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四川磚瓦廠煙氣分析儀
TK-1000型煙氣排放連續監測系統（簡稱CEMS），可對固定污染源（如鍋爐、工業爐窯、焚燒爐等）排放煙氣中的顆粒物、氣態污染物的濃度（mg/m³）和排放率（kg/h、t/d、t/a）進行連續地、實時地跟蹤測試。或者說，CEMS是煙氣排放在線監測和排污計量系統。

    TK-1000型煙氣排放連續監測系統一般由煙塵檢測子系統、氣態污染物監測子系統、煙氣參數監測子系統、系統控制及數據采集處理子系統四個基本部分組成。

    SO2、 NOx、O2采用本公司自主開發的SUV-100型煙氣排放連續監測系統（氣態污染物監測子系統部分）分析，抽取式熱濕法預處理，其中：

l  SO2、NO_x采用高溫伴熱紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術

l  O₂采用氧化鋯

高溫伴熱紫外差分吸收光譜（DOAS）分析技術除了能夠測量NO_x外，還能夠分析SO₂、NH₃、CL₂、H₂S、O₃、HCL等氣體。

與抽取冷凝法CMES相比，本系統具有測量準確、可靠性高、投資成本低、響應速度快等優點，由于抽取熱濕法采用全程伴熱，避免抽取冷凝法產生的冷凝水吸收SO₂導致測量結果偏低等缺點；

         與原位法CEMS相比，本系統具有支持在線校準、測量值波動小、可靠性高、設備簡單等優點；

         與在位法CEMS相比，本系統具有安裝調試方便、現場設施要求低等優點。

         本CMES系統整機結構緊湊，方便運輸和安裝。

2技術優勢

?  所有指標均在高溫狀態下測量

避免冷凝水吸收導致測量結果偏低，并腐蝕預處理管路；

?  CEMS系統結構簡單，集成度高

在引流泵的作用下，煙氣經探頭、伴熱管線后直接進入測量室，測量NO_x濃度，再進入氧化鋯/引流泵模塊后，直接排出，系統構造簡單，集成度高，維護方便；

?  核心器件和算法全部自主研發

核心器件包括光源、光譜儀、氣體室、濕度模塊、粉塵儀等全部自主研發，DOAS算法也自主研發，系統具有較強的市場競爭力；

3技術規格

尺寸：600mm×800mm×2000mm

重量：約300kg

測量參數：NO₂、NO、O₂

伴熱管線溫度：120oC～200oC

探頭伴熱溫度：120oC～200oC

防護等級：機柜IP42，其他IP65

供電：220VAC，3000W

環境溫度：-20oC～50oC

環境濕度：5%Rh～95%Rh（不結露）

對外輸出：4-20mA，RS232，RS485

4設計標準

       本設計嚴格按照以下標準、規范：

4.1國家標準

GB/T16157—1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法

GB50093—2002 自動化儀表工程施工及驗收規范

4.2技術規范

HJ/T75—2007固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（試行）

HJ/T76—2007固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法（試行）

HJ/T212—2005污染源在線自動監控(監測)系統傳輸標準

HJ/T352—2007 環境污染源自動監控信息傳輸、交換技術規范（試行）

HJ/T47—1999 煙氣采樣器技術條件

HJ/T48—1999 煙塵采樣器技術條件

5 系統介紹

5.1 CEMS描述

         我方專門針對污染源排放特點，提供具有環保產品認證的TK-1000型煙氣排放連續監測系統。所有探頭、采樣系統部件都采用耐腐蝕材料，其中，探頭材質為特種耐酸不銹鋼(316L) 、過濾器材質為陶瓷、采樣伴熱管線為特別定制的Φ8聚四氟乙烯伴熱管。保證在貴公司工況下能連續可靠運行的要求。

         SO2、NOX、O2在線監測系統由置于煙囪上的采樣探頭以及置于小屋中的分析機柜，標氣組成。其中采樣探頭負責煙氣采樣，高溫伴熱避免煙氣中水蒸氣冷凝，內置陶瓷濾芯用于過濾煙氣中的粉塵；分析機柜負責抽取煙氣，并直接高溫測量SO2、NO_x、O₂指標；標氣用于校準分析儀表。

         系統提供一套功能完善的數據采集系統（DAS），具有顯示監測、數據處理、報表管理、遠程通訊、遠程監控、異常報警等功能。

         系統的氣體分析采用抽取冷凝法（全程伴熱直接抽取法），完全符合有關《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（試運行）》（HJ/T75-2007）要求。

5.2系統流路原理

 

系統采用一拖一模式，進入系統后由一個手動三通閥切換，根據用戶的需要，選擇某一流路進行分析。

分析儀進入測量狀態后，氣動球閥切換到采樣氣路，在引流泵的作用下，被測氣體經由探頭桿、過濾器、電動球閥進入高溫伴熱氣體室，分析儀利用紫外差分吸收技術（DOAS）對氣體進行分析，得到NO2、NO等氣體的濃度（高溫濕法），并利用氧化鋯測量O2的濃度，最后排空。

分析儀定時會進入校準/反吹狀態進行自動調零，此時氣動球閥切換到反吹氣路，調零電磁閥打開，在采樣泵的作用下，環境空氣經過濾器、調零電磁閥后進入氣體室，對氣體室中殘留的被測氣體進行吹掃，從而實現調零，同時實現氧的量程校準；調零同時，分析儀控制反吹電磁閥開或關，實現對探頭過濾器的反吹。

5.3系統電氣控制原理

系統電氣控制以紫外氣體分析儀為核心，不再需要PLC

5.4系統機柜說明

系統正面

編號	名稱	說明
(1)	紫外氣體分析儀	氣體室外置
(2)	工控機	安裝數據采集、換算、顯示、存儲、上傳軟件
(3)	控制面板	包括控制探頭、伴熱管線和加熱盒的3個溫控表，以及調零、反吹、量程校準3個按鈕

 

系統反面

 

編號	名稱	說明
(1)	高溫紫外氣體分析儀背部
(2)	加熱盒	可以伴熱到120oC，內置氣體室、球閥（電動執行機構安裝在加熱盒外部，避免損壞）、氧化鋯/濕度/引流泵模塊
(3)	溫控器背部
(4)	電磁閥	3個，分別實現反吹、校準和引流泵供氣
(5)	控制按鈕背部
(6)	固態繼電器	與溫控器配套
(7)	電氣控制	實現各種供電的分配、電磁閥/電動執行機構等的控制、信號輸入輸出等
(8)	氧化鋯變送模塊	采集鎬頭信號，處理后形成4-20mA電流信號輸出
(9)	微壓流量計	通過測量加熱盒內流路上下游的壓差，指示當前樣氣采樣流速
(10)	開關電源	2塊，提供機柜內部24VDC、12VDC供電，以及外部粉塵儀、溫壓流一體化24VDC供電
(11)	數據采集模塊	負責采集粉塵儀、溫壓流一體化信號（4-20mA），并傳輸到工控機
(12)	過濾減壓閥	為系統提供壓力穩定、干凈的高壓空氣

5.5煙氣氣體污染物采樣器

         煙氣氣態污染物采樣器（以下簡稱取樣探頭）

         樣氣通過取樣探桿進入到取樣探頭內，經過陶瓷濾芯過濾后，除去樣氣中的粉塵；取樣探頭通過加熱器加熱到120℃～150℃，防止樣氣在經過取樣探頭后，產生冷凝水。

5.6紫外分析儀

SUV-100型SO2、NO_X氣體分析儀采用高溫紫外差分氣體分析技術，其內部構成如圖：

        分析儀采用紫外差分算法檢測氣體濃度，其中SO2、NO等氣體在紫外波段存在吸收，

         利用光路，分析儀可以采集得到原始光譜，利用樣氣原始光譜和零氣原始光譜，即可計算出吸收光譜，然后利用DOAS技術，可以計算得到SO2和NO等氣體的含量，DOAS技術可以確保計算結果受光路污染、氣體中粉塵等雜質的影響小。

型號	SUV-100
原理	紫外差分吸收光譜
量程	最小量程為50ppm，最大量程為100%，支持雙量程，量程比達到1:10
線性度	±1.5% F.S.
示值誤差	< 5%
重復性	< ±0.5% F.S.
零點漂移	< ±1.5% F.S. / 7天
量程漂移	< ±1.5% F.S. / 7天
工作溫度	-10 ~ 50°C
響應時間（T90）	<10秒
4-20mA輸入接口	2路，可靈活配置，100歐負載
4-20mA輸出接口	4路，輸出內容可配置，最大帶載能力<800歐
開關量輸入接口	4路，可靈活配置
繼電器輸出接口	8路，輸出內容可配置，DC30V2A
通訊接口	1路232，1路485(支持Modbus協議)
電源/功率	220±20% VAC / 100W
預熱時間	無需

5.7氧含量分析儀

 

a.概述

         氧含量分析儀是山東新澤儀器有限公司自行開發的針對煙氣連續排放連續監測系統。采用氧化鋯測量原理，氧化鋯氧分析儀具有結構和采樣預處理系統較簡單、靈敏度和分辨率高、測量范圍寬、響應速度較快等優點。

b.測量原理

         氧化鋯材料是一種氧化鋯固體電解質，是在純氧化鋯中摻以一定量的氧化鈣或氧化釔經高溫燒結后形成的穩定的氧化鋯瓷燒結體。由于在它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此，在高溫條件下它是良好的氧離子導體。

   利用它的這一特性，在一定的溫度下，當傳感器兩側的氧含量不同時，它便是一個典型的氧濃差電池。如果在氧化鋯管內外涂制純鉑電極，用電爐對氧化鋯管加熱，使其內外壁接觸氧分壓不同的氣體，氧化鋯管就成為一個氧濃差電池，在兩個鉑電極上將發生如下反應：
    在空氣側（參比側）電極上：O2+4e→2O2-
    在低氧側（被測側）電極上：2O2-→O2+4e
當這兩種遷移達到平衡后，便在兩電極間產生一個與氧濃差有關的電勢信號E。
氧電勢值E符合能斯特方程：

 

式中：
R-氣體常數
T-鋯管的絕對溫度
F-法拉第常數
P_X-被測氣體氧濃度百分數
P_A-參比氣氧濃度百分數，一般為20.6％。

c.技術特點

高精度、線性輸出

量程可選：0-25%或0-100%

多種輸出方式：4-20mA，0-10VDC和RS232通訊接口

外部觸發自動或手動校準。也可以通過板載按鈕開關來啟動校準

可以在空氣中（20.9%O2）或其他任何已知氧濃度環境中校準

周期性的3.3VDC邏輯輸出可以用作診斷目的直接監測氧泵循環

可調的輸出濾波可實現快速、動態或慢速、穩定的輸出響應

電源和傳感器操作LED指示

d.技術指標

測量范圍：0～25%

 測量精度：±2%

檢驗頻率：12個月

 響應時間：<15s

輸出信號：4～20mA

 4～20mA負載：100～750Ω

輸入電壓：220VAC

功耗：15W

存儲溫度：-10～60℃

操作溫度：-10～60℃

 

 

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煙氣在線監測系統應用在脫硫系統的運行維護需要注意的事項如下：　　1、采樣探頭過濾濾芯定期檢查，保證過濾后的煙氣的質量; 　　2、溫壓流一體探頭定期檢查，防止無測量煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流速的事件出現; 　　3、定期檢查預處理系統(冷凝器制冷是否為4℃、濾芯是否變色)，可以及時發現問題，及時處理，保證進入煙氣分析儀的煙氣具有代表性; 　　4、定期檢查數采儀，可以避免因為數采儀故障，造成環保部門監控平臺缺少數據，進而影響數據傳輸有效率; 　　5、定期檢查工控機軟件與硬件，保證工控機的穩定運行，可以避免工控機故障，造成煙氣在線監測系統記錄數據的缺失; 　　6、定期檢查預處理系統(冷凝器制冷是否為4℃、濾芯是否變色)，可以及時發現問題，及時處理，保證進入煙氣分析儀的煙氣具有代表性。
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