超低排放烟气在线监测分析仪

标准和规范 西安聚能仪器有限公司 贾维浩15891421187 18789429991
国家超低排放（超低排放，是指燃煤锅炉在发电运行、末端治理等过程中，采用多种污染物协同脱除集成系统技术，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度（基准含氧量6%）分别不超过10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3，比《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降50%、30%和50%，是燃煤锅炉清洁生产水平的新标杆）标准。详情请联系：贾维浩 15891421187   18789429991     壹伍捌玖壹肆贰壹壹捌柒   壹捌柒捌玖肆贰玖玖玖壹

技术特点
  TR-9300B型烟气超低排放连续监测系统是、长期稳定运行的产品。其分析仪器采用原装进口赛默飞世尔公司（原美国热电）的脉冲紫外荧光法43i SO2分析仪和化学发光法42i NO-NO2-NOx分析仪,单套监测系统采用监测平台探头+预处理+工控机+液晶显示器+数采仪的架构模式完成对监测数据的接收、存储、显示、传输的功能要求。
• 分析仪器采用进口赛默飞世尔公司（原美国热电）的脉冲紫外荧光法43i SO2分析仪和化学发光法42i NO-NO2-NOx分析仪，检测下限可达PPb级
• 系统维护量小，测量精度高
• 采用德国原装进口冷凝器，经过独特的加磷酸技术，避免了SO2的损失
• 系统模块化结构设计，配置灵活
• 系统抗干扰性能强
• 系统操作简单维护方便
• 系统测量精度高
• 系统数据采集精度高
• 系统使用寿命长

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《大气环境质量标准》GB3095－1996  
《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003  
《生活垃圾焚烧污染物控制标准》GB18485-2007  
《火电厂烟气排放连续监测技术规范》HJ/T75-2007  
《城市生活垃圾焚烧工程技术规范》CJJ90—2002  
《城市生活垃圾焚烧炉技术规范》CJ/T118—2002  
《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996    
《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T16157-1996
《工业炉窑大气污染物综合排放标准》GB9078-1996  
《环境空气质量标准》GB3095-1996  
《分析仪器通用技术条件》GB12519-1990  
《人民共和国大气污染防治法》（新颁 2000 年 9 月 1 日起实施）
《有关量、单位和符号的一般原则》GB3101-86
《电测量仪表装置设计技术规程》SDJ9-87
《工业控制设备及系统的端子板》NEMA—ICS4
《工业控制设备及系统的外壳》NEMA—ICS6
《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》HJ/T75-2007
《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法 》HJ/T76-2007
《烟气采样器技术条件》HJ/T47-1999
《烟尘采样器技术条件》HJ/T48-1999
《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》HJ/T 212－2005
《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T16157
4.工程条件      西安聚能仪器有限公司 贾维浩15891421187 18789429991
4.1适用条件
◆工况条件：
（1）烟气含尘量：＜100g/Nm3;
（2）介质温度：0～500℃；
（3）含水量：适用于饱和水气；
◆气候条件：
（1）环境温度：5～45℃；
（2）环境相对湿度：20～85%；
（3）大气压力：70～106KPa；
（4）日光照射：无直接照射；
（5）空气流速：直吹气流＜3m/s;
◆环境条件：
（1）安装现场无明显振动；
（2）配置专用地线（接地电阻小于2Ω）；
（3）无挥发腐蚀性、爆炸性气体；
（4）通风良好；
4.2现场必备公用设施
（1）电源：单相220V±10%；50HZ±10%；容量：5KVA；
（2）压缩氮气源：0.4MPa-0.6MPa;无油无水，耗气量5立方米/h.
5. CEMS烟气连续监测系统的设计
5.1设备名称：烟气连续自动监测系统（简称CEMS）。
5.2设备型号:（ TR-9300 ）。
5.3安装位置及监测项目：SO2、O2、Nox、温度、烟尘、压力和流量。
5.4安装数量：1套CEMS。
5.5仪表的输出单位：
5.5.1 SO2、NOx、烟尘浓度单位以“mg/Nm3”计。
5.5.2 烟气含氧量以“%”计。
5.6 CEMS测量方法
5.6.1烟气采样方法：直接抽取法（全程伴热法）
5.6.2 SO2监测方法：脉冲紫外荧光法
5.6.3 NOx监测方法：化学发光法
5.6.4 O2监测方法：电化学法
5.6.5 粉尘监测方法：激光散射法（旁路抽取法）
5.6.6 温度检测方法：热电阻
5.6.7 压力检测方法：陶瓷电容法
5.6.8 流量检测方法：差压法
6.CEMS系统详述 西安聚能仪器有限公司 贾维浩15891421187 18789429991
6.1 CEMS系统组成
我公司提供的CEMS系统是针对污染源烟气，用工业型仪器对其NOX、SO2、O2含量、烟气流量、烟气颗粒物、烟气温度等进行连续测量，CEMS系统由以下四部分组成。
1）      烟气成份连续监测系统
2）      颗粒物浓度检测系统
3）      流量检测系统
4）      DAS系统
6.2 采样单元
采样单元的作用是将烟道中气体取出并输送到预处理单元，这期间不能发生尘埃堵塞和形成酸雨。

6.2.1 采样探头单元
6.2.1.1 专用电伴热取样探头安装在烟道上，含取样和吹扫单元，由下列几个部件组成：

1）采样探头：Φ50mm不锈钢，伸进烟道约一米处左右位置，样气通过此管进入采样器。
2）陶瓷过滤器：过滤精度为5um，烟道中尘埃绝大部分被挡在过滤器之外。
3）电加热管：为防止在采样单元冷凝而建立的设备，加热温度可以控制在140℃左右。
4）法兰对接：采样单元法兰与工艺管口法兰相对接，完成采样单元的安装。
5）金属固定支架外壳：采样单元各部件有护罩连接在一起，达到防雨防尘的目的。
6）反吹系统：为了防止尘埃在过滤器周围堆积，造成堵塞影响样气流动，设备必须定时反吹，为了防止反吹气压力达不到要求，本设备设计有反吹气储气罐，并且反吹周期在现场根据具体情况，通过触摸屏进行设定或修改。
6.2.1.2 探头技术参数

  1）加热温度：120～160℃
  2）电源：AC220V ±10%   50Hz
  3）功率：800W
4）工作环境温度：-20～45℃
  5）粉尘过滤能力：200g/m3
  6）烟气探杆：300X30（可加长）
  7）探头箱尺寸：350X300X240
6.2.2专用电伴热取样单元
加热取样管是连接探头和预处理系统的连线，采用电伴热形式，中间样气管采用F6聚四氟乙烯耐腐蚀软管，采样内温度控制在120～160℃，使得烟气中的水含量以蒸汽的状态形式存在，防止结露与二氧化硫混合生成酸，并由报警装置。

采样管技术参数
1）加热温度：120～160℃
2）电源：AC220V ±10% 50Hz
3）功率：40W/m
4）重量：1.5Kg/m
6.3 反吹单元
为了防止尘埃在过滤器周围堆积，造成堵塞影响样气流动，设备必须定时反吹，为了防止反吹气压力达不到要求，本设备设计有反吹气储气罐，并且反吹周期在现场根据具体情况，通过触摸屏进行设定或修改。
反吹控制装置定期对取样探头进行反吹，以防止烟尘堵塞取样探头。提供的反吹气必须是干燥、无油、无水的仪表空气或氮气，反吹气在取样探头现场增加前级空气预热箱（包括反吹控制阀），将反吹压缩空气预热。
6.4 预处理单元
  预处理系统保证在短的滞后时间内，选取有代表性的样气，样气的状态，如温度、压力、流速、含水量、含尘量等，干净程度必须满足分析仪表的操作条件。主要完成以下几项工作。
1）      样品抽取：用取样泵将烟道中气体抽取，提供给分析仪器测量SO2、NOX、O2含量。

2）      快速冷凝除水：采用德国M&C公司ECM-2型原装进口冷凝器，并针对超低排放CEMS系统特别加入了磷酸，使通过冷凝器中的烟气达到酸饱和状态，避免极少量的冷凝水吸附SO2。后附《ECM系列器 SO2 损失率测试》实验数据。
3）      精密过滤器：进一步精密除尘，保证整体过滤精度在0.2um以下。
4）      定标：系统可在线自动或手动对系统进行校零、满量程校正服务。
5）      流量调节：保证分析仪器的进样流量在0.5～0.7L/min以内。
预处理单元包括：压缩机冷凝器、防腐真空取样泵、雾过滤器、精密过滤器、中枢反吹单元等，完成样气的净化、除尘、，其过滤精度达到0.1um，完全达到分析仪器要求的超净、恒温、恒流稳定的样气标气，连续不断的送入分析仪器，从而确保了分析仪的准确性和可靠性。首先样气进入机柜时经过一个电动球阀，通常电动球阀是打开状态，当吹扫时，电动球阀关闭，防止反吹气进入机柜，起到保护预处理系统的作用。样品气进入压缩机冷凝器除去湿气，冷凝液集结在冷凝器的下方，通过排液蠕动泵自动排除。接着样气经过一个保护过滤器除尘，再经过一个两位一通电磁阀，自动校零时洁净的空气通过此阀，经取样泵抽出，对分析仪的零点进行校准，接着气体进入二级制冷器进一步干燥，后的气体通过取样泵和一个手动三通阀，注入标准气对仪器的量程进行标校，后对样气再做进一步干燥后进入分析仪。
超低排放专用冷凝器具备微量水报警功能，一旦冷凝器出口水含量高于设定值，仪器会产生故障信号，CEMS系统取样泵停止工作，故障排除后取样泵自动启动,保护分析仪。测量后的废气排到室外，产生的冷凝液储存在防腐储液罐内，通过自动疏水阀自动排除。如有故障或需要维护时，相应的信号送往控制室，操作人员会及时发现。
6.5 分析机柜
1）外形规格：2000mm(H)*800mm(W)*600mm(D)
2）防护等级：IP54
3）机柜材质：冷轧碳钢板
4）为了方便机柜的吊运，机柜顶部带有起重用的吊耳。
6.6 系统技术指标
1）适应范围：烟气成份、烟尘、流量、温度参数的在线分析与连续监测。
2）减小电击事件影响的措施，采用以下两种措施以使电击事件影响小：保证系统接地，信号要加信号隔离器，在电缆的进口和出口安装电涌抑制装置，用于系统电涌抑制设计。
3）设备接地大电阻：设备接地大电阻小于4欧。
4）烟道上设备的保护方法：烟道上没有防护罩的部件能够经受住高温并且使绝缘的；所有布置在室外或环境条件恶劣地方的控制箱、柜全部采用碳钢喷塑材料，防护等级不小于IP65.
5）防止探头管线堵塞的措施：采样探头是带温度控制装置的，探头温度控制在120～160℃，水份一直处于蒸汽状态，不会液化，探头过滤器过滤精度达到5um，可把绝大多数粉尘过滤掉，同时，探头有定时反吹功能，可将附着在探头过滤器芯上的粉尘吹回烟道。所以，采样探头及管线不会产生堵塞。
6）校准气储存方法及要求：标准气储存在环境条件控制的仪表间内，标气瓶用木材制作或钢铁制作的托架固定在离主机柜1～2米的墙壁上，瓶底放在地上，确定标气瓶固定可靠，并易于拆装，标气瓶通过减压阀、耐腐蚀的气管连接到气样控制单元或者直接接到分析仪的标准口上，检查密封性，标气瓶出气口和减压阀出气口配备压力表，以指示压力和剩余的容量。环境要求：温度5～45℃，相对湿度：0～75%，附近无强烈热源和震动源。
6.7 数据采集处理及控制系统
  烟气监测系统采用高可靠性的数采仪，它适用于在恶劣工作环境条件下连续正常运行。数据采集控制系统软件用来获取和处理来自各分析传输来的数据，并进行实时而有效的控制和处理，对各烟气监测系统厂商的分析仪具有良好的兼容性。充分参考中国环保法规，并与应用实际相结合，是目前为止满足国内环保、电力行业对烟气连续监测系统的关于数据、报表的要求的数据采集控制系统，该系统包括两部分，既可编程逻辑控制器、处理及控制子系统。
PLC是烟气监测系统的数据采集、控制单元。与常规的控制方式不同，PLC提供了更为丰富的功能和更高的可靠性和扩展能力。在烟气监测系统中，PLC提供了各种模拟量数字量的输入输出信号，并通过软件进行深度处理。
PLC提供了24小时的记录接口系统，可以将加工过的数据传输给DAS，其控制指令通过DAS。
数据处理及控制系统具有丰富的功能，包括：
      数据采集：根据需要，定时的采集各个通道的模拟量数字量数据。采样的的对象可以包括SO、NOX、烟尘、烟气流量（湿度、温度、压力、含氧量）等。
      数据处理：根据采样得到的数据，可以计算得到各种测量项的分析结果以及需要的统计数据，可以提供烟气气体成份既时值、指定时间段内的平均值和指定时间段内的排放量，并且可以识别无效的数据。
      数据保存：根据需要，以保存原始采用数据和统计数据，即时烟气气体浓度，单位时间内烟气气体浓度平均值，小时、日、月、年内烟气气体浓度平均值和各种烟气的累计干烟气排放量。
      数据显示：可以即时显示采集到的通道烟气监测数据和监测日期时间。形式可以有：数据显示，显示各通道各种烟气的测量值。每个数据组伴随显示正常范围值和超限报警值。屏幕上可以始终保留显示几个数据组。可以通过鼠标操作显示当日内以网数据组。
      条形图显示：每个通道的采样数据在一个条形图上显示，条形图由浓度标尺，正常范围和超限报警值。在图上以不同颜色的北京显示。煤采样一次，条形图刷新一次。在条形图上方，显示条形图所示的数值，显示
      采样趋势图：以曲线的形式显示当前测量的个通道的烟气浓度。
显示历史数据：选择某一通道，在某一段时间内，某一时间单位下的浓度或累计排放量。
      数据打印：根据需要，可以随时打印报表、显示内容、校正记录等。
      适应性：系统具有自适应性，只要修改系统设置和建立相应的测试模板，系统就可以适应新的一次测量仪表。修改系统设置，也可以改变测量对象。
      系统操作：校准：通过系统设置，系统可以定时定标。如果需要，也可以在安全认证后在操作界面上即时标定。反吹：通过系统设定，系统可以定时反吹。如果需要，也可以在安全认证后在操作界面上即时反吹。报警：系统可以提供超限报警和事故报警。自检：系统提供自检工具，若由异常给出提示。
      数据的安全性和保密性：进入系统必须经过安全认证，以避免误操作和确保系统数据的保密性，提供数据备份功能。
      数据传输：所监测参数可以就地显示并传至厂内的环保监测站，留有接口可将信号传输到电厂集中单元控制室显示和记录。
      数据丢失处理：数据丢失处理完全符合即将颁布执行的《烟气连续监测系统技术规范》要求 。
1）      报告系统
报告系统可自动产生报告，并要求符合下列各式：
表2-1-1   大气污染物排放量     日报表
时间
（时）      机组编号      机组运行状态
（运行/不运行）      负荷
（MW）      湿度
（%）      氧含量
（%）      浓度值   SO2 排放量
                                   (mg/Nm3)      (t/h)                                          
表2-1-2   大气污染物排放量     日报表
烟尘      NOx      流量      温度      备注
浓度值      排放量      浓度值                  
(mg/Nm3)      (t/h)      (mg/Nm3)      （10Nm3/h）      （℃）                                    
注：以上数据均以小时平均值为基础
表2-2   大气污染物排放量     月报表
时间      机组编号      平均负荷      SO2      烟尘      NOx
                 浓度值      排放量      浓度值      排放量      浓度值
（日）            （MW）      (mg/Nm3)      (t/h)      (mg/Nm3)      (t/h)      (mg/Nm3)                                          
注：以上数据均以日平均值为基础
表2-3   大气污染物排放量     年报表
时间      机组编号      平均负荷      SO2      烟尘      NOx
                 浓度值      排放量      浓度值      排放量      浓度值
（月）            （MW）      (mg/Nm3)      (t/h)      (mg/Nm3)      (t/h)      (mg/Nm3)                                          
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低浓度、超低浓度湿烟气颗粒物采用赛默飞世尔科技的PM CEMS系统进行监测分析，独有的 Thermo Scientific™ 锥形振荡微量天平 (TEOM) 技术可以对颗粒物进行 NIST 可溯源的直接质量测量。 TEOM 技术的颗粒物测量范围为 0 - 250 mg/m3，同时保持 0.1 mg/m3 的分辨率。 TEOM 技术的质量准确度为 ±10％（在进行污染源相关校准后），使之成为行业内颗粒物测量精度和准确度的基准。 拥有在该领域几十年的现场运行经验和并且是 ASTM 参比方法（ASTM D6831-02 标准测试方法），TEOM 技术是满足您颗粒物监测需求的可靠解决方案。
n     技术特点
l     动态湿烟气条件下真正的质量浓度测量；
l     光散射融合振荡天平方法，振荡天平方法进行内部质量参比修正；
l     连续测量可过滤颗粒物，不受颗粒物特性变换的影响；
l     采用抽取式 + 稀释探头结构，降低样气的**；
l     可采用等速采样和非等速采样两种模式进行采样分析；
l     设计满足美国EPA PS-11的要求；
l     TEOM方法进行内部质量参比校正。
n     PM CEMS系统结构

l     样品处理
l     样品传输
l     测量
l     以秤重法对前散射法测量结果进行修正
Probe Controller, Model 3880i（探头控制器，3880i型）
l     流量控制
l     对各加热器、电磁阀的电源控制管理
l     数据处理
n     工作原理
采用冷干采样法技术进行烟气的采样，整个采样过程及分析过程进行全程加热。将按照预处理处理处理过的样品气传输到微振荡天平，颗粒物将会附着在采样膜片上，然后通过天平的震荡频率与颗粒物质量之间的换算关系，我们计算出烟气中的颗粒物质量。

n     PM CEMS系统技术参数
量程      0-3mg/m3，0–10mg/m3，高0–250mg/m3，此范围之内量程可任意设定
低检测限      0.25 mg/m3
响应时间      15 minutes to 90% of value
电源      200-240VAC@50/60HZ,30A
仪表气      80slpm@0.55-0.7MPa(75-100psi)
探头尺寸      1117.85mm（宽）+914/1524mm护套X474.73mm（高）X307.09mm（深）
探头重量      59kg
探头控制器尺寸      482.6mm（19”）（宽）X218.95mm）（8.62”）（高）X653.32mm（25.8”）（深）
探头控制器重量      25kg
烟气温度      200℃ (更高温度需向工厂确认)
环境温度      探头控制器环境温度4-50℃；无凝结水
流速范围      4-20 m/s
探杆长度      3-ft or 5-ft
模拟量输出      6炉=路电压0-100mV、1、5、10V；6路电流0-20mA、4-20mA
开关量输出      1路电源故障，10路继电器
超低排放，是指火电厂燃煤锅炉在发电运行、末端治理等过程中，采用多种污染物协同脱除集成系统技术，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度（基准含氧量6%）分别不超过5 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3，比《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降50%、30%和50%，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆。
针对这一大背景，西安聚能仪器有限公司集多年环境监测系统的研发与应用经验成功推出TR-9300D型烟气超低排放连续监测系统。该系统以HJ/T76-2007、HJ/T75-2007等相关标准规范为依据，其分析仪器采用西安聚能仪器有限公司自主研发的JNYQ-S-81型烟气分析仪,单套监测系统采用监测平台探头+预处理+工控机+液晶显示器+数采仪的架构模式完成对监测数据的接收、存储、显示、传输的功能要求。
采用完全抽取式系统通过专用的超低烟气加热采样探头将烟气从烟道中抽取出来，并经过伴热传输，将烟气传输到烟气分析机柜后进行除尘、超低排放烟气专用冷凝器除水等处理后进入JNYQ-S-81型烟气分析仪进行监测分析，并将监测数据传输至工控机和数采仪进行存储和传输。其分析仪采用DOAS方法，基本原理是利用待测物质分子的窄带吸收特性来区分和反演待测气体的浓度。不受水蒸汽等其他气体影响，且测量原理决定了仪器零点基本无漂移。