煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)原理
1.項目介紹
山東萊恩德智能科技所推出的鍋爐煙氣在線監(jiān)測設(shè)備可以連續(xù)監(jiān)測so2、nox、02（標(biāo)準(zhǔn)、濕基、干基和折算)、顆粒物濃度、煙氣溫度、壓力、流速等多項相關(guān)參數(shù)，并統(tǒng)計排放率、排放總量等。從而對測量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。
系統(tǒng)由氣態(tài)污染物（so2、nox、02等）監(jiān)測、顆粒物監(jiān)測、煙氣參數(shù)（溫度、壓力、流速等）監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集與處理4個必選子系統(tǒng)組成。
氣態(tài)污染物監(jiān)測采用抽取式冷凝法+磷酸滴定法預(yù)處理，其原理是利用紫外差分法測量煙氣中的so2、nox含量，通過電化學(xué)法測量濕氧含量，然后通過干濕轉(zhuǎn)化計算出so2、nox、02的干煙氣濃度，磷酸滴定發(fā)預(yù)處理可以有效減小冷凝除水時so2的吸附損失，提高測量準(zhǔn)確度。
顆粒物監(jiān)測采用抽取式測量法，煙氣的溫度采用溫度傳感器測量，煙氣壓力采用壓力傳感器測量，煙氣流速采用皮托管測量；將所有的測量信號送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
輸出處理系統(tǒng)具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳送、遠(yuǎn)程故障診斷、報表統(tǒng)計和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，實現(xiàn)了工作現(xiàn)場的無人值守。整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)范圍廣，實時性強(qiáng)，組網(wǎng)靈活，運(yùn)行成本低，同時系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，組合方便，并且能夠*與企業(yè)內(nèi)部的dcs系統(tǒng)和環(huán)保部門的數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊的要求。
000011 項目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
本系統(tǒng)的設(shè)計、制造、驗收規(guī)范主要按下列標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行：
u gb3095－1996 《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》
u gb13223-2003 《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》
u gb18485-2007 《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》
u hj/t75-2007 《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》
u cjj90—2002 《城市生活垃圾焚燒工程技術(shù)規(guī)范》
u cj/t118—2002 《城市生活垃圾焚燒爐技術(shù)規(guī)范》
u hj/t76-2007 《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》
u gb16297-1996 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
u gb/t16157-1996 《固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》
u gb9078-1996 《工業(yè)爐窯大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
u gb 3095-1996 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》
u gb12519-1990 《分析儀器通用技術(shù)條件》
000012 項目方案
000012.1 測量項目
ø so2、nox、o2、煙塵、溫度、壓力、流速
000012.2 測量方法
ø 煙氣采樣方法：抽取式冷凝法
ø so2、nox監(jiān)測方法：差分光學(xué)吸收光譜法（磷酸滴定法預(yù)處理）
ø o2監(jiān)測方法：電化學(xué)法
ø 煙塵測量方法：抽取式測量法
ø 溫度測量方法：溫度傳感器
ø 壓力測量方法：壓力傳感器
ø 流速測量方法：差壓法（皮托管）
2. 系統(tǒng)總則
本系統(tǒng)設(shè)備的功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)、性能、安裝和試驗等方面的技術(shù)要求，均符合國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)（hj/t75-2007、hj/t76-2007）標(biāo)準(zhǔn)要求。
本公司的cems系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)組成，其中氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)安裝在標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)柜內(nèi)。系統(tǒng)組成如下圖：
圖一、cems系統(tǒng)組成圖
ø 氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)：由取樣單元、預(yù)處理單元和分析單元等組成。
ø 顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)：采用抽取式煙塵監(jiān)測儀。
ø 煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)：采用皮托管測流速，壓力傳感器測壓力，溫度傳感器測溫度，煙氣濕度采用高溫電容濕度傳感器測量。
ø 數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)采集器、工控機(jī)、顯示器和系統(tǒng)軟件等組成。
根據(jù)客戶需求不同對上述子系統(tǒng)進(jìn)行裁剪。
圖二、cems系統(tǒng)安裝示意圖
3. 系統(tǒng)組成
3.1 氣態(tài)污染物監(jiān)測
3.1.1 取樣和預(yù)處理單元
樣氣在取樣泵的抽力下由取樣探頭取出。樣氣中的絕大部分顆粒物被取樣探頭中的過濾器濾除，濾除后由伴熱管線輸送到制冷系統(tǒng)冷凝除水，送至分析單元進(jìn)行分析。其中根據(jù)超低系統(tǒng)中普遍存在濕度大、so2小等特點(diǎn)，為了減少so2的吸附損失，預(yù)處理系統(tǒng)采用比較可靠簡單的磷酸滴定法，在冷凝器預(yù)處理中加入5%以上的磷酸溶液，使得冷凝水始終處于酸性狀態(tài)，減少so2的吸附損失，提高測量精度。冷凝下來的水經(jīng)排水系統(tǒng)排掉。由控制單元實現(xiàn)反吹、標(biāo)定、制冷溫度報警提示等功能，并顯示系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)。
預(yù)處理系統(tǒng)中采用一級快速冷凝除水，確保氣體組分不變。采用二級精細(xì)過濾，確保氣體測量室不被污染，從而提高分析儀的使用壽命。下圖即為氣態(tài)污染物監(jiān)測系統(tǒng)流程圖。
3.1.2 氣體分析儀
儀 器：紫外光譜氣體分析儀
型 號：ld-uva-100
測量原理：差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(doas)
測量原理
紫外光譜氣體分析儀是基于多通道光譜分析技術(shù)(oma)和差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)（doas）的氣體分析儀器。光源發(fā)出的光束匯聚進(jìn)入光纖，通過光纖傳輸?shù)綒怏w室，穿過氣體室時被待測氣體吸收后，由光纖傳輸?shù)焦庾V儀，在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過光柵分光，由陣列傳感器將分光后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息。儀器根據(jù)此光譜信息采用差分吸收光譜算法（doas）及偏小二乘算法（pls）處理，得到被測氣體的濃度。
ø 多波段光譜分析技術(shù)（oma）
由于各種氣體分子在不同波段對光波有不同的吸收，通過對氣體吸收后的連續(xù)光譜的分析，實現(xiàn)了多種氣體的同時測量。
紫外光譜氣體分析儀采用紫外波段的光源和傳感器，用來測量在紫外波段對光波有吸收的氣體的濃度，比如so2、no、no2等氣體。
ø差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)（doas）
doas的核心思想是將氣體的吸收光譜分解為快變和緩變兩個部分?？熳儾糠峙c氣體分子的結(jié)構(gòu)和所組成的元素有關(guān)，是氣體分子吸收光譜的特征部分；緩變部分與煙塵、水汽、背景氣體的干擾，以及測量系統(tǒng)的變化等因素有關(guān)，是干擾部分。doas采用快變部分計算被測氣體的濃度，測量結(jié)果不受干擾，準(zhǔn)確性高。
紫外光譜氣體分析儀采用*的doas算法和pls算法相結(jié)合的處理方式，消除了煙塵、水汽、背景氣體的干擾，同時也消除了測量系統(tǒng)波動對測量結(jié)果的影響，保證了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
技術(shù)指標(biāo)
so2：0～20～100ppm（可根據(jù)買方需求定制）
no： 0～20～100ppm（可根據(jù)買方需求定制）
精確度：≤±2%
線性誤差：≤±2%f.s.
零點(diǎn)漂移：≤±2%f.s./7d
量程漂移：≤±2%f.s./7d
響應(yīng)時間：≤30s
其他
o2測量 電化學(xué)，0～25%，≤±2%f.s.
電源：220vac ，50hz
環(huán)境溫度限制：-10～40℃
通訊接口：1路rs232；1路rs485/rs232
數(shù)字接口：4路繼電器輸出，2路二進(jìn)制輸入
模擬接口：5路4～20ma輸出，2路4～20ma輸入
儀表特點(diǎn)
ø 可靠性高
采用壽命達(dá)10年的脈沖氙燈作光源，采用固化光譜儀，無運(yùn)動部件，可靠性高。
ø 組合式氣體室設(shè)計
組合式氣體室設(shè)計使得光譜調(diào)節(jié)簡便，提高光譜強(qiáng)度。
ø 測量精度高、穩(wěn)定性好
采用doas（差分光學(xué)吸收光譜）算法，測量結(jié)果不受煙塵、水分等因素干擾,測量準(zhǔn)確度高；同時doas算法也消除了由儀器老化引起的誤差，測量穩(wěn)定性好。
ø 高度智能化、數(shù)字化
內(nèi)置多塊高性能處理器，處理器間采用高速數(shù)據(jù)總線通訊技術(shù)，各模塊具備強(qiáng)大的數(shù)字化配置和檢測功能；操作簡單、使用方便。
ø 豐富的用戶接口
提供豐富接口，可方便集成到各類控制和監(jiān)測系統(tǒng)?？赏ㄟ^rs485和rs232等通信方式組建無線或有線網(wǎng)絡(luò)，為儀器的日常操作、維護(hù)和管理提供便利。
ø與常見分析儀的對比
類 別
ld-uva-100
非分光紅外（ndir）
光譜范圍
全息光柵分光，二極管陣列檢測器，完整的連續(xù)吸收光譜
非分光，帶通濾光片，測量特征波長處吸收
波長分辨率
高，0.6nm
低，20-30nm
線性響應(yīng)
高波長分辨率保證線性響應(yīng)
較大的濾光片通帶寬度導(dǎo)致對氣體濃度非線性響應(yīng)
測量動態(tài)范圍
大，適合脫硫前后同時測量
小
煙氣濕度影響
不受煙氣濕度的影響
濕度和濾光器件影響標(biāo)定結(jié)果
標(biāo)定周期
寬連續(xù)光譜、高波長分辨率，標(biāo)定周期長
標(biāo)定周期短
抗干擾能力
很強(qiáng)，寬連續(xù)光譜和高波長分辨率消除了顆粒物、水分、背景氣體的干擾
弱，特別容易受水分干擾
可靠性<