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烟气排放连续监测系统


烟气排放连续监测系统CEMS(Continuous Emission Monitoring System)是一个以分析仪表为核心,运用自动控制技术、计算机技术并配以专用软件,组成一个从采样、预处理、气体分析到数据采集及传输的完整系统,从而实现烟气自动监测站的在线自动运行。自动监测系统一般包括采样单元、预处理单元、数据采集与控制单元、仪表分析单元、数据处理与传输单元及远程数据管理中心。


  烟气在线连续监测可分为直插式监测和抽取式监测两种,抽取式又分为直接采样法和稀释采样法两种,当要对多点进行监测时,从投资节省和监测精度方面考虑,以抽取直接采样法连续监测系统最为普遍。

  烟气中的气态污染物如SO2,NOX,CO,CO2,O2,CH4和C2H4等采用电伴热干法直接采样后经预处理除尘去水后进入分析仪表后测量,其他烟气参数如温度、湿度、压力、流量等则采用直接插入烟道式仪表监测。

1、系统技术要求
  采样系统中,所有安装在烟道内部的部件材质为耐腐蚀不锈钢,耐温达450℃。
  从取样探头至现场反吹柜为电伴热管线,通过温控具有自我温度调节功能。
  现场反吹柜到仪器室的分析仪器柜的管线材质为聚四氟乙烯,采样线(从分析仪器室到采样点)为单根不间断聚四氟乙烯管,为减少检测的滞后,从分析仪器室到采样点的管道应该越短越好,如果两者距离较远,则预处理中须采用快速旁路系统,加快样气的流动,以保证检测时间的滞后不超过1分钟。
  现场反吹柜和仪器柜中的预处理管线为不锈钢管。
  预处理中与样气接触部件的材质都选用不锈钢,主要部件全部为进口件。
  校正气为标准的8L钢瓶。
  系统压缩空气要求(流量: 40L/min,压力:0.4-0.6MPa,露点:<-20℃)
  烟气压力: -4.9-4.9Kpa,烟气温度:250℃以下
  供电 380V±38V 50Hz 5KW

2、烟气在线分析仪器
  目前常见的烟气在线分析仪器的厂家有:德国Siemens、德国SICK、日本岛津、日本富士电机等。

 

 序号
仪器名称
分析方法
测量参数
1
烟气污染物在线分析仪
非色散红外吸收法
SO2、NOX、CO、CO2、CH4
2
烟气流量在线分析仪
毕托管 差压法
烟气流量
3
烟气温度在线分析仪
热电阻法
烟气温度
 
烟气干氧在线分析仪
磁氧法
烟气干氧浓度
4
烟气湿氧在线分析仪
氧化镐法
烟气湿氧浓度
5
烟气压力在线分析仪
差压法
烟气压力
6
尘浓度在线分析仪
光学法
烟尘浓度


3、采样单元
  取样探头与预先装置在烟道上的法兰密封连接取样长度可根据需要选择。在取样探头滤芯外壳处装有一恒温控制加热器,它使进入取样探头的样气中的水汽不在滤芯上结露,使滤芯保持干燥,这样可提高反吹效果,使滤芯不堵塞探头结构设计巧妙,可在不用任何工具条件下进行滤芯的更换。取样探头处在保温箱内,可在任何条件下对取样探头防护。取样探头设有一样气出口,还设有一反吹气进口,利用此口还可进行分析系统误差校准。

4、烟气预处理单元
  电加热探头:
  电加热采样探头直接深入烟道中部采集具有代表性的烟气。由探头过滤器去除大颗粒粉尘,探头自动控温以防凝结水和尘堵塞探头。
  现场除尘,除湿系统:
  现场除尘,除湿系统安装在现场反吹柜中,包括进样/反吹,温控,除湿除尘和仪表空气处理四个部分。
  进样/反吹系统由数据采集和控制系统DAS中的PLC控制,反吹系统会在设定的时间自动启动吹扫掉吸附在电加热探头过滤器上的尘粒,防止探头堵塞。
  从电加热探头到气冷井的管线的电伴热由温控部分控制,主要是保证伴热的温度,防止样气在此段管道中结露,引起堵塞。为确保伴热的温度,温控的感温部分由两个测温探头组成,分别安装在加热套管的两个不同位置,温控器可根据设定的温度自动调节伴热温度,并带有直观的数码管温度显示,同时温控器有4-20mA的信号输出至DAS系统,用于报警,显示和联锁。
  烟气经电伴热管线进入气冷井,去除样气中可能存在的液态水,凝结水经引流器引出,由DAS控制定时自动排放。初步去水后的烟气进入渗吸式干燥器,进一步去除样气中的气态水份。制备成干燥,干净的烟气进入分析仪表系统。
  仪表空气处理部分对仪表空气进行进一步处理以保证其压力,露点和洁净,确保系统能正常运行。
  由于样气在反吹柜中已被充分地干燥,故从现场的反吹柜到器柜的管道已不需保温。
  流路切换、测量、校正系统:
  制备干净,干燥的样气经DAS控制的流路切换由采样泵抽取进入仪器柜中的预处理,经稳流,快速回路和精细过滤器去除杂质后进入分析仪表测量。
  预处理系统中有湿度检测器用来检测样气中的水份,当水份超标时,报警信号进入DAS系统联锁,保证分析仪的安全运行。
  系统的校正分两种方式,一种是单仪表校正,标气直接接入仪表进行调校;另一种是系统校正,标气从采样口接入,路径与样品气通过的相同,对仪表进行调校,两种调校方式都由DAS系统控制,可分别实现手动和自动校正。

5、数据采集控制单元
  数据采集和处理控制系统是一种以通用工业控制计算机为平台,具有可扩展硬件结构,高性能应用软件的数据采集控制系统。具有记录,存储,显示,数据处理,数据输出,打印,故障告警,安全管理和数据,图文传输功能。通讯接口可为RS232,RS485,RS485中的任一种。
  PLC控制系统:
  自动控制单元由嵌入PLC、现场工控机、中心站计算机以及变送器、执行机构等组成,能自动采集模拟信号和MODBUS数据信号,其中PLC主要采集各设备状态信号(开关量)、变送器模拟信号和仪表发出的数据信号,同时对各种设备进行控制和双向通讯,对系统状态进行调整和监控,现场工控机则通过通讯接口采集仪表、PLC等设备的数字信号,并对仪表和系统设备进行监控。
  PLC具备存贮数据的功能,具有断电保护功能,并能记录断电状态,同时具备故障报警记录、事故追忆的功能,具备手动、自动、远程切换、安全联锁的功能。
  现场可就地控制系统进入自动、手动运行状态,手动运行状态下可强制单个控制设备或单元启动或停止,完成手动运行或手动调试。
  按规定程序启动或关闭系统,全程监控系统各单元的运行状况。采集分析数据、切换运行程序、控制单元操作和响应故障报警。
  可以由现场工控机或通过网络远程设置PLC参数。
  具有防雷击、电磁干扰的措施。
  数据采集及控制软、硬件功能:
  数据采集和处理系统是以可编程控制器(PLC)和工控机为核心,用组态软件对系统进行组态,操作系统为WIN2000中文版,具有可扩展硬件结构,高性能应用软件的数据采集,控制系统。
  烟气各监测仪的输出信号接至DAS系统,进行数据处理,显示,打印。同时,DAS系统可同时将各个输出信号以硬线方式和通讯方式接至DCS系统,并可以硬线方式与主管部门相连。
  系统有语音报警功能、SMS报警功能及远程视频监视功能。
  系统可自动完成数据处理,数据处理方法(数据单位及计算条件)以及生成的排放量报告都符合《烟气连续监测技术规范》的要求。
  系统具有独立的电源控制。控制系统有自诊断功能,可根据反馈的状态与数据库中的存储的逻辑进行对比以确定系统的运行状态正常与否,并自行调节,排除故障和报警。
  系统可控制CEM的运行,包括预处理部分的自动反吹/排液/进样,回路的切换,报警联锁等,并可实时采集仪器和系统输出的报警信息,并将报警信息记录到数据库,使反馈状态与数据库中的存储的逻辑进行对比以确定系统的运行状态正常与否,并自行调节,排除故障。
  系统能自动对气体成分分析仪进行自动校正,不但能实现外部的手动控制,而且能实现每天的自动校正,并自动打印出校正报告。系统能保存所有完成的校正记录。校正记录包括校正的日期和时间,校正气体的浓度值,分析仪的响应值,精确度,和目前采用的偏差调整措施。同时系统保存采用的校正过程的完整记录,包括机组名称,校正气体的名称/浓度/有效期,校正气体的存储时间,体积和储气筒的系列号。
  系统报警功能:
  系统具有强大的自诊断功能,主要分为分析仪状态/故障自诊断和预处理故障自诊断两部分,所有的故障信号都接至DAS系统中,进行联锁控制,以保证系统运行的安全可靠,并可显示,打印,通讯,并以接点输出方式提供以下报警和状态给DCS。

6、系统安装说明
  系统由19”机柜组成。安装在仪器室内,主要安装了气体成分分析系统的仪器、预处理以及电器控制部分,机柜带有通风口以便于仪器的散热。
  仪器室面积不小于12m2,门的内部间距应不小于80cm,通风,光照良好。
  仪器室需安装空调,室内温度保持在10-20℃。
  仪器室内要装照明设备。
  仪器室内要预留电缆沟。
  需在烟道两侧搭建平台,以便于安装和维护。平台的上方还应搭建防雨蓬,以确保设备能长期运行。
  各监测仪的探头在烟道上的安装方式为法兰式,为使监测最精确,各监测仪的探头应尽量靠近烟道中部。
  考虑到烟道有震动,各监测仪的探头都有安装托架。
  在烟道上所安装的仪器设备有相应的保护罩。没有保护罩部件都可在露天环境下长期连续运行。
  各测量烟道平台至仪器室需架设电缆纬线槽。

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