cems烟气监测系统
1.项目介绍
山东格蓝普物联科技所推出的cems烟气监测系统可以连续监测SO2、NOX、02（标准、湿基、干基和折算)、颗粒物浓度、烟气温度、压力、流速等多项相关参数，并统计排放率、排放总量等。从而对测量到的数据进行有效管理。
系统由气态污染物（SO2、NOX、02等）监测、颗粒物监测、烟气参数（温度、压力、流速等）监测及数据采集与处理4个必选子系统组成。
气态污染物监测采用抽取式冷凝法+磷酸滴定法预处理，其原理是利用紫外差分法测量烟气中的SO2、NOX含量，通过电化学法测量湿氧含量，然后通过干湿转化计算出SO2、NOX、02的干烟气浓度，磷酸滴定发预处理可以有效减小冷凝除水时SO2的吸附损失，提高测量准确度。
颗粒物监测采用抽取式测量法，烟气的温度采用温度传感器测量，烟气压力采用压力传感器测量，烟气流速采用皮托管测量；将所有的测量信号送入数据采集与处理系统。
输出处理系统具有现场数据实时传送、远程故障诊断、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。整套系统结构简单，动态范围广，实时性强，组网灵活，运行成本低，同时系统采用模块化结构，组合方便，并且能够完全满足与企业内部的DCS系统和环保部门的数据系统通讯的要求。
000011项目执行标准
本系统的设计、制造、验收规范主要按下列标准和技术规范进行：
uGB3095－1996《大气环境质量标准》
uGB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》
uGB18485-2007《生活垃圾焚烧污染物控制标准》
uHJ/T75-2007《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
uCJJ90—2002《城市生活垃圾焚烧工程技术规范》
uCJ/T118—2002《城市生活垃圾焚烧炉技术规范》
uHJ/T76-2007《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》
uGB16297-1996《大气污染物综合排放标准》
uGB/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》
uGB9078-1996《工业炉窑大气污染物综合排放标准》
uGB3095-1996《环境空气质量标准》
uGB12519-1990《分析仪器通用技术条件》
000012项目方案
000012.1测量项目
ØSO2、NOX、O2、烟尘、温度、压力、流速
000012.2测量方法
Ø烟气采样方法：抽取式冷凝法
ØSO2、NOX监测方法：差分光学吸收光谱法（磷酸滴定法预处理）
ØO2监测方法：电化学法
Ø烟尘测量方法：抽取式测量法
Ø温度测量方法：温度传感器
Ø压力测量方法：压力传感器
Ø流速测量方法：差压法（皮托管）
2.系统总则
本系统设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，均符合国家有关环境保护标准要求，满足中华人民共和国环境保护行业（HJ/T75-2007、HJ/T76-2007）标准要求。
本公司的CEMS系统由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统及数据采集与处理子系统组成，其中气态污染物监测子系统和数据采集与处理子系统安装在标准19英寸机柜内。系统组成如下图：


图一、CEMS系统组成图
Ø气态污染物监测子系统：由取样单元、预处理单元和分析单元等组成。
Ø颗粒物监测子系统：采用抽取式烟尘监测仪。
Ø烟气参数监测子系统：采用皮托管测流速，压力传感器测压力，温度传感器测温度，烟气湿度采用高温电容湿度传感器测量。
Ø数据采集与处理子系统：由数据采集器、工控机、显示器和系统软件等组成。
根据客户需求不同对上述子系统进行裁剪。



图二、CEMS系统安装示意图
3.系统组成
3.1气态污染物监测
3.1.1取样和预处理单元
样气在取样泵的抽力下由取样探头取出。样气中的绝大部分颗粒物被取样探头中的过滤器滤除，滤除后由伴热管线输送到制冷系统冷凝除水，送至分析单元进行分析。其中根据超低系统中普遍存在湿度大、SO2小等特点，为了减少SO2的吸附损失，预处理系统采用比较可靠简单的磷酸滴定法，在冷凝器预处理中加入5%以上的磷酸溶液，使得冷凝水始终处于酸性状态，减少SO2的吸附损失，提高测量精度。冷凝下来的水经排水系统排掉。由控制单元实现反吹、标定、制冷温度报警提示等功能，并显示系统的各种工作状态。



预处理系统中采用一级快速冷凝除水，确保气体组分不变。采用二级精细过滤，确保气体测量室不被污染，从而提高分析仪的使用寿命。下图即为气态污染物监测系统流程图。
3.1.2气体分析仪
仪器：紫外光谱气体分析仪
型号：HM-UVA-100
测量原理：差分光学吸收光谱技术(DOAS)
测量原理
紫外光谱气体分析仪是基于多通道光谱分析技术(OMA)和差分光学吸收光谱技术（DOAS）的气体分析仪器。光源发出的光束汇聚进入光纤，通过光纤传输到气体室，穿过气体室时被待测气体吸收后，由光纤传输到光谱仪，在光谱仪内部经过光栅分光，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。仪器根据此光谱信息采用差分吸收光谱算法（DOAS）及偏最小二乘算法（PLS）处理，得到被测气体的浓度。
Ø多波段光谱分析技术（OMA）
由于各种气体分子在不同波段对光波有不同的吸收，通过对气体吸收后的连续光谱的分析，实现了多种气体的同时测量。



紫外光谱气体分析仪采用紫外波段的光源和传感器，用来测量在紫外波段对光波有吸收的气体的浓度，比如SO2、NO、NO2等气体。
Ø差分光学吸收光谱技术（DOAS）
DOAS的核心思想是将气体的吸收光谱分解为快变和缓变两个部分。快变部分与气体分子的结构和所组成的元素有关，是气体分子吸收光谱的特征部分；缓变部分与烟尘、水汽、背景气体的干扰，以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采用独特的DOAS算法和PLS算法相结合的处理方式，消除了烟尘、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，保证了测量的准确性和稳定性。
技术指标
SO2：0～20～100ppm（可根据买方需求定制）
NO：0～20～100ppm（可根据买方需求定制）
精确度：≤±2%
线性误差：≤±2%F.S.
零点漂移：≤±2%F.S./7D
量程漂移：≤±2%F.S./7D
响应时间：≤30s
其他
O2测量电化学，0～25%，≤±2%F.S.
电源：220VAC，50Hz
环境温度限制：-10～40℃
通讯接口：1路RS232；1路RS485/RS232
数字接口：4路继电器输出，2路二进制输入
模拟接口：5路4～20mA输出，2路4～20mA输入
仪表特点
Ø可靠性高
采用寿命达10年的脉冲氙灯作光源，采用固化光谱仪，无运动部件，可靠性高。
Ø组合式气体室设计
组合式气体室设计使得光谱调节简便，提高光谱强度。
Ø测量精度高、稳定性好
采用DOAS（差分光学吸收光谱）算法，测量结果不受烟尘、水分等因素干扰,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。
Ø高度智能化、数字化
内置多块高性能处理器，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检测功能；操作简单、使用方便。
Ø丰富的用户接口
提供丰富接口，可方便集成到各类控制和监测系统。可通过RS485和RS232等通信方式组建无线或有线网络，为仪器的日常操作、维护和管理提供便利。
Ø与常见分析仪的对比

3.1.3分析系统
分析系统由：
Ø取样单元（探头、过滤器、温控器）；
HM-CEMS-1000系统的采样单元主要由采样探头和伴热管线组成。按照国家规范将采样探头安装在烟道（或烟囱）的适当位置，采集烟道中的气体，并通过伴热管道将气体运送到位于机柜内部的加热盒中。为保证测量结果的准确，采样探头和伴热管线都采用电伴热的方式，可以将气体保持在设定的温度，以防止气体中水分凝结，伴热管线长度可根据买方实际需要来定制。
Ø预处理单元（取样泵、除湿、细过滤、排水等）；
烟气经过高温采样探头和伴热管到达预处理系统，预处理系统经过采样球阀切换进入冷凝器进行汽水分离，冷凝水通过蠕动泵及时排出，经过冷凝器的冷凝除水，在经过三级精细过滤器进行除尘过滤，处理过的洁净的无尘无水的样气进入烟气分析仪进行分析测量。
Ø分析单元（SO2、NO、NO2、O2）；
Ø信号输出（SO2、NO、NO2、O2浓度、量程转换、标定状态、故障状态等）；
Ø其它（气路、电路等）；
Ø分析仪器柜：1800×530×730MM（高*深*宽）。
3.2颗粒物监测
仪器：抽取式烟（粉）尘测量仪
型号：LFS1000-MO型
测量原理：激光抽取式

原创作者：山东蓝景电子科技有限公司