污染源煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備

   TK-1000型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱CEMS），可對固定污染源（如鍋爐、工業(yè)爐窯、焚燒爐等）排放煙氣中的顆粒物、氣態(tài)污染物的濃度（mg/m³）和排放率（kg/h、t/d、t/a）進(jìn)行連續(xù)地、實時地跟蹤測試。或者說，CEMS是煙氣排放在線監(jiān)測和排污計量系統(tǒng)。

    TK-1000型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)一般由煙塵檢測子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)四個基本部分組成。

    SO2、 NOx、O2采用本公司自主開發(fā)的SUV-100型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)部分）分析，抽取式熱濕法預(yù)處理，其中：

l  SO2、NO_x采用高溫伴熱紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)

l  O₂采用氧化鋯

高溫伴熱紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術(shù)除了能夠測量NO_x外，還能夠分析SO₂、NH₃、CL₂、H₂S、O₃、HCL等氣體。

與抽取冷凝法CMES相比，本系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確、可靠性高、投資成本低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，由于抽取熱濕法采用全程伴熱，避免抽取冷凝法產(chǎn)生的冷凝水吸收SO₂導(dǎo)致測量結(jié)果偏低等缺點；

         與原位法CEMS相比，本系統(tǒng)具有支持在線校準(zhǔn)、測量值波動小、可靠性高、設(shè)備簡單等優(yōu)點；

         與在位法CEMS相比，本系統(tǒng)具有安裝調(diào)試方便、現(xiàn)場設(shè)施要求低等優(yōu)點。

         本CMES系統(tǒng)整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，方便運輸和安裝。

2技術(shù)優(yōu)勢

?  所有指標(biāo)均在高溫狀態(tài)下測量

避免冷凝水吸收導(dǎo)致測量結(jié)果偏低，并腐蝕預(yù)處理管路；

?  CEMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，集成度高

在引流泵的作用下，煙氣經(jīng)探頭、伴熱管線后直接進(jìn)入測量室，測量NO_x濃度，再進(jìn)入氧化鋯/引流泵模塊后，直接排出，系統(tǒng)構(gòu)造簡單，集成度高，維護(hù)方便；

?  核心器件和算法全部自主研發(fā)

核心器件包括光源、光譜儀、氣體室、濕度模塊、粉塵儀等全部自主研發(fā)，DOAS算法也自主研發(fā)，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的市場競爭力；

3技術(shù)規(guī)格

尺寸：600mm×800mm×2000mm

重量：約300kg

測量參數(shù)：NO₂、NO、O₂

伴熱管線溫度：120oC～200oC

探頭伴熱溫度：120oC～200oC

防護(hù)等級：機(jī)柜IP42，其他IP65

供電：220VAC，3000W

環(huán)境溫度：-20oC～50oC

環(huán)境濕度：5%Rh～95%Rh（不結(jié)露）

對外輸出：4-20mA，RS232，RS485

4設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

       本設(shè)計嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范：

4.1國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T16157—1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法

GB50093—2002 自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范

4.2技術(shù)規(guī)范

HJ/T75—2007固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）

HJ/T76—2007固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法（試行）

HJ/T212—2005污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)

HJ/T352—2007 環(huán)境污染源自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術(shù)規(guī)范（試行）

HJ/T47—1999 煙氣采樣器技術(shù)條件

HJ/T48—1999 煙塵采樣器技術(shù)條件

5 系統(tǒng)介紹

5.1 CEMS描述

         我方專門針對污染源排放特點，提供具有環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證的TK-1000型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。所有探頭、采樣系統(tǒng)部件都采用耐腐蝕材料，其中，探頭材質(zhì)為特種耐酸不銹鋼(316L) 、過濾器材質(zhì)為陶瓷、采樣伴熱管線為特別定制的Φ8聚四氟乙烯伴熱管。保證在貴公司工況下能連續(xù)可靠運行的要求。

         SO2、NOX、O2在線監(jiān)測系統(tǒng)由置于煙囪上的采樣探頭以及置于小屋中的分析機(jī)柜，標(biāo)氣組成。其中采樣探頭負(fù)責(zé)煙氣采樣，高溫伴熱避免煙氣中水蒸氣冷凝，內(nèi)置陶瓷濾芯用于過濾煙氣中的粉塵；分析機(jī)柜負(fù)責(zé)抽取煙氣，并直接高溫測量SO2、NO_x、O₂指標(biāo)；標(biāo)氣用于校準(zhǔn)分析儀表。

         系統(tǒng)提供一套功能完善的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），具有顯示監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、報表管理、遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程監(jiān)控、異常報警等功能。

         系統(tǒng)的氣體分析采用抽取冷凝法（全程伴熱直接抽取法），完全符合有關(guān)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試運行）》（HJ/T75-2007）要求。

5.2系統(tǒng)流路原理

系統(tǒng)采用一拖一模式，進(jìn)入系統(tǒng)后由一個手動三通閥切換，根據(jù)用戶的需要，選擇某一流路進(jìn)行分析。

分析儀進(jìn)入測量狀態(tài)后，氣動球閥切換到采樣氣路，在引流泵的作用下，被測氣體經(jīng)由探頭桿、過濾器、電動球閥進(jìn)入高溫伴熱氣體室，分析儀利用紫外差分吸收技術(shù)（DOAS）對氣體進(jìn)行分析，得到NO2、NO等氣體的濃度（高溫濕法），并利用氧化鋯測量O2的濃度，最后排空。

分析儀定時會進(jìn)入校準(zhǔn)/反吹狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)零，此時氣動球閥切換到反吹氣路，調(diào)零電磁閥打開，在采樣泵的作用下，環(huán)境空氣經(jīng)過濾器、調(diào)零電磁閥后進(jìn)入氣體室，對氣體室中殘留的被測氣體進(jìn)行吹掃，從而實現(xiàn)調(diào)零，同時實現(xiàn)氧的量程校準(zhǔn)；調(diào)零同時，分析儀控制反吹電磁閥開或關(guān)，實現(xiàn)對探頭過濾器的反吹。

5.3系統(tǒng)電氣控制原理

系統(tǒng)電氣控制以紫外氣體分析儀為核心，不再需要PLC

5.4系統(tǒng)機(jī)柜說明

系統(tǒng)正面

系統(tǒng)反面

5.5煙氣氣體污染物采樣器

         煙氣氣態(tài)污染物采樣器（以下簡稱取樣探頭）

         樣氣通過取樣探桿進(jìn)入到取樣探頭內(nèi)，經(jīng)過陶瓷濾芯過濾后，除去樣氣中的粉塵；取樣探頭通過加熱器加熱到120℃～150℃，防止樣氣在經(jīng)過取樣探頭后，產(chǎn)生冷凝水。

5.6紫外分析儀

SUV-100型SO2、NO_X氣體分析儀采用高溫紫外差分氣體分析技術(shù)，其內(nèi)部構(gòu)成如圖：

        分析儀采用紫外差分算法檢測氣體濃度，其中SO2、NO等氣體在紫外波段存在吸收，

         利用光路，分析儀可以采集得到原始光譜，利用樣氣原始光譜和零氣原始光譜，即可計算出吸收光譜，然后利用DOAS技術(shù)，可以計算得到SO2和NO等氣體的含量，DOAS技術(shù)可以確保計算結(jié)果受光路污染、氣體中粉塵等雜質(zhì)的影響小。

5.7氧含量分析儀

a.概述

         氧含量分析儀是山東新澤儀器有限公司自行開發(fā)的針對煙氣連續(xù)排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。采用氧化鋯測量原理，氧化鋯氧分析儀具有結(jié)構(gòu)和采樣預(yù)處理系統(tǒng)較簡單、靈敏度和分辨率高、測量范圍寬、響應(yīng)速度較快等優(yōu)點。

b.測量原理

         氧化鋯材料是一種氧化鋯固體電解質(zhì)，是在純氧化鋯中摻以一定量的氧化鈣或氧化釔經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯瓷燒結(jié)體。由于在它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此，在高溫條件下它是良好的氧離子導(dǎo)體。

   利用它的這一特性，在一定的溫度下，當(dāng)傳感器兩側(cè)的氧含量不同時，它便是一個典型的氧濃差電池。如果在氧化鋯管內(nèi)外涂制純鉑電極，用電爐對氧化鋯管加熱，使其內(nèi)外壁接觸氧分壓不同的氣體，氧化鋯管就成為一個氧濃差電池，在兩個鉑電極上將發(fā)生如下反應(yīng)：
    在空氣側(cè)（參比側(cè)）電極上：O2+4e→2O2-
    在低氧側(cè)（被測側(cè)）電極上：2O2-→O2+4e
當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個與氧濃差有關(guān)的電勢信號E。
氧電勢值E符合能斯特方程：

式中：
R-氣體常數(shù)
T-鋯管的絕對溫度
F-法拉第常數(shù)
P_X-被測氣體氧濃度百分?jǐn)?shù)
P_A-參比氣氧濃度百分?jǐn)?shù)，一般為20.6％。

c.技術(shù)特點

高精度、線性輸出

量程可選：0-25%或0-100%

多種輸出方式：4-20mA，0-10VDC和RS232通訊接口

外部觸發(fā)自動或手動校準(zhǔn)。也可以通過板載按鈕開關(guān)來啟動校準(zhǔn)

可以在空氣中（20.9%O2）或其他任何已知氧濃度環(huán)境中校準(zhǔn)

周期性的3.3VDC邏輯輸出可以用作診斷目的直接監(jiān)測氧泵循環(huán)

可調(diào)的輸出濾波可實現(xiàn)快速、動態(tài)或慢速、穩(wěn)定的輸出響應(yīng)

電源和傳感器操作LED指示

d.技術(shù)指標(biāo)

測量范圍：0～25%

 測量精度：±2%

檢驗頻率：12個月

 響應(yīng)時間：<15s

輸出信號：4～20mA

 4～20mA負(fù)載：100～750Ω

輸入電壓：220VAC

功耗：15W

存儲溫度：-10～60℃

操作溫度：-10～60℃