低排放低排放CEMS在线监测系统

监测项目
SO2、NOx、O2、颗粒物、温度、压力、流速、湿度。
监测方法
烟气采样方法：直接抽取法
SO2监测方法：紫外差分光学吸收光谱法
NOx监测方法：紫外差分光学吸收光谱法
O2监测方法：电化学法
颗粒物监测方法：激光前向散射法
温度监测方法：铂电阻法
压力测量方法：压力传感器
流速测量方法：差压法（S型皮托管）
湿度测量方法：离子流法

采用我公司自主研发的紫外差分光谱气体分析仪对经过过滤除尘的烟气进行分析，基于差分吸收光谱算法（DOAS），能够同时测量多种气体组分如SO2、NO等，广泛应用于烟气排放连续监测系统、工业过程气体分析系统中。
光源发出的光束汇聚进入光纤，通过光纤传到气体室，穿过气体室时被待测气体吸收，由光纤传输到光谱仪，在光谱仪内部经光栅分光，由阵列传感器将分光后的光信号转换为电信号，获得气体的连续吸收光谱信息。根据此信息采用差分吸收光谱算法得到被测气体的浓度。
⑴差分吸收光谱技术（DOAS）
DOAS核心思想将气体的吸收光谱分解为快变和缓变两部分。快变部分与气体分子结构和组成的元素有关，是分子吸收光谱的特征部分；缓变部分与颗粒物、水汽、背景气，及测量系统的变化等因素有关，是干扰部分。DOAS采用快变部分计算被测气体的浓度，测量结果不受干扰，准确性高。
紫外光谱气体分析仪同时采用特的DOAS算法和PLS算法相结合的处理方式，消除了颗粒物、水汽、背景气体的干扰，同时也消除了测量系统波动对测量结果的影响，了测量的准确性和稳定性。
⑵仪表特点
可靠性高
采用进口脉冲氙灯作为光源，寿命达10年，采用固化光谱仪，无运动部件，可靠性高。
测量精度高、稳定性好
采用DOAS（差分光学吸收光谱）算法，测量结果不受颗粒物、水份等因素干扰,测量准确度高；同时DOAS算法也消除了由仪器老化引起的误差，测量稳定性好。
多种组分同时测量
通过对连续光谱的分析，可同时测量多种气体化学组分的浓度，具备高集成度和性价比
高度智能化、数字化
内置多块处理器，处理器间采用高速数据总线通讯技术，各模块具备强大的数字化配置和监测功能；触摸屏式人机界面，操作简单、使用方便。
采用进口薄型背照式CCD面阵传感器，具有优良的紫外响应能力，适合SO2、NO的检测需要

数据采集与处理子系统
数据采集与处理子系统由集线箱、上位机、CEMSMonitor监测软件、企业DCS联网单元、数据远传单元等构成。集线箱安装在户外的平台上，向平台上的所有设备进行供电，接收所有设备的信号输出，通过内部的处理单元转换为工业现场经常使用RS485协议传输到仪表日常维护人员办公室的上位机。操作人员在可通过安装在上位机上CEMSMonitor监控软件查询所有测量信息和仪表工作状态信息。上位机软件同时生成国家要求的报表通过数据远传单元（GPRS、Internet等）传送到环保行政主管部门，上位机也可以连接DCS联网单元实现与企业内部的DCS联网，通常采用RS485通讯协议。
监控软件：污染源在线管理系统监控软件CEMSMonitor,该软件是根据国家、地方大气污染物排放标准，落实关于控制大气污染，改善空气质量的决定，实施大气固定污染源排放在线连续监测，为排污申报、总量控制、排污收费提供及时、有效的数据需要研制而成，可以用于个体污染源排放连续监测系统，也可广泛适用于各级环境监测站和大中型企业进行空气质量的监测评价和空气质量日报。
特点：
具有完整的数据采集、处理和传输功能；支持局域网分布操作。
系统实时工作，实时数据采集迅速、稳定，传输速度快，通过远程通讯迅速及时地掌握烟气污染的实时状况，有较高的时间分辨率。
系统具有定时自动校准、自动诊断和自动报警功能；在严格的质量控制程序下运行，所得数据具有较好的可比性和可追溯性。
系统长期连续的运行，不但可获得大量数据，从容适应对各类污染源的监测要求,全面反应污染源排放和治理设施运行的真实情况，而且可得出污染变化规律，为污染预测预报、环境评价提供详实可靠的技术依据。
系统根据不同情况，提供了良好的参数修正功能，可帮助系统管理员和维修人员对各种测量仪器和传感器的工作状态进行诊断。
系统提供实时数据显示和实时曲线，能自动生成各种报表。

CEMS烟气在线监测系统是由气态污染物（SO2、NO等）监测、颗粒物监测、烟气参数（流速、温度、压力、湿度）监测及数据采集与处理4个子系统组成。气态污染物监测采用紫外差分法测量高湿烟气中的SO2、NOx，而颗粒物监测采用激光后散射原理，流速采用皮托管测量；测量信号送入数据采集与处理子系统，该系统具有现场数据实时传送、报表统计和图形数据分析等功能，实现了工作现场的无人值守。

技术参数：

测量气体：SO2、NOX、O2，可定制 NO、NO2、CO、CO2等；
测量范围：（SO2、NOX）（0～100/1000）ppm；（O2）：（0-25）%；（烟尘）（0～100/1000）mg/m3；（流速）（0～40）m/s；
测量误差：（SO2、NOX、O2）≤2%F.S.；（烟尘）≤5%F.S.；（流速）≤1.5%F.S.；（温度）≤±2℃；
8 路输入 I/O 和 8 路输入模拟量；8 路输出 I/O 及 16 路输出模拟量；端口可映射；2路RS485接口（支持Modbus协议、T212 国标协议）

优势及特点：


循环加热型取样探头，尤其适用于高湿低温的烟气条件；

1.冷凝除水模块，三级快速除水结构，保障测量过程不结露、分析成分不损失；

2.采用紫外差分气体分析仪，分析腔体温控加热，分析不受 CO、H2S、水分等干扰；

3.一体化模块化硬件设计，采用嵌入式方式，无需后台即可完成所有功能，接口丰富，可灵活配置各种外接仪器；

4.可选配加热抽取式烟尘测量仪、热式流量等其它类型的颗粒物及烟气参数子系统。

烟气CEMS的实施需要对每个监测场所实行严格的现场勘查，熟悉被测试对象，单的进行合理设计与配置、选材和施工，而不是用统一规格的产品让每一个现场去适应它。另外烟气CEMS的运行是连续的，国内的市场环境造成销售价格偏低和维护的备品备件跟不上，售后服务自然纸上谈兵。 随着国家“十二五”规划中节能减排的政策出台，以及行业内大气污染物排放标准的改版升级，特别是2007年后，湿法脱硫技术的广泛应用，导致许多颗粒物浓度低于150mg/m3，因而颗粒物CEMS将主要以适合测量低浓度的散射法为主。同时气态污染物CEMS将向全谱分析和线状光谱技术方向发展，测量范围则逐渐向低浓度发展，追求更高的准确度和精密度。 对于固定污染源废气自动连续监测系统而言，另外一个重要的组成部分是数据采集与传输系统。该系统将发展数据加标技术，过程监控技术以及物联网技术。 深圳市圣凯安科技发展有限公司根据国家环保部对烟气排放连续监测系统的技术要求及有关标准，我们运用了的烟气成分分析技术、自动控制技术以及计算机数据处理和网络通讯技术，集成了一套烟气排放连续监测系统。

　　CEMS采用的紫外分析仪与烟尘、温度、压力、流量、湿度及相关的辅助设备，结合多年的行业经验，设计了一套功能完善的CEMS。

　　这套系统很集中的体现了我公司CEMS系统集成的优势，更加符合实际用户所需。2、建设依据 HJ/T76-2007《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》HJ/T75-2007《火电厂烟气排放连续监测技术规范》 GB/T16157-1996《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》国家环境保护总《空气和废气监测分析方法》(第四版)GB16297-1996大气污染物综合排放标准GB13223-2007火电厂大气污染物排放标准 HJ/T212-2005污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准ZBY120-83工业自动化仪表工作条件 GB50093—2002自动化仪表工程施工及验收规范SDJ9-87电测量仪表装置设计技术规程NEMA-ICS6工业控制设备及系统的外壳GB50054-1995低压配电设计规范GB50057-1994建筑物防雷设计规范

烟气排放是环境监测的重要组成部分，直接关系到空气质量和生态健康。为了满足环保要求，烟气CEMS在线监测系统广泛应用于各种工业生产过程，实时监测和监控烟气排放。然而，在实际运行中，烟气CEMS在线监测系统可能会遇到各种问题。本文将汇总并分析这些常见问题，同时提出相应的规范要求和核查方法，以保障系统的正常运行和数据的准确性。


一、采样和预处理单元
1.1采样点位
u常见问题：
流速和颗粒物采样点位于烟道弯头、阀门、变径管处、弯道或前后直管段不足。
影响：
这些位置流场不稳定，流速和颗粒物浓度无规律剧烈波动。
规范要求：
1.应选择在垂直管段和烟道负压区域。
2.距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，距上述部件上游方向不小于两倍烟道直径处。
核查方法：
现场观察。备注：采样点位对气态污染物的影响较小，但也应尽量满足HJ/T75—2007规范中“距弯头、阀门、变径管下游方向不小于两倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于0.5倍烟道直径处”的要求。


烟气在线监测采样等安装点位
u常见问题：
采样点设置在净烟道，但旁路烟道未安装烟气流量和烟温监测装置。
影响：
旁路开启情况无法有效监控。
规范要求：
1.固定污染源烟气净化设备设置有旁路烟道时，应在旁路烟道内安装烟气流量连续计量装置。
2.应在旁路烟道加装烟气温度和流量采样装置。
核查方法：
1.现场观察旁路烟道是否安装了流量和烟温测量装置。
2.开启旁路，观察DCS和CEMS量和烟温变化情况，净烟道流量应下降，旁路流量应上升，旁路烟温应接近原烟气温度。
备注：目前，许多燃煤电厂不设旁路或已取消旁路，不存在此问题。但烧结机脱硫等仍设有旁路，需予以关注。
u常见问题：
参比方法采样孔设置在CEMS采样孔上游，或距离CEMS采样孔较远。
影响：
测定结果可比性差。
规范要求：
在烟气CEMS监测断面下游应预留参比方法采样孔，采样孔数目及采样平台等按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》要求确定，以供参比方法测试使用。在互不影响测量的前提下，应尽可能靠近。
核查方法：现场观察。
备注：参比方法采样孔与CEMS采样孔距离一般控制在1米以内。
u常见问题：
颗粒物采样孔设在气态污染物采样孔的上游。
影响：
颗粒物监测时需连续吹扫，吹扫空气会使气态污染物被稀释，监测结果偏低。
核查方法：现场观察。
备注：采样孔的正确布置顺序为：沿烟气流动方向，依次布置气态污染物、温度压力流速、颗粒物采样孔。相互距离不小于0.5米。
1.2采样管路
u常见问题：
1.采样管线未全程伴热。
2.采样探头加热温度或采样管线伴热温度不足。
影响：
导致采样管内烟气温度低于露点，水汽结露，二氧化硫溶于水中，加大测量误差，使测定结果偏低
核查方法：
1.观察采样管线，是否全程伴热。
2.用手触碰采样管线，感觉是否有温度异常偏低的部分。
3.检查采样管两端，恒功率伴热管是否预留1米伴热带。
4.检查探头加热温度（温度显示仪表在采样探头旁或分析仪机柜内），一般加热温度不低于160℃。
5.检查伴热管伴热温度（温度显示仪表在分析仪机柜内），一般伴热温度不低于120℃。
备注：
1.只有完全抽取法（包括热湿法和冷干法）仪器使用伴热管。稀释抽取法不需要伴热，但探头需要加热。
2.采样探头加热温度和伴热管伴热温度需根据烟气露点温度确定，能够将烟气加热到露点温度以上。对垃圾焚烧尾气等露点温度较高的烟气，采样探头加热温度和伴热管温度宜设置更高的温度，一般不低于180℃。
3.根据对某型伴热管实际试验，裸露管段长在30厘米时，烟气温度降低可达70℃左右；裸露管段长在60厘米时，可达90℃左右。也就是说，裸露管段长度超过60厘米时，烟气温度已经降低至接近室温。在此过程中，将产生大量冷凝水，吸收烟气中的二氧化硫，使测定结果偏低。在二氧化硫浓度较低时，对测定结果的影响更大（如普通湿法脱硫烟气浓度低于50ppm时，二氧化硫损失率可达10%甚至更高）。因此，在安装过程中，应尽量缩短采样管裸露管段的长度。


冷凝器（三级过滤二级冷凝）
u常见问题：
采样管形成U型管段。
影响：
冷凝水易蓄积在U型管段，加大测量误差，使气态污染物测定结果偏低。
核查方法：
现场观察。
1.3预处理
u常见问题：
颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头未正常反吹。
影响：
不正常反吹将导致颗粒物测试仪镜片污染，使浓度偏大；气态污染物采样探头和皮托管探头堵塞，数据异常，严重时设备无法运行。
核查方法：
1.观察平台上颗粒物测量仪反吹风机叶片是否转动，听风机是否有运转的声音，用手感觉风机是否振动，判断风机是否正常运行。
2.观察平台上气态污染物探头和皮托管探头反吹管是否正常连接，平台上反吹气阀门是否打开。
3.观察监测站房内或平台上反吹气源压力表，压力一般在0.4~0.7MPa。
备注：
1.需反吹的部件包括3个：颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头。
2.颗粒物测量仪镜片采用连续反吹。
3.气态污染物采样探头、皮托管探头为脉冲式反吹，反吹周期一般为4~8小时，每次反吹时间为2~5分钟。
4.气态污染物探头反吹时，二氧化硫和氮氧化物浓度降低，氧含量增高。
5.皮托管全压反吹时，压力显示为满量程。静压反吹时，压力显示为零。
6.目般均对反吹时数据进行了屏蔽。如屏蔽，在CEMS和DCS历史数据中查询分钟数据时，可观察到反吹期间浓度、流速保持一固定值（如前5分钟均值）。如未屏蔽，可观察到有二氧化硫和氮氧化物浓度、流速（静压反吹）周期性波谷，氧含量、流速（全压反吹）周期性波峰。
7.反吹气源一般由监测站房内的空压机提供，压缩空气经管路输送至平台后分3路，分别供给颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头进行反吹。
部分企业有自备气源，不需配备空压机。部分颗粒物测量仪镜片吹扫由平台上风机直接反吹。反吹气源压力在0.4~0.7MPa。
u常见问题：
气态污染物采样探头内滤芯、预处理机柜内滤芯长期未更换，导致滤芯失效。
影响：
滤芯堵塞，导致采样流量降低，严重时设备无法运行。
规范要求：
一般不超过3个月更换一次采样探头滤芯。
核查方法：
1.查看气态污染物采样探头滤芯表面是否粉尘过大。
2.查看机柜滤芯是否变形、变色，表面有无大量粉尘。
备注：被测气体进入分析仪表前，需过滤去除粉尘和水蒸气，依次为：气态污染物采样探头内的陶瓷或不锈钢过滤器，预处理机柜内1~2处过滤器。正常情况下，分析仪采样流量一般在1~2L/分钟。