ABB在线分析仪在烟气监测系统的应用
ABB二氧化硅SiO
2019年7月26日星期五
仪表培训教程
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8241型SiO2分析仪的基本组成
样品预处理系统
组成
1. 减压阀 2. 过滤器
作用
1. 将过高的样品压力降低，以便适合 分析仪表的分析要求
ABB二氧化硅（SiO2）分析仪 培训教程
上海如丰公司 海南炼化在线分析仪表部
2008.10
上海如丰RFC
二氧化硅（SiO2）分析仪
概述 ABB二氧化硅分析仪的基本组成 ABB二氧化硅分析仪的测量原理 ABB二氧化硅分析仪的基本操作 ABB二氧化硅分析仪的故障分析和排除
2019年7月26日星期五
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8241型SiO2分析仪的测量原理
事件顺序为：
在样品含有磷酸盐的应用中，增加 柠檬酸的浓度，以破坏任何磷酸盐 络合物，后者可能会增加下一步中 所形成的颜色。
在溶液进入控温块中的第三反应旋管（提供1分 钟延迟）之前加入还原溶液，使黄色络合物还 原为蓝色形式。
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8241型SiO2分析仪的测量原理
样品池和光学检测元件
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样品池的 填充和排放程序图
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8241型SiO2分析仪的测量原理
样品池和光学检测元件
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样品池和光学检测元件 结构图
仪表培训教程
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8241型SiO2分析仪的测量原理
样品处理及化学反应
ABB在线分析仪预处理常见故障排查方略
４．５．５抽 气 泵 选 型 不 当 ； ４．５．６大 量 粉 尘 进 入 ； ４．５．７样气 中存在较强腐蚀性气体。 ４．６故 障现象：冷凝 器温度指示值不下降，可能的原因有： ４．６．１冷 凝 器 损 坏 ； ４．６．２样 气 温 度 过 高 ； ４．６－３样气流量太大； ４．６．４冷凝器温度设置不 当。 ５．结束语 分析仪设备的维护是 目前 热工仪 表维护 中的难题 ，但只要我们找 出方法 、找对突破 口，维护 工作有的放矢的进行 ，还是 会起 到事半 功倍 的效果 ，分析设备在冶金 、化工 、水泥等恶劣环境 中使用还是 可以得 到 大 力 推广 的 。
ｄ、反吹气压 力低报警压力表 ，并输出报警信号 。 ４．成 套 系统 常 见故 障排 查 案 例 ４．１故障现象：取样探 头频繁堵塞 ，可能的原 因有：
４．１．１吹扫探头用的压缩空气压力低（或 中断），压缩空气 中带水或带 油 ；
４．１．２取 样 样 气 流 量 过 大 ；
４．１３取 样 选 择 不 当 （粉 尘 含量 过 高 ）； ４．１．４取 样 探 头 吹 扫 间 隔时 间设 置 不 当 ；
４．１．５取 样 探 头 吹 扫 程序 设 计 不 合 理 。 ４２故障现象 ：样气 流量小 ，调节流量计也达不到所需要 的样气流 量 ，可 能 的 原 因有 ： ４－２．１探 头过滤芯堵塞 ； ４．２．２样气 回路有泄漏 ； ４－２＿３样气 回路抽气泵能力不够 ； ４．２．４流量计浮球卡住 ； ４．２．５样气回路管道堵塞 ； ４．２．６样气回路 电磁阀堵塞； ４．２．７冷凝器温度设置过低内 部冰堵 ； ４．２．８取 样 点压 力 过 低 ； ４．２．９尾 气 排放 管 堵 塞 ； ４．２Ａ０膜式 过 滤 器 膜 片 积 尘 过 多 。 ４－３故障现象：分析仪器传感 器内部 出现粉尘 ，可能的原因有：
烟气污染物排放自动监测系统一脱二的测量方式改造及应用
出现故障后，会影响５ 号，６ 号炉所排放烟气的监测，使得 这两个炉的烟气监测也不正常，数据也得不到正确的传 输，最终导致环保压力也日趋增大。
二 、影 响烟 气 污 染 物 排放 自动 监 测 装 置不 准确 的因素分析
（ 因素分析 一） 泄漏对 自动监测仪表监测不准 的分析 。 自动监测
水蠕动泵采用挤压排 水的运行方式 ，对蠕动泵 的橡 皮 软管质量要求较 高， 由于长 时间挤压 ，容 易使橡 皮软 管变形或破裂 。如果不及 时更换 ，冷凝器 的排水蠕动 受到影 响，会 出现漏水或者 是水流 不同等 问题 ，进而 影响测量结果 。 热装置对 自动监 测仪表 监测不准 的分析 。伴热装
加样 气流量 旁路系统，管路优化 。改造前 系统 图如 图 ｌ ，改造后及管路优化后系统如 图２ 所示 ：
工作人员操作对 自动检测仪表监 测不准的分析 。
在监测操作 中，工作人 员常常不能够 对机组排烟的烟 气含量做 出正确 的判 断。这样 在需要工作人员手动调 整 ，测量等等人 工操作 时，不能做 出正确的调整 ，或 者是调整不及 时，得不 到正确 的数据 ，最终导致烟 气 排放时排放污染 物超标 而监测 失效 的现象发生 。
易 堵 塞 取 样 管 ，过 滤 芯 ，导 致 抽 气 泵 不 能 正 常 抽 取 到
烟气污 染物排放 的优劣 是国家环保局对火 力发电 厂节能减排运行最重要的考核指标。一脱二的测量方 式 已不能满 足当前节能减排的要求，于是对 该系统进 行 了改造及优化 ，改进后达到预 期的效果 。
一
验时问长 。这种精度不准确 的主要原因是机组排放烟 气时 ，监测系统 的测量 时问不满 足国家要求的统一标 准 。国家 的标准要求 为： “ 小时测 量时间不得低于 每 ４ 分钟 ”。而现有机组 的监测 每小时还不足 ３ 分钟 ， ５ Ｏ 在这种情况下 ，由于采取数据 基数小，数据采集量不 足 ，导致精度 不准确。
烟气连续排放监测系统技术规范(1)
鄂尔多斯市双欣化学工业有限公司烟气连续排放监测系统技术规范鄂尔多斯市双欣化学工业有限公司安健环部目录l范围l.l 总则l。
2 工作范围2引用的规范和标准3技术要求3.1 一般要求3.2 设计要求3。
3 设备技术性能要求4 安装调试要求5 工程实施双方界限表（可调整）6 设备验收7 安全8 质保1 范围1.1总则1。
1。
1 本技术规范适用于鄂尔多斯市双欣化学工业有限公司（以下简称甲方）烟囱管道安装(以下简称乙方）生产的CEMS 烟气在线监测系统1.2 工作范围1。
2。
1 甲方的工作范围：（1)甲方负责搭建设备平台及站房等，并在设备房内安装空调，负责提供可满足设备正常运行的工作条件:提供并铺设电源（要求长期供电不中断）和至安装现场设备房及平台内.甲方提供到现场(站房及平台)压缩气源，气源要求(依照乙方产品技术需求）（2）甲方负责在要安装的烟囱或烟道上开孔并安装法兰（可参照乙方设备要求作相应调整)。
（3）甲方提供净化除尘、烟气的可行的相关参数，作为乙方的设备制造和安装的设计输入,甲方为所提供数据的真实性负责.1.2.2 乙方工作范围：(1）乙方负责按甲方提出的合理时间表在甲方的烟囱或烟道上安装由乙方设计制造的型烟气排放连续自动监测系统（按出厂标准配置或按设备清单）。
监测内容：SO2、O2、烟尘浓度及烟气温度、流速、静压，并把监测数据送至工控机，计算出烟气污染排放率、排放量，能显示和输出各种参数、报表（须满足《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》（HF/T76—2007)中报表格式要求）并保证数据准确上传至当地环保局。
(2）乙方负责对甲方有关技术人员进行使用现场培训,培训内容为：设备的原理、组成、日常操作和维护等。
(3）乙方在执行合同时，应以其专业知识和经验做好本项工作，并切实维护甲方的权益。
3 技术要求3.1 一般要求3.1。
1 烟气连续监测系统（简称CEMS）应能自动连续监测：SO2浓度、NO X 浓度、烟尘浓度和氧含量及其附带测量的有关烟气子参数：温/湿度、压力、流量。
ABB 汽轮机控制和保护系统
电网中承担主力负荷的大功率汽轮机满足冲转前提后，升速阶段为转速闭环控制，机组将依据升 速指令，通过汽轮机 DEH 控制系统驱动进汽调节阀，按一定的规律自动升速、摩擦检查、过临界转 速、暖机直到 3000rpm 等待并网。在同期并网带初负荷后，机组改为阀位或负荷闭环控制，机组将依 据阀位指令或负荷指令通过 DEH 控制系统自动控制机组升降负荷以满足电网的要求。这种基本控制功 能被称为 BTC 控制。
带差压发信器双联滤油器(可 在线清洗)
#1可变节流孔装置
#1DDV伺服阀 #2可变节流孔装置
高压调节 阀油动机
#2DDV伺服阀 #3可变节流孔装置
中压抽汽 旋转隔板 油动机
压力油供油
回油
危急保安油
#3DDV伺服阀 卸荷阀1 卸荷阀2 卸荷阀3
低压抽汽 旋转隔板 油动机
1-4:
高压系统一般用于大型机组控制系统，低压透平油系统在中小机组上应用较多。 1.3 DEH 控制系统功能
12
第二部分 汽轮机控制系统硬件
2.1 主控制器
SYMPHONY 系统的主要控制器有两种，一种是 IMMFP；另一种是 BRC-100。这两种控制器都属于
SYMPHONY 系统的成员，广泛应用于电厂控制系统中，包括旋转机械的 DEH、MEH。这两种控制器的主
要区别是容量及速度上有一点差别，所以我们在配置中，DEH 一般用 IMMFP 有的也用 BRC-100，而在
单阀与顺序阀切换、高中压调门开度比调正等功能。
石油化工在线分析仪表系统设计应用
石油化工在线分析仪表系统设计应用黄步余中国石化工程建设公司近年建成大型石油(煤)化工项目* 1090 KTA上海赛科乙烯项目* 800KTA广东惠州乙烯项目*700KTA扬巴一体化乙烯项目* 700 KTA扬巴体化乙烯项目* 1000 KTA茂名乙烯项目(扩建)* 1090 KTA福建炼化一体化项目* 1000 KTA中沙天津炼化一体化项目* 1000 KTA独山子炼化一体化项目* 1000 KTA镇海乙烯项目*1000KTA* 600KTA中原甲醇制烯烃（MTO）项目* 800 KTA 武汉乙烯项目* 800 KTA 四川炼化一体化项目* 800 KTA抚顺炼化一体化项目在建大型石油(煤)化工项目* 800KTA延长靖边DCC/CPP项目* 1200 KTA 广东惠州二期千万吨/年炼油与120万吨/年乙烯项目* 1000 KTA 中科湛江千万吨/年炼油与100万吨/年乙烯项目* 260 KTA中-沙天津公司双酚A/聚碳（BPA/PC）项目* 3600 KTA中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目* 1800 KTA 安徽中安甲醇制烯烃（MTO）项目* 4000 KTA 神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目神华宁煤吨年煤炭间接液化项* 660 KTA 福建中软集团丙烷脱氢制丙烯（PDH）240KTA烟台万华环氧丙烷及丙烯酸酯体化项目* 240 KTA 烟台万华环氧丙烷及丙烯酸酯一体化项目石油化工在线分析仪系统应用现状* 近年来世界级规模炼化一体化项目相继建成投产，促进在线分析仪系统*近年来世界级规模炼化体化项目相继建成投产促进在线分析仪系统应用和发展。
* 在线分析仪系统是提高产品质量、目标控制、先进控制、实时优化、实现*在线分析仪系统是提高产品质量、目标控制、先进控制、实时优化、实现生产精益管理的重要手段之一。
* 在线分析仪系统对安全生产、节能降耗、性能考核、市场营销等起着日益俱增的作用。
* 在线分析仪表系统对烟气中粉尘、氮氧化物、二氧化硫及污水水质监控等环境保护起着重要作用。
固定污染源废气中非甲烷总烃检测方法探究
固定污染源废气中非甲烷总烃检测方法探究李腾辉摘㊀要：挥发性有机化合物（ＶＯＣｓ）作为影响环境的有机废气污染物㊂研究表明工业固定污染源的ＶＯＣｓ的排放量占到人为源排放总量的１／５，其中非甲烷总烃（ＮＭＨＣ）作为一类可以代表挥发性有机物含量的物质统称，非甲烷总烃的检测变得十分重要㊂文章对现阶段常用的检测方法及应用进行介绍㊂关键词：挥发性有机物；非甲烷总烃；检测技术一㊁引言目前的研究的对于非甲烷总烃的检测方式主要有离线和在线检测两种形式㊂离线检测模式主要是通过采样人员在现场进行手工采集样品后返回到实验室进行分析㊂常见的样品采集手段有气袋采样㊁吸附剂采样和苏玛罐采样㊂常用的分析技术采用气相色谱㊁质谱或者气质联用的分析技术㊂由于离线检测易受外界因素干扰，同时采样的样本有限，分析还具有十分明显的滞后性，无法准确而真实反映实际污染源中的非甲烷总烃真实数据变化的监测需要㊂相比于离线分析技术，在线分析具有更加高效和实时性明显的优点㊂依据最新的ＨＪ１０１３－２０１８标准要求，仪表对于非甲烷总烃检测周期低于３ｍｉｎ，因此固定污染源非甲烷总烃在线监测技术与离线检测相比更加具有优势㊂二㊁固定污染源非甲烷总烃在线监测技术简介固定污染源非甲烷总烃的在线检测多采用色谱㊁质谱或者光谱等技术，现阶段的仪器生产厂商多采用色谱法㊂而气相色谱法（ＧＣ）主要是以惰性气体来作为流动相，多孔吸附材料作为特定的固定相，依据不同测量组分在吸附材料上的保留能力的不同，根据相对保留时间的不同来进行定性分析，借助峰高或者峰面积进行定量㊂在非甲烷总烃的在线监测中应用较多的检测器为ＦＩＤ㊂ＦＩＤ作为一种对含碳氢类化合物有较好响应的检测器，含碳有机物在氢气和空气燃烧的火焰中产生离子，在施加特定电场和放大器使得离子流信号经转换为成色谱峰信号㊂ＦＩＤ对含碳氢类的有机物的检测有较高的灵敏度，同时其结构简单㊁检测稳定性好㊁响应迅速等特点㊂ＦＩＤ还可以作为一种传感器进行使用，可对污染源的挥发性有机物总量进行测定㊂当ＦＩＤ与色谱的分离技术相结合，既可以测定挥发性有机物的总量也可单独测定甲烷及非甲烷总烃㊂对于现阶段固定污染源废气中非甲烷总烃的检测技术而言，在线ＧＣ－ＦＩＤ技术发展成熟且应用广阔，已经成为污染源挥发性有机物中非甲烷总烃在线监测的主流方法，广泛应用于石化㊁农药㊁涂装㊁印染及制造等众多行业㊂固定污染源废气中非甲烷总烃的在线检测主流的公司如聚光科技㊁天瑞仪器㊁雪迪龙㊁磐诺㊁霍普斯等国内厂商和ＰＥ㊁ＡＢＢ㊁赛默飞㊁西门子㊁横河电机等国外厂商推出的固定污染源挥发性有机物在线监测系统均采用的是ＧＣ－ＦＩＤ技术㊂三㊁ＧＣ－ＦＩＤ技术应用ＧＣ－ＦＩＤ技术作为固定污染源非甲烷总烃在线监测的重要技术，通常采用催化氧化法㊁直接法㊁差减法来实现ＮＭＨＣ的在线监测㊂固定污染源ＮＭＨＣ催化氧化法主要在特定催化剂催化作用下借助高温将ＮＭＨＣ物质转变成甲烷进行检测㊂虽然催化法响应快㊁在工况不复杂的情况下数据测量准确度与色谱法相当，但是催化剂易中毒㊁维护量较大㊂催化氧化法大多应用在在线设备比对中，其作为便携式非甲烷总烃检测时应用广泛㊂直接法是利用多通道采样阀的切阀状态不同来实现采样与分析的全过程㊂其采用一根色谱柱，该色谱柱可以很好地实现甲烷的分离，对于其他ＮＭＨＣ物质具有良好的吸附性㊂待采样完成后，切换阀状态载气将从色谱柱上分离甲烷带入检测器进行检测，待甲烷分离完成后切换阀状态载气再将非甲烷物质从色谱柱反吹进入ＦＩＤ检测器，这样可以实现甲烷㊁非甲烷总烃的在线监测，该方法可实现甲烷㊁非甲烷总烃的快速检测㊂该方法在赛默飞公司的５５Ｉ系列㊁ＡＢＢ公司ＰＧＣ５０００仪表中得到使用㊂差减法是利用两根色谱柱一根总烃柱另一根为甲烷柱，两个定量管一个用于分析总烃另一个用于分析甲烷，多通道的采样阀在完成采样后切换阀状态，载气将样品气分别带入对应的色谱柱分离后进入ＦＩＤ进行检测，对应的非甲烷的数据由总烃的数据减去甲烷数值即可得到㊂该方法依据ＨＪ１０１３－２０１８标准，满足现行环保要求，对于固定污染源ＮＭＨＣ检测具有指导意义㊂四㊁结语在未来很长一段时期内，ＶＯＣｓ（挥发性有机物）的防治终将成为中国污染控制舞台上重要角色之一，同时为 十四五 期间空气质量进一步改善，乃至碳减排贡献十分重要的力量㊂相信随着环保监测力度和监测范围的日益增加，高性能㊁高稳定性的在线监测仪表需求将日益显著㊂参考文献：［１］朱卫东，顾潮春，谢兆明，等．工业固定污染源连续排放在线监测技术［Ｊ］．石油化工自动化，２０１６，５２（５）：１－６．［２］高喜奎，朱卫东，程明霄．在线分析系统工程技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１３：８７８－８８７．［３］陈颖，叶代启，刘秀珍．我国工业源ＶＯＣｓ排放的源头追踪和行业特征研究［Ｊ］．中国环境科学，２０１２，３２（１）：４８－５５．［４］王强，周琦，钟琪．固定源废气ＶＯＣｓ排放在线监测技术现状与需求研究［Ｊ］．环境科学，２０１３，３４（１２）：４７６４－４７７０．作者简介：李腾辉，江苏华测品标检测认证技术有限公司㊂８６１。
烟气超低排放连续监测系统(CEMS)在包钢燃气锅炉烟气排放中的应用
烟气超低排放连续监测系统（CEMS）在包钢燃气锅炉烟气排放中的应用为响应国家节能减排政策，包钢动供总厂对燃气锅炉进行改造并新增污染源自动监测设备对烟气进行超低排放连续监测。
所选用CEMS采用加热抽取式等速采样方式，通过前散射法和非分散红外吸收法对超低排放机组排口的烟尘颗粒物和气态污染物的排放浓度进行连续实时监测。
标签：烟气排放连续监测CEMS 颗粒物气态污染物浓度1 术语和定义烟气排放连续监测continuous emission monitoring CEM对固定污染源排放的颗粒物和（或）气态污染物的排放浓度和排放量进行连续、实时的自动监测，简称CEM烟气排放连续监测系统continuous emission monitoring system CEMS连续监测固定污染源颗粒物和（或）气态污染物排放浓度和排放量所需要的全部设备，简称CEMS。
2系统概述为加快推动能源生产和消费革命，进一步提升煤电高效清洁发展水平，国家发改委、国家环保部、国家能源局三部委联合制定了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》。
计划中规定，到2020年，现役燃煤发电机组改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。
针对这一政策，包钢动供总厂对现有燃气锅炉采取相应的脱硫除尘改造等措施，以提高脱硫除尘效率，实现超低排放要求，并且新增污染源自动监测设备对烟气排放进行监测。
由于超低排放烟气湿度大、污染物浓度低，从而给烟气排放监测设备提出了更高的要求，传统CEMS难以满足超低排放烟气的准确测量，本次采用烟气超低排放连续监测系统进行监测，监测参数包括：颗粒物、二氧化硫、氮氧化物，含氧量、温度、压力、流量、湿度。
该CEMS系统采用加热抽取式等速采样方式，通过前散射法和非分散红外吸收法对超低排放机组排口的烟尘颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度进行连续实时监测。
烟气分析仪使用说明书
烟气连续在线监测系统目录使用说明书前言附件：皮托管说明书，粉尘说明书及图纸对大气污染源排放的颗粒物（也称烟尘）、气态污染物（包括二氧化硫、氮氧化物等）进行浓度和排放总量连续监测的装置，被称为“烟气排放连续监测系统”或“烟气连续排放监测系统”。
国际上通用称呼CEMS（Continuous Emission Monitoring System）。
烟气排放连续监测系统不仅能用于排放达标监控和排污计量使用，同时还可以用于设备（除尘、脱硫、锅炉燃烧工况）运行状态检查、故障诊断等。
为了我们共同的蓝天，共有的家园，为最终实现我国的大气污染防治计划，安装在线监测仪意义将显得更为重大！一烟气连续在线监测系统介绍1.1概述烟气连续在线监测系统运用烟气红外采样、后散射烟尘浓度测量、皮托管烟气流速测量及计算机网络通讯技术，实现了固定污染源污染物排放浓度和排放总量的在线连续监测。
同时又针对国内煤种较杂、煤质变化大、污染物排放浓度高、烟气湿度大的状况从技术上进行了改进。
并按照国家标准设计定型，提供专业的中文操作平台及中文报表功能、多组模拟量及开关量输入输出接口，可实现现场总线的连接以及多种通讯方法的选用，使系统运行方便灵活。
烟气连续在线监测系统（CEMS）是功能齐全，整体水平最高的固定污染源在线监测系统。
主要由以下几个子系统组成：1)固态颗粒物连续监测子系统2)气态污染物连续监测子系统（SO2、NO X）3)烟气含氧量、烟气流量、压力、温度，湿度等烟气参数连续监测子系统4)数据处理与远程通讯系统如以下示意图：技术特性：✧适合中国国情：系统针对国内燃用的煤种较杂、煤质变化频繁、烟尘和气态污染物排放浓度高、烟气湿度高的状况进行了技术上的改进，因而更适合国内条件运行。
✧维护量小：系统运行中所吸取的烟气量极少，使系统所维护周期大大延长。
✧全线在线标定：系统标定时，通过探头控制器和分析仪实现零标及跨标功能，完成全系统的在线标定，从而在最大程度上保证了系统的测量精度。
烟气监测系统(CEMS介绍)
标定时间可以在控制柜前面板上设置
流量计和针形阀（流量控制在 0.2-1.5 l/min）
单元控制器（控制反吹单元）和采样切换控制器（一拖二系统控制采样切换） 机柜的防护等级：室内机柜；工作温度：5-35 C
s
Process Analytics, A&D, Siemens Ltd, China
CEMS（Continuous Emissions Monitoring System）
仪表风压力：4-7 kg 反吹形式：脉冲方式； 一次反吹时间：2分钟（可调）；
电源接口：PG13.5 气源接口：1/4"
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CEMS（Continuous Emissions Monitoring System）
采样探头
管线接口： 4 mm 采样管线外径：约 50mm
控制温度为 140-160 C（PTFE）
管线安装时，要尽量避免死弯和 U 形弯（不小于500mm）
s
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CEMS（Continuous Emissions Monitoring System）
EXTRACTIVE -- 从烟囱上取样，将样气伴热后，送至地面便于操作的控
制系统柜。
DILUTION
-- 从烟囱上取样，用高纯度的稀释气将样气按一定比例稀 释后，送至地面便于操作的控制系统柜。
注：将样气伴热或者稀释的目的，都是为了防止样气在传输过程中，出 现水汽冷凝，造成采样管线堵塞，影响测量结果。
采样探头长度：1500mm（采样点距烟道内壁不小于 1m 或者 1/3 的
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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn ABB在线分析仪在烟气监测系统的应用 作者：秦华 来源：《科技资讯》2013年第18期
摘 要：环境保护越来越被公众所认同，现在大气污染成为需要解决的突出问题。生产企业排出的烟气中含有各种污染物，具体排放的指标需要遵守国家关于固定污染源烟气排放标准。对此，企业需要配有固定污染源烟气排放连续检测系统（CEMS）。
关键词：CEMS AO2040红外分析仪 氧化锆分析仪 烟尘检测仪 数据采集系统 中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0140-04 为保护我们共有的地球，环保部门对烟气排放企业需要进行固定污染物排放的监督，烟气监测系统就是按照环保部门要求，企业设立的排放物进行连续监测的系统。
固定污染源烟气排放连续监测系统（简称CEMS），由烟尘监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、DAS（数据采集系统）、气源电源通讯等辅助设施子系统等组成。通过选定的采样方式，测定烟气中污染物量，数据按要求进行显示、记录、传输和调用。
标准的监测项目为8个参数：二氧化硫量（SO2）、氮氧化物量（NO NO2）、颗粒物量（烟尘）3个污染物参数和对应的湿基流量（包含流速、温度、压力）3个排放参数、以及换算干基用的氧量（O2）、湿度（RH）2个参数。
1 CEMS系统 1.1 系统简述 系统由SO2，NO NO2多组分气体分析仪、尘含量检测仪、流速仪、氧化锆氧分析仪和DAS（数据采集系统）组成。
SO2，NOX多组分气体分析仪：ABB AO2040 Series。 尘含量检测仪：SICK FW56。 流速仪：MODEL 3060。 氧化锆氧分析仪：ABB ZDT。 DAS（数据采集系统）：SIEMENS S7 200 PLC，DELL计算机，HP打印机。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 系统集成为一个分析小屋内安装的分析柜（2200h×800w×800d）和两个现场安装的分析柜（1300h×1300w×500d）。
分析小屋内安装的分析柜安装有ABB AO2040多组分气体分析仪和其预处理系统，SIEMENS S7 200 PLC，220VAC/24VDC电源箱，校验用标准气，电磁阀组。
现场安装的分析柜安装有ZDT氧化锆氧分析仪，SICK FW56尘含量检测仪，MODEL 3060流速仪和其反吹泵。
尘含量检测仪、流速仪、氧化锆氧分析仪将检测的工艺值转变为标准4～20 mA模拟量，传送给PLC，PLC处理后将数据传送给监控计算机。
PLC与监控计算机之间采用PC/PPI连接方式进行通讯。 ABB AO2040多组分气体分析仪与监控计算机之间采用USB—RS485连接方式进行通讯，而不与PLC直接通讯。
1.2 结构图（如图1） 2 CEMS的基本配置（如表1） 下面就各系统详细介绍如下。 2.1 气态污染物监测系统采用ABB AO2040系列产品 ABB AO2040系列包括以下方面。 加热过滤采样探头及电伴热采样管线： TYPE 40（取样探管ABB）； PFE2（加热过滤器ABB）； SE-2C1-57-1-ATPVC-047-XINS（电伴热采样管线Cellex）； 预处理： SCC-C（样气冷凝器ABB）； SCC-F（样气泵ABB）； 分析仪： 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn Uras 14（多组分气体分析仪ABB）； Oxygen Sensor（氧气传感器ABB）。 ABB AO2040 Series采用直接抽取式采样法，测量排放烟气中的SO2、NOx及燃烧剩余氧含量（干氧）。加热过滤采样探头全不锈钢材料，内置加热陶瓷过滤器，加热温度180 ℃，能有效地除去烟气中的颗粒物，过滤效率2μm>99.9%。具有极低的维护量和长使用周期。电伴热采样管线传输样气从探头到预处理系统，材料为特氟隆，电伴热保证样气温度在130 ℃～150 ℃，以防止结露。（如图2）
通讯方式： RS232/485串口，与DAS监控计算机连接。 系统原理：湿基直接抽取采样系统是在探头端部去除烟尘，样气保留湿气保持热态。因此样气要在传输到分析仪之间始终保持在酸露点138 ℃～160 ℃以上。由于与此衔接的红外分析仪在测定NOx的波长范围内水分对其有一定的影响，为避免在烟气湿度较大的场所下，红外分析仪会产生误差，采样系统用冷凝器除湿来减少影响。利用采样泵抽取经过防尘探头除尘和采样管线加热的湿样气，进入冷凝器除去水分，干燥后的冷烟气通过转子流量计和支管分送给分析仪。
（1）冷凝器SCC-C及采样泵SCC-F。 ABB预处理系统SCC为一体化集成的标准部件。它集成有冷凝器、蠕动泵、采样泵、过滤器、流量调节器等。同时SCC具有温度、湿度、流量信号输出，及时反应系统工作状况。
（2）多组分分析仪。 ABB AO2040 Series Uras14分析仪采用非分散红外吸收法（NDIR）进行测量，气体污染物对红外线进行选择性吸收，其吸收强度取决于被测气体的浓度，通过对被测气体前后红外线能量的比较，从而达到测量组份含量的目的。这些气态污染物主要为双原子分子，如CO、CO2、NO、SO2、CH4气体等。单原子分子O2组份则由电化学传感器模块检测。
Uras14 NDIR模块化分析仪可选择性的测量1～4个组分，它独特的充气式光学气动检测器具有很高的灵敏度，减少了其他气体对测量值的影响，也具有很高的选择性。分析仪标定可选内置标气池，完成周期性自动标定，减少维护量和维护成本。分析仪和标气池均取得TUV机构。每一个组分都有两个量程，可以根据应用要求进行设定，量程切换比为10∶1。同时可以根据需要选择其他分析模块或其他第三方仪表，如磁氧分析模块、紫外分析模块、湿度计、流量计、尘浓度仪以及数据采集系统等。（如图3） 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn ABB AO2040的人机信息交换全部通过前面板上的液晶显示屏和触摸按键实现。同时ABB AO2040配备有RS232/RS485数据通信卡，可将需要的数据信息传送到监控站PC机。
2.2 ABB氧化锆分析仪 烟气湿度检测方法主要有干基和湿基氧测量计算法、红外吸收法、电容法等等连续或非连续监测方法。本系统采用氧化锆法测量湿基氧含量及分析仪内电化学法测量干基氧含量，经过公式计算得出烟气湿度值。
氧化锆分析仪的原理是：当氧化锆被加热时，由于氧离子在氧化锆晶体结构中的迁移作用，使氧化锆晶体变成导电体，烟气中氧浓度的不同使这种迁移作用产生的电流不同。称为氧浓差电池。
ABB氧化锆分析仪包括以下方面。 （1）ZDT 氧化锆分析； （2）ZFG 氧化锆探头结构示意图（如图4）。 通讯方式： 4～20 mA模拟量，继电器输出。（如图5） 2.3 SICK FW56烟尘检测仪 本系统选用的烟尘检测仪为德国SICK公司的FW56-I型单光程烟尘测试仪，采用浊度法测量烟尘颗粒含量，其测量原理是：光通过含有烟尘的烟气时，入射光强因烟尘颗粒物的吸收和散射作用而减弱，通过测定光束通过烟气前后的光强衰减值来定量给出烟尘浓度值。
SICK FW56烟尘检测仪包括以下方面。 FWA56 计算单元； FWS56 发射单元； FWR56 接收单元； FWSE 保护空气装置（如图6）。 通讯方式： 4～20 mA模拟量，继电器输出。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 空气保护装置的作用如下。 空气保护装置提供压缩空气，在发射单元与接收单元镜面前形成一个空气柱，将镜面与烟气隔离，防止烟气污染镜面。
2.4 烟气流速计 烟气流速计的测量方法主要有皮托管差压法、热导法、超声波法等连续或非连续监测方法。本系统采用的是皮托管压差法，由温度、压力测量系统、微控制器系统、反吹控制系统、模拟信号输出系统等部分组成。采用皮托管法测烟气流速；微控制器系统采集各种传感器检测的信号，计算出动压、静压、大气压、烟温等参数，根据公式计算出烟气流速，经D/A转换后成为标准模拟电流信号输出（4～20 mA）。
2.4.1 烟气流速计包括 皮托管； 主机模块； 反吹泵。 2.4.2 工作条件 工作电源：交流220 V±10%，50 Hz； 环境温度：-10 ℃～45 ℃； 环境湿度：0 %～85 %； 大气压：86～106 kPa。 适用环境：非防爆场合。 接地良好。 2.4.3 输出方式 4～20 mA 2.4.4 计算公式 （1）静压（kPa）。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn （2）烟气流速（m/s）。 （3）湿烟气密度（kg/m3）。 参数符号及单位（如表2）。 2.4.5 主要技术指标（如表3） 2.5 数据采集系统（DAS） 数据采集系统采用SIEMENS S7-200 PLC加工控软件组态王，通过上下位机的通讯，将CEMS系统的数据实时显示到上位机屏幕上。同时，上位机可以按照环保要求记录污染物排放的瞬时两积累量。上位机配有串行通讯接口，可以与环保部门通过电话线进行数据传输。便于环保部门的实时监督。
3 结语 该系统在全国有多套应用实例，运行稳定可靠。值得注意的是，在线式分析仪表需要经常维护，系统才能稳定连续运行。
执行标准如下。 《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》HJ/T 76-2001。 《火电厂烟气排放连续监测技术规范》HJ/T 75-2001。 参考文献 [1] 《Continuous Gas Analyzers A02000 Series：Operator’s Manual》 ABB. [2] 《Modular Sample Gas Extraction System |Probe Tubes and Filter Units：Operator’s Manual》 ABB
[3] 《Advance SCC-C| Sample Gas Cooler：Operator’s Manual》 ABB [4] 《Advance SCC-F| Sample Gas Feed Unit：Operator’s Manual》 ABB [5] 《ZDT Oxygen Analyzer System： Installation and Operation Guide》ABB [6] 《ZFG2 Series Oxygen Probes Operating Instructions》ABB. [7] 《FW 56-I含尘量监测仪》 SICK|MA IHAK.