈦合金,有效去除樣氣中的煙塵。
3、探頭具備反吹功能,通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反吹,較大限度克服阻塞問題,減少維護(hù)量。
4、與煙氣接觸部分、法蘭等均采用316L不銹鋼材質(zhì),避免長時(shí)間使用后帶來的材質(zhì)腐蝕、測量誤差等問題。
5、探頭主體機(jī)殼部分采用烤漆處理。

二、煙氣伴熱管

煙氣伴熱管連接采樣探頭和預(yù)處理系統(tǒng),是由兩組耐腐高性能四氟乙烯導(dǎo)管輔以高溫恒功率電熱帶以及補(bǔ)償線纜組成內(nèi)芯,外加進(jìn)口原料保溫層,較后敷以聚乙烯(PE)保護(hù)外套復(fù)合而成。采樣管內(nèi)溫度控制在120℃左右,使得煙氣中水含量以蒸氣狀態(tài)存在,防止水結(jié)露與SO2生成酸。

三、預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)包括氣體冷凝器、細(xì)過濾組合、疏水過濾器、蠕動(dòng)泵、調(diào)節(jié)閥等,完成樣氣的除塵、除水,保證干凈、流量穩(wěn)定的樣氣進(jìn)去氣體分析儀,確保分析儀器的準(zhǔn)確性和可靠性。
預(yù)處理系統(tǒng)流程:
樣氣進(jìn)入機(jī)柜時(shí)經(jīng)過一個(gè)截止閥,通常截止閥是打開狀態(tài),當(dāng)吹掃時(shí),截止閥關(guān)閉,防止吹掃氣進(jìn)入機(jī)柜,保護(hù)預(yù)處理系統(tǒng);然后進(jìn)入制冷器除去濕氣,冷凝液集結(jié)在制冷器的下方,通過排液蠕動(dòng)泵排除;接著氣體經(jīng)過一個(gè)保護(hù)過濾器除塵;然后經(jīng)過一個(gè)兩位一通電磁閥,自動(dòng)校零時(shí)潔凈的空氣通過此閥,經(jīng)取樣泵采出,對分析儀零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn);接著氣體進(jìn)入二級制冷器進(jìn)一步除濕,除濕后的氣體通過取樣泵,然后通過一個(gè)手動(dòng)三通閥,通過它注入標(biāo)準(zhǔn)氣來校準(zhǔn)儀表量程,再經(jīng)過阻水過濾器對樣氣進(jìn)一步除水,較后進(jìn)入分析儀。
預(yù)處理系統(tǒng)特點(diǎn):
1、 預(yù)處理系統(tǒng)置于分析機(jī)柜內(nèi)部,布局合理美觀,預(yù)留空間大,便于檢修。
2、 兩級制冷器,增強(qiáng)制冷效果,有效排除樣氣中的水分。
3、 兩級細(xì)過濾組合,增強(qiáng)樣氣凈化效果。
4、 兩個(gè)蠕動(dòng)泵,樣氣水分較重時(shí)確保排水效果。
5、 增加疏水過濾器,增強(qiáng)對分析儀的防護(hù)。

四、SO2、NOx測量單元

氣體分析儀的工作原理基于朗伯-比爾定律,其分析方法屬于紫外吸收光譜法。分析儀的測量單元,由光源、氣體室、光纖和光譜儀(含光闌、全息光柵、線陣檢測器)等組件構(gòu)成。
 
分析儀光電原理示意圖
光源發(fā)出的紫外光經(jīng)光學(xué)視窗進(jìn)入氣體室,被流經(jīng)氣體室的被測樣氣所吸收,攜帶被測樣氣吸收信息的光經(jīng)透鏡匯聚后耦合入光纖,經(jīng)光纖傳輸送入光譜儀進(jìn)行分光處理,即可得到氣體的吸收光譜。
通過對光譜進(jìn)行差分分析,并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法,可以得出氣體中相關(guān)組分的濃度。
1、技術(shù)特點(diǎn)
● 采用紫外光譜分析技術(shù),排除了交叉干擾,可同時(shí)測量多種氣體的濃度;
● 采用差分吸收光譜算法,消除了煙塵、水分、光源變化等影響因素,保證了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性;
● 利用氣體在不同波段的吸收強(qiáng)弱不同,可實(shí)現(xiàn)量程切換,動(dòng)態(tài)范圍大;
● 光源、測量室、光譜儀之間采用光纖連接,無運(yùn)動(dòng)部件,可靠性好、安裝維護(hù)方便;
● 采用脈沖氙燈光源,壽命超過五年,無需預(yù)熱時(shí)間,穩(wěn)定性好;
● 每天自動(dòng)進(jìn)行儀器校正,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可靠性;
● 具有故障、斷電和檢測數(shù)據(jù)超標(biāo)等異常等情況下的自動(dòng)報(bào)警及記錄功能; 
● 觸摸屏顯示,操作簡單方便,界面友好。

五、氧含量測量單元

測量方法:電化學(xué)法
較大量程:(0~25)%
輸出信號(hào)分辨率:<輸出信號(hào)范圍的0.2%
重復(fù)性:≤0.05%O2
偏差:在有自動(dòng)標(biāo)定的情況,可以忽略;在無自動(dòng)標(biāo)定的情況下,暴露于空氣中1年的典型值是1%O2/年

六、粉塵測量單元

采用激光背散射原理,分辨率高,可適用于低濃度排放的監(jiān)測要求,也可適用與高濃度排放的監(jiān)測;結(jié)構(gòu)上采用單端安裝,無需光路對中,不怕煙道的機(jī)械振動(dòng)及煙氣溫度不均造成的折射率不均引起的光束擺動(dòng);儀器設(shè)計(jì)過程較大限度地降低現(xiàn)場安裝的復(fù)雜度,安裝維護(hù)極其簡單,較大限度地減少由于現(xiàn)場安裝調(diào)試帶來的諸多問題;采用標(biāo)準(zhǔn)4-20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,連接方便;儀器整體功耗非常小,大約5W左右;校準(zhǔn)器就地放置,避免混淆及丟失;非點(diǎn)測量,具有較大的取樣區(qū),可適用各種直徑煙囪的使用。
粉塵儀包括激光光源及功率控制單元、光電傳感與小信號(hào)預(yù)處理單元、散射光接收單元、顯示與輸入單元、輸出驅(qū)動(dòng)單元、主控單元。激光器發(fā)出的650nm束以一個(gè)微小的角度射入排放源,激光束與煙塵粒子作用產(chǎn)生散射光,背向散射光通過接受系統(tǒng)進(jìn)入傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)進(jìn)行處理。電路部分實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、激光束的調(diào)制、信號(hào)放大、解調(diào)、光源的功率控制、V/I轉(zhuǎn)換功能。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成包括主機(jī)及校準(zhǔn)系統(tǒng)、吹掃系統(tǒng)、連接附件及防雨箱。

 系統(tǒng)原理圖
1、技術(shù)特點(diǎn)
● 采用激光背散射原理,不怕煙道的機(jī)械振動(dòng)及煙氣溫度不均造成的折射率不均造成的光束擺動(dòng)。
● 單端安裝,無需光路對中。
● 激光束經(jīng)過調(diào)制后,使得系統(tǒng)的抗干擾能力得以大幅度提升。
● 儀器設(shè)計(jì)貫徹“無工具”現(xiàn)場安裝的思路,較大限度地降低現(xiàn)場安裝的復(fù)雜度。
● 采用標(biāo)準(zhǔn)(4-20)mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,連接方便。
● 儀器整體功耗非常小,大約5w左右。

七、溫壓流測量單元

1、流速

測量原理: 皮托管
測量范圍:0~40m/s。              
測量精度:≤±2%F.S.
輸入電壓:220VDC
輸出電流:兩線制4~20mA

2、溫度

測量原理:溫度傳感器

測量范圍:0~150℃。(標(biāo)準(zhǔn)量程:0-400℃)
測量精度:±0.5%
輸入電壓:220VDC
輸出電流:兩線制4~20mA

3壓力

測量原理:壓力傳感器
測量范圍:-1~1Kpa。(標(biāo)準(zhǔn)量程-10kPa- +10kPa)
測量精度:±0.5%
輸入電壓:220VDC
輸出電流:兩線制4~20mA

八 、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)用來獲取和處理來自各分析儀傳輸來的數(shù)據(jù),并進(jìn)行實(shí)時(shí)而有效的控制和處理,具有高可靠性和高穩(wěn)定性,該系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器(PLC)和數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)。
PLC是CEMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制單元。與常規(guī)的控制方式不同,PLC提供了更為豐富的功能和更高的可靠性、擴(kuò)展能力。在CEMS系統(tǒng)中, PLC提供了各種模擬量數(shù)字量的輸入輸出信號(hào),并通過軟件進(jìn)行深度處理,PLC提供了24小時(shí)的記錄接口系統(tǒng),可以將加工過的數(shù)據(jù)傳輸給DAS,其控制指令通過DAS激活。
數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、圖形數(shù)據(jù)分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸、控制校準(zhǔn)、反吹等功能。

 
1、實(shí)時(shí)顯示界面
 
2、參數(shù)設(shè)置界面
 
 
3、實(shí)時(shí)曲線界面
 
4、歷史數(shù)據(jù)界面
  
5、報(bào)表菜單界面
 
6、運(yùn)行記錄界面
  
7、計(jì)算公式界面
 
8、 通訊協(xié)議界面
   
第三章 系統(tǒng)安裝

一、系統(tǒng)安裝要求

1、監(jiān)測點(diǎn)選擇要求
監(jiān)測點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑,和距上述部件上游方向不小于2倍直徑處。對矩形煙道,其當(dāng)量直徑D=2AB/(A+B),式中A、B為邊長。如果不能達(dá)到這樣的條件,以采樣管安裝孔為界按距離入口2/3,距離出口1/3的比率安裝。也可安裝在煙氣總排放的垂直煙囪上,一般安裝在煙囪總高度距地面的三分之一處(磚煙囪),但以安裝在煙氣排放氣流平穩(wěn)處為主。
具體要求應(yīng)滿足HJ/T75-2017 固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中第6條要求以及HJ/T76-2017 固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)要求及監(jiān)測方法中第6條要求。概述如下:
1) 位于固定污染源排放控制設(shè)備下游。
2) 人員易于到達(dá),有足夠空間。當(dāng)平臺(tái)高度>5m時(shí),應(yīng)提供Z梯/旋梯/升降梯。
3) 應(yīng)優(yōu)先選擇垂直管段和煙道負(fù)壓區(qū)。
4) 監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。
5) 每臺(tái)固定污染源排放設(shè)備應(yīng)安裝一套煙氣CEMS。
6) 若一個(gè)固定污染源排氣先通過多個(gè)煙道后進(jìn)入該固定污染源總排放口時(shí),應(yīng)盡可能將煙氣CEMS安裝在總排放口上。
7) 點(diǎn)測量CEMS的監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)離煙道壁的距離大于煙道直徑的30%,且不小1m,位于或接近煙道截面積的矩心區(qū)。
2、安裝平臺(tái)準(zhǔn)備
1) 檢修平臺(tái)一般按400kg/m2等效均布荷載設(shè)計(jì),大于此值時(shí)應(yīng)按實(shí)際要求或相鄰的樓面荷載系數(shù)設(shè)計(jì)。
2) 鋼平臺(tái)的其他構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。
3) 平臺(tái)采用機(jī)械性能高于于A3F的鋼材制作。
4) 平臺(tái)一切敞開的邊緣均應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)欄桿。防護(hù)欄桿的設(shè)計(jì)應(yīng)符          GB 4053.3-83《固定式工業(yè)防護(hù)欄桿》的要求。
5) 平臺(tái)鋪板應(yīng)采用大于4mm厚的經(jīng)防滑處理的鋼板或者采用Φ16的圓鋼制作踏棍,考慮雨天,平臺(tái)不得積水。
6) 平臺(tái)應(yīng)安裝在牢固可靠的支撐結(jié)構(gòu)上,并與其剛性連接;梯間平臺(tái)不得懸掛在梯段上。
7) 平臺(tái)全部采用焊接,焊接要求應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》。
8) 平臺(tái)鋼梁應(yīng)平直,鋪板應(yīng)平整,不得有斜扭、翹曲等缺陷。
9) 制成后的平臺(tái)應(yīng)涂防銹漆和面漆。
10)平臺(tái)外邊緣到煙囪外壁的距離不得小于1200mm。

1) 防護(hù)欄桿的高度不得低于1200mm。
2) 欄桿的全部構(gòu)件采用性能不低于Q235-A·F的鋼材制造。
3) 欄桿的結(jié)構(gòu)宜采用焊接,焊接的要求應(yīng)符合GBJ 205的技術(shù)規(guī)定。
4) 扶手宜采用外徑Φ33.5~50mm的鋼管,立柱宜采用大于等于50×50×4角鋼或Φ33.5~50mm的鋼管,立柱間隙宜為1200mm(外直徑)。
5) 橫桿采用大于等于25×4扁鋼或Φ16的圓鋼。橫桿與上、下構(gòu)件的凈距離小于等于380mm。
6) 擋板宜采用大于等于100×2扁鋼制造。如果平臺(tái)設(shè)有滿足擋板功能及強(qiáng)度要求的其他結(jié)構(gòu)邊沿時(shí),允許不另設(shè)擋板。
7) 室外欄桿、擋板與平臺(tái)間隙為10~20mm,室內(nèi)不留間隙。
8) 所有結(jié)構(gòu)表面應(yīng)光滑、無毛刺,安裝后不應(yīng)有歪斜、扭曲、變形及其他缺陷。
9) 欄桿表面必須認(rèn)真除銹,并做防腐涂裝。
10)欄桿的設(shè)計(jì),必須保證其扶手所能承受水平方向垂直施加的載荷大于等于
500N/m。
3、監(jiān)測室的準(zhǔn)備  
3.1、監(jiān)測室要求
1)監(jiān)測室尺寸不低于3000mm(長)×3000mm(寬)×3000mm(高),門尺寸不低于1000mm(寬)×2200mm(高)。
2) 監(jiān)測室設(shè)有窗戶,尺寸不低于1500mm(寬)×1000mm(高)。
3) 儀器室內(nèi)配置配電箱一個(gè),配220V/8KW交流電源,配1個(gè)總空開(40A),2個(gè)20A空開,1個(gè)10A空開,空開必須有獨(dú)立接地。
4) 監(jiān)測室內(nèi)須設(shè)有照明系統(tǒng),配備冷暖空調(diào),保證室內(nèi)溫度在20℃~30℃,濕度保持在90%以下,無震動(dòng)。
5) 監(jiān)測室內(nèi)須配備除水除油氣源,氣源壓力達(dá)到0.4~0.8Mp。
6) 監(jiān)測室內(nèi)距地面高度2500mm處,為煙氣伴熱管和電纜管路等開孔鋪設(shè)橋架,橋架尺寸為100mm(寬)×50mm(高),機(jī)柜背面墻壁靠近地面位置開一Ф30mm孔,用于排放廢氣廢水。
7) 監(jiān)測室做好防漏、防雷工作,地面做好防潮、防塵工作,提供良好可靠接地點(diǎn),接地電阻小于4Ω。
8) 監(jiān)測室地面須比室外地面高10cm,以免雨水倒灌,同時(shí)應(yīng)使用角度較小的坡道,以便搬運(yùn)機(jī)柜。

二、系統(tǒng)的安裝

1、監(jiān)測孔開孔
    監(jiān)測孔共四個(gè)(以測量:SO2、NOX、氧含量、溫度、壓力、流速、粉塵濃度為準(zhǔn)),其中采樣孔一個(gè),溫壓流監(jiān)測孔一個(gè),粉塵濃度監(jiān)測孔一個(gè),手工比對監(jiān)測孔一個(gè)。 
監(jiān)測孔說明:
1)孔1為粉塵濃度監(jiān)測孔,孔2為采樣孔,孔3為手工比對監(jiān)測孔,孔4為溫壓流監(jiān)測孔。
2) 各孔尺寸均為Ф75mm。
3) 孔2開孔時(shí)應(yīng)由外至內(nèi)斜向下開孔,傾斜角度為20°,其余孔均垂直于煙囪壁開孔。
4) 孔3、孔4位于氣流上游,在一個(gè)水平層面;孔1、孔2在一個(gè)水平層面,兩層面相距500mm。
5) 孔3開孔后須配備法蘭密封端,手工比對時(shí)開啟,平時(shí)密封。
2、法蘭安裝
對于鋼結(jié)構(gòu)的煙囪(煙道),法蘭可直接焊接到煙囪(煙道)上;對于磚混或水泥結(jié)構(gòu)的煙囪(煙道),法蘭通過膨脹螺栓安裝。
3、采樣探頭、皮托管、粉塵儀安裝
采樣探頭、皮托管、粉塵儀均通過螺栓連接到法蘭上,緊固螺栓即可。
4、管路、線纜鋪設(shè)
1)選擇由監(jiān)測平臺(tái)至監(jiān)測室較短距離鋪設(shè),杜絕出現(xiàn)架空線無防護(hù)的走線方式。
2) 遠(yuǎn)離高壓、強(qiáng)電、強(qiáng)磁、避雷器等。
3) 電纜在室外不得裸露,須放置到橋架、金屬管或PVC管內(nèi),管的較小直徑不小于Φ25。
4) 煙氣伴熱管不得出現(xiàn)死彎、U型彎現(xiàn)象,從機(jī)柜上方近方進(jìn)入機(jī)柜,走線過程中須定點(diǎn)緊固,避免出現(xiàn)磨損。


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