喜倍科技紫外煙氣分析儀在CEMS脫硫脫硝連續在線監測應用
一次儀表安裝位置：煙道，具體位置現場定；所有安裝在煙囪內或煙囪上的或者提供煙氣氣路通道的CEMS系統部件（包括氣路管）均采用耐腐蝕材料組成。
4、CEMS系統詳述
4.1 系統組成
我公司提供的CEMS系統是針對污染源煙氣，用工業型儀器對其NOX、CO2、CO、SO2、O2含量、煙氣流量、煙氣顆粒物、煙氣溫度、煙氣濕度等進行連續測量，CEMS系統由以下四部分組成。
1）煙氣成份連續監測系統
2）顆粒物濃度檢測系統
3）流量檢測系統
4）DAS系統
4.2 采樣及預處理單元
采樣單元的作用是將煙道中氣體取出并輸送到預處理單元，這期間不能發生塵埃堵塞和形成酸雨
4.2.1 探頭及預處理單
4.2.1.1 專用電伴熱取樣探頭安裝在煙道上，含取樣和吹掃單元，由下列幾個部件組成：
1）采樣探頭：Φ50mm不銹鋼，伸進煙道約一米處左右位置，樣氣通過此管進入采樣器。
2）陶瓷過濾器：過濾精度為10um，煙道中塵埃絕大部分被擋在過濾器之外。
3）電加熱管：為防止在采樣單元冷凝而建立的設備，加熱溫度可以控制在140℃左右。
4）法蘭對接：采樣單元法蘭與工藝管口法蘭相對接，完成采樣單元的安裝。
5）金屬固定支架外殼：采樣單元各部件有護罩連接在一起，達到防雨防塵的目的。
6）反吹系統：為了防止塵埃在過濾器周圍堆積，造成堵塞影響樣氣流動，設備必須定時反吹，為了防止反吹氣壓力達不到要求，本設備設計有反吹氣儲氣罐，并且反吹周期在現場根據具體情況，通過觸摸屏進行設定或修改。
4.2.1.2 探頭技術參數
1）加熱溫度：120～160℃
2）電源：AC220V ±10% 50Hz
3）功率：150W
4）工作環境溫度：-20～45℃
5）粉塵過濾能力：200g/nm3
4.2.1.3 專用電伴熱取樣管
加熱取樣管是連接探頭和預處理系統的連線，采用電伴熱形式，中間樣氣管采用F6聚四氟乙烯耐腐蝕軟管，采樣內溫度控制在120～160℃，使得煙氣中的水含量以蒸汽的狀態形式存在，防止結露與二氧化硫混合生成酸，并由報警裝置。
4.2.1.4 采樣管技術參數
1）加熱溫度：120～160℃
2）電源：AC220V ±10% 50Hz
3）功率：40W/m
4）重量：1.5Kg/m
4.2.2 預處理單元
預處理系統保證在短的滯后時間內，選取有代表性的樣氣，樣氣的狀態，如溫度、壓力、流速、含水量、含塵量等，干凈程度必須滿足分析儀表的操作條件。主要完成以下幾項工作。
1）樣品抽取：用取樣泵將煙道中氣體抽取，提供給分析儀器測量SO2、NOX、O2含量。
2）冷凝除水：雙路壓縮機制冷器兩級除濕干燥，蠕動泵自動排水，并且采用膜式除濕器除去樣氣中的含水量。
3）精密過濾器：進一步精密除塵，保證整體過濾精度在0.2um以下。
4）定標：定時對儀器進行零點和量程的標定。
5）流量調節：保證分析儀器的進樣流量在0.5～0.7L/min以內。
預處理單元包括：壓縮機冷凝器、防腐真空取樣泵、霧過濾器、精密過濾器、中樞反吹單元等，完成樣氣的凈化、除塵、除濕，其過濾精度達到0.1um，完全達到分析儀器要求的超凈、恒溫、恒流穩定的樣氣標氣，連續不斷的送入分析儀器，從而確保了分析儀的準確性和可靠性。首先樣氣進入機柜時經過一個電動球閥，通常電動球閥是打開狀態，當吹掃時，電動球閥關閉，，防止反吹氣進入機柜，起到保護預處理系統的作用。樣品氣進入壓縮機冷凝器除去濕氣，冷凝液集結在冷凝器的下方，通過排液蠕動泵自動排除。接著樣氣經過一個保護過濾器除塵，再經過一個兩位一通電磁閥，自動校零時潔凈的空氣通過此閥，經取樣泵抽出，對分析儀的零點進行校準，接著氣體進入二級制冷器進一步除濕干燥，除濕后的氣體通過取樣泵和一個手動三通閥，注入標準氣對儀器的量程進行標校，后對樣氣再做進一步干燥后進入分析儀。
冷凝器的故障信號產生時，取樣泵停止工作，故障排除后取樣泵自動啟動。測量后的廢氣排到室外，產生的冷凝液儲存在防腐儲液罐內，通過自動疏水閥自動排除。如有故障或需要維護時，相應的信號送往控制室，操作人員會及時發現。
4.3 分析機柜
1）外形規格：2000mm(H)*600mm(W)*600mm(D)
2）防護等級：IP54
3）機柜材質：冷軋碳鋼板
4）為了方便機柜的吊運，機柜頂部帶有起重用的吊耳。
4.4 系統技術指標
1）適應范圍：煙氣成份、煙塵、流量、溫度參數的在線分析與連續監測。
2）減小電擊事件影響的措施，采用以下兩種措施以使電擊事件影響小：保證系統接地，信號要加信號隔離器，在電纜的進口和出口安裝電涌抑制裝置，用于系統電涌抑制設計。
3）設備接地大電阻：設備接地大電阻小于4歐。
4）煙道上設備的保護方法：煙道上沒有防護罩的部件能夠經受住高溫并且使絕緣的；所有布置在室外或環境條件惡劣地方的控制箱、柜全部采用碳鋼噴塑材料，防護等級不小于IP65.
5）防止探頭管線堵塞的措施：采樣探頭是帶溫度控制裝置的，探頭溫度控制在120～160℃，水份一直處于蒸汽狀態，不會液化，探頭過濾器過濾精度達到5um，可把絕大多數粉塵過濾掉，同時，探頭有定時反吹功能，可將附著在探頭過濾器芯上的粉塵吹回煙道。所以，采樣探頭及管線不會產生堵塞。
6）校準氣儲存方法及要求：標準氣儲存在環境條件控制的儀表間內，標氣瓶用木材制作或鋼鐵制作的托架固定在離主機柜1～2米的墻壁上，瓶底放在地上，確定標氣瓶固定可靠，并易于拆裝，標氣瓶通過減壓閥、耐腐蝕的氣管連接到氣樣控制單元或者直接接到分析儀的標準口上，檢查密封性，標氣瓶出氣口和減壓閥出氣口配備壓力表，以指示壓力和剩余的容量。環境要求：溫度5～45℃，相對濕度：0～75%，附近無強烈熱源和震動源。
4.5 系統功能（CEMS系統包括）
1）反吹功能：設計的CEMS的SO2、NOX、O2采樣探頭、煙塵儀發射端和接收端具有吹掃功能。
2）自診斷和報警功能：自診斷和報警內容至少包括：檢測源和探頭的失效、各監測項越限情況（上下量程）、沒有足夠的采樣流量的能力、伴熱電線溫度報警和主要儀器部件（如儀器蓋內溫度過高發生異常）。
3）指示功能：DAS除了可以指示上述提到的自診斷和報警內容，還可以顯示分析儀在校正循環中、校正氣瓶低壓、過量的校正誤差等內容。
4）其它功能：主要分析儀器自診斷、自動控制、自動校準、系統網絡化、錯誤代碼指示等功能。
5）數據處理系統：選用的PAS-DAS是目前國內一符合國家環保要求以及既將頒布的《火電廠煙氣連續監測系統技術規范》的數據采集、控制和處理系統。詳細情況參見PAS-DAS介紹。
6）CEMS具有高可靠性、安全性、可維修性和可擴展性。監測設備滿足兩套煙氣成分采樣探頭系統的運行要求，同時設計方案考慮了一定的預留口和容量，CEMS可與電廠、電力局、環保局的局域網形成MIS/SIS網，可以遠傳通訊。
7）報告的煙氣流量=工況下濕煙氣量*（大氣壓+煙氣靜壓）/101300*273/（273+煙氣溫度）*（1-煙氣濕度），包含了溫度、壓力、濕度的修正為標況干煙氣量。
8）配置的軟件與系統的硬件資源相適應，除系統軟件、應用軟件外，還配置了在線故障診斷和殺毒軟件等。
9）CEMS設計的分析儀器和監測儀表包含了為日常維護人員檢修提供的電信號接口，極大的方便了技術人員檢修。
10）所有煙道設備可以滿足在下列惡劣環境下應用：煙道壓力：-4.9～+4.9kPa，煙囪入口溫度：小于250℃，相對濕度：大于95%RH。
11）CEMS設計時采用了優數量的煙道安裝探頭，降低現場安裝難度，提供檢修方便。
4.6 測量原理
4.6.1 SO2、NOX、O2分析原理多組份一體化設計的分析儀，含：
——紫外吸收法SO2分析儀
——紫外吸收法NOX分析儀
——電化學化學反應法O2分析儀
電加熱式直接抽取探頭抽取煙氣，經過除塵、加熱（120～160℃）、保溫（大于120℃）等環節，樣氣被引導至預處理系統，再由樣氣控制系統對來自監測煙囪的煙氣進行切換，并分配到SO2、NOX、O2分析儀中進行分析。
利用SO2在紫外區7.3um（7300nm）附近的紫外吸收量的變化，連續測定煙氣中NO的濃度，NO2通過還原轉換器轉換成NO在測量（需要加NOX轉換器）。利用氧氣在催化劑的作用下轉換成電流信號，該信號強與弱與氧氣濃度成線性關系。高品質的制造工藝和設計工藝，保障了系統的精確測量。
4.6.2 粉塵儀測量原理：
包括光學部分、電路部分、標定部分和風室。光學部分包括激光光源及功率控制、光電傳感、散射光接收部分。激光光源及功率控制保證光源的穩定性，激光器發出的650nm束以一個微小的角度射入排放源，激光束與煙塵粒子作用下產生散射光，背向散射通過接受系統進入傳感器，轉換成電信號進行處理。測量區的大小通過光欄接受鏡頭參數及傳感器大小光源的探角決定。電爐部分實現光電轉換、激光束的調制、信號放大、解調光源的功率控制、V/I轉換功能。標定器用于產生一穩定的光信號，對儀器進行零點幾量程的標定。風室一腔體，留有與清潔空氣源連接的接口，用于保護儀器不被煙氣污染。
4.6.3 流量測量原理
根據差壓法測定煙氣的排放量
4.6.4 溫度測量原理
溫度測量采用熱電阻法
4.6.5 壓力測量原理
壓力采用靜壓和動壓的差壓原理
4.7、設備特點
4.7.1 系統特點
1）系統的設計能遠遠滿足在至少90天運行，不需要日常維護。
2）系統符合HJ/T75-20017《煙氣排放連續監測技術規范》。
3）CEMS系統具有主要儀器部件故障報警功能。
4）CEMS系統提供自動校零、量程校正服務。
5）凡CEMS系統部件和采樣探頭與煙氣接觸的部位時，提供一個清洗空氣系統，以防止煙氣污染分析儀器氣室。
6）采樣管線為一根完整的線包，包括了采樣通道、校準通道、反吹通道以及內部伴熱管線，使用外套管保護，構成一個整體。外套管能消除外界溫度變化對測量的影響，該特點適用我國冬夏季溫差變化很大的場合應用。伴熱溫度可以自我調節，同時，內嵌有溫度探頭（PT100）檢測伴熱溫度是否正常，該溫度信號傳輸到DAS中作為診斷內容。校準通道滿足兩倍于正常運行氣壓無泄漏的要求。
7）獨立的反吹管設計：降低安裝檢修難度，提高采樣反吹質量。根據多年運行經驗，該系統正常工況下常年不需要反吹，在取樣泵的前端，設有帶電接點的負壓表，若發生堵塞，信號自動傳輸到PLC，中樞則自動啟動反吹裝置。
8）采樣管采用電加熱控溫干法直接取樣方式，輔助環節少，可靠性高，能夠真實的反映煙氣成份含量，無附加誤差。
9）其探頭過濾器采用特殊工藝制造的陶瓷材料。過濾面積大，耐腐蝕、強度高、過濾器效率好。取樣管道的自動吹掃配置，系統能在高粉塵工況惡劣條件下連續采樣工作，保證系統長期可靠運行。
10）采用PLC控制，自動化程度高、維護工作量小鄧特點。
11）具有故障自診斷功能。
12）分析儀單點自動標定功能，儀器標定不使用標準氣，降低運營成本，減少系統的非正常運行時間。
4.8 數據采集處理及控制系統
CEMS計算機硬件系統采用高可靠性的品牌工業計算機，它適用于在惡劣工作環境條件下連續正常運行。數據采集控制系統軟件用來獲取和處理來自各分析傳輸來的數據，并進行實時而有效的控制和處理，對各CEMS廠商的分析儀具有良好的兼容性。充分參考中國環保法規，并與應用實際相結合，是目前為止一滿足國內環保、電力行業對煙氣連續監測系統的關于數據、報表的要求的數據采集控制系統，該系統包括兩部分，既可編程邏輯控制器、處理及控制子系統。
PLC是CEMS系統的數據采集、控制單元。與常規的控制方式不同，PLC提供了更為豐富的功能和更高的可靠性和擴展能力。在CEMS系統中，PLC提供了各種模擬量數字量的輸入輸出信號，并通過軟件進行深度處理。
PLC提供了24小時的記錄接口系統，可以將加工過的數據傳輸給DAS，其控制指令通過DAS激活。
1）數據處理及控制系統具有豐富的功能，包括：
數據采集：根據需要，定時的采集各個通道的模擬量數字量數據。采樣的的對象可以包括SO、NOX、煙塵、煙氣流量（濕度、溫度、壓力、含氧量）等。
數據處理：根據采樣得到的數據，可以計算得到各種測量項的分析結果以及需要的統計數據，可以提供煙氣氣體成份既時值、指定時間段內的平均值和指定時間段內的排放量，并且可以識別無效的數據。
數據保存：根據需要，以保存原始采用數據和統計數據，即時煙氣氣體濃度，單位時間內煙氣氣體濃度平均值，小時、日、月、年內煙氣氣體濃度平均值和各種煙氣的累計干煙氣排放量。
數據顯示：可以即時顯示采集到的通道煙氣監測數據和監測日期時間。形式可以有：數據顯示，顯示各通道各種煙氣的測量值。每個數據組伴隨顯示正常范圍值和超限報警值。屏幕上可以始終保留顯示幾個數據組。可以通過鼠標操作顯示當日內以網數據組。
條形圖顯示：每個通道的采樣數據在一個條形圖上顯示，條形圖由濃度標尺，正常范圍和超限報警值。在圖上以不同顏色的北京顯示。煤采樣一次，條形圖刷新一次。在條形圖上方，顯示條形圖所示的數值，顯示采樣趨勢圖，以曲線的形式顯示當前測量的個通道的煙氣濃度。
顯示歷史數據：選擇某一通道，在某一段時間內，某一時間單位下的濃度或累計排放量。
數據打印：根據需要，可以隨時打印報表、顯示內容、校正記錄等。
適應性：系統具有自適應性，只要修改系統設置和建立相應的測試模板，系統就可以適應新的一次測量儀表。修改系統設置，也可以改變測量對象。
系統操作：校準：通過系統設置，系統可以定時定標。如果需要，也可以在安全認證后在操作界面上即時標定。反吹：通過系統設定，系統可以定時反吹。如果需要，也可以在安全認證后在操作界面上即時反吹。報警：系統可以提供超限報警和事故報警。自檢：系統提供自檢工具，若由異常給出提示。
數據的安全性和保密性：進入系統必須經過安全認證，以避免誤操作和確保系統數據的保密性，提供數據備份功能。
數據傳輸：所監測參數可以就地顯示并傳至廠內的環保監測站，留有接口可將信號傳輸到電廠集中單元控制室顯示和記錄。
數據丟失處理：數據丟失處理完全符合即將頒布執行的《煙氣連續監測系統技術規范》要求。
2）報告系統
報告系統可自動產生報告，并要求符合下列各式：
4.9技術參數
4.9.1 系統數據
煙氣溫度限制：0～300℃
設備對振動的要求：避免強烈振動
大含塵量：500mg/Nm3
樣氣流速：1.5～13m/s
系統對壓縮空氣要求：無水、無油、無塵
大耗氣量：0.2Nm3/min
小耗氣量：0.1Nm3/min
小壓力：0.4MPa
系統功率：2KW（系統）+40W*L（伴熱管）
4.9.2 SO2、NOX分析儀
量程：SO2：0～2000 mg/Nm3；NOX：0～2000 mg/Nm3；（量程訂貨時可以選擇）
精度：＜±1%FS
響應時間：＜3S
分析方法：紫外吸收法
采樣方式：取樣法
線性度：＜1%FS
環境溫度：+5～45℃
耗電量：0.05KVA
儀表空氣壓力：0.4～0.6MPa
輸出信號形式：4～20Ma(隔離)
大允許負載：750歐
通訊接口：RS-485
顯示方式：LCD
安裝方式：19″機架
測量方式：連續
分析流量：400～600ml/min
標校方式：手動
4.9.3 煙氣氧含量監測
監測方法：電化學原理
測量范圍：0～25%
精度：＜±1%FS
誤差：＜±1%FS
重復性：＜0.05%
使用壽命：三年
輸出信號形式：4～20Ma(隔離)
大允許負載：750歐
通訊接口：RS-485
顯示方式：LCD
安裝方式：19″機架
測量方式：連續
分析流量：400～600ml/min
標校方式：手動
4.9.4 煙塵監測儀表
量程范圍：0～1000mg/Nm3（量程可選）
精度：＜±2%FS
安裝方式：單端安裝
監測原理：激光后散射法
環境溫度：-20～60℃
采用空氣：0.4～0.6MPa
輸出信號：4～20mA
4.9.5 流量檢測儀器
量程范圍：0～40m/s（量程可選）
精度：＜±2%FS
誤差：＜±2%FS
安裝方式：直插式
分析原理：差壓法
環境溫度：-20～55℃
采用空氣：0.4～0.6MPa
輸出信號：4～20mA
4.9.6 溫度檢測儀
量程范圍：0～300℃
精度：＜1%FS
誤差：＜1%FS
安裝方式：直插式
分析原理：熱電阻法
環境溫度：-20～55℃
采用空氣：0.4～0.6MPa
輸出信號：4～20mA
4.9.7 壓力檢測儀
量程范圍：60～+140kPa（絕壓）
精度：＜1%FS
誤差：＜1%FS
安裝方式：直插式
分析原理：壓敏電阻法
環境溫度：-20～55℃
采用空氣：0.4～0.6MPa
輸出信號：4～20mA
4.9.8 濕度檢測儀
量程范圍：0～100%RH
精度：＜2%FS
誤差：＜2%FS
安裝方式：直插式
分析原理：電容法
環境溫度：-20～55℃
輸出信號：4～20m
4.9.9 數據采集處理系統
防塵要求：室內
環境溫度：+5～45℃
用電量：0.5KVA
