燃油锅炉CEMS八参数烟气在线监测系统

CEMS烟气在线监测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HJ75-2017《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》、HJ76-2017《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》及有关环境保护标准和技术规范要求。
本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的预处理单元、分析单元和数据采集与处理子系统安装在机柜内，可以连续监测二氧化硫浓度（SO2）、氮氧化物浓度（NOx）、氧含量（O2）等参数的湿基值、干基值和折算值，以及根据颗粒物（粉尘）浓度、烟气温度、压力、流速等多项相关参数统计排放率、排放总量等，并能对测量到的数据进行有效管理，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，根据客户需求有所增减；并且能够与企业内部的DCS和环保部门的数据系统通讯。

性能和设计数据 单位 数据
1.系统数据
—适用烟气温度范围 ℃ 0～500℃
—采样方法 - 直接抽取法
—仪表风需求量（峰值） Nm3/min 0.2
—仪表风压力范围 MPa 0.4～0.7

2.1.SO2分析仪

—量程 mg/m3 0～30/100/500（可根据买方需求定制）
—零点漂移 %FS/24H ≤±2
—量程漂移 %FS/24H ≤±2
—响应时间 s ≤120
—线性误差 %FS ≤±2
—分析方法 - 紫外差分光学吸收光谱法
—工作环境温度限制 ℃ 5～35
—警报输出 - 干接点（报警限制可设置）
—输出信号型式 - 4～20mA; RS485; TCP/IP(可选)
2.2. NOx分析仪

—量程 mg/m3 0～30/100/500（可根据买方需求定制）
—零点漂移 %F.S./24H ≤±2
—量程漂移 %F.S./24H ≤±2
—响应时间 s ≤120
—线性误差 %F.S. ≤±2
—分析方法 - 紫外差分光学吸收光谱法
—环境温度限制 ℃ 5～35
—警报输出 - 干接点（报警限制可设置）
—输出信号型式 - 4～20mA; RS485; TCP/IP(可选)
2.3. 氧含量测量

—量程范围 % 0-25
—零点漂移 %F.S./24H 2
—量程漂移 %F.S./24H 2
—线性误差 %F.S. ≤±2
—响应时间 s ≤120
—输出信号型式 - 4～20mA RS485（由机柜输出）
3.颗粒物监测仪

—量程 mg/Nm3 0～15～100（可根据买方需求定制）
—零点漂移 %F.S./24H ≤±2.0
—量程漂移 %F.S./24H ≤±2.0
—重复性 % ≤±2
—检出限 mg/m3 ＜1
—最高烟道温度 ℃ ≤300℃
—分析方法 - 激光前向散射法
—环境温度限制 ℃ －30～50
—警报输出 - 干接点（报警限制可设置）
—输出信号型式 - 4～20mA，RS485
4.温度仪
—量程 ℃ 0～300
—精密度 ℃ ±3
—输出信号型式 mA 4～20（由机柜输出）
5.压力仪

—量程 KPa -10～10
—精密度 % ≤1
—输出信号型式 mA 4～20（由机柜输出）
6.流速仪

—量程范围 m/s 0～40（当流速＜0m/s时不适用)
—精密度 %FS ≤5
—分辨率 m/s 0.1
7.湿度仪

—量程范围 Vol% 0～40（可根据买方需求定制）
—精密度 %FS >5.0%时，相对误差不超过≤±25%
—分辨率 - 0.1

4.4.1.取样和预处理单元
样气在采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，滤除后通过伴热管线直接输送到气室进行分析，不需通过冷凝装置。气室温度保持与伴热管线和采样探头一直在150℃。由控制单元实现自动反吹、自动标定、温度报警提示等功能，并显示系统工作状态。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。
校准单元：CEMS系统具有自动和手动校准的功能。校准操作简单，非专业人员经简单培训后可熟练操作。自动校准时间可根据要求自行设定时间。系统出厂时提供运行时所需各种标准气体，标准气体满足下列要求：
（1）气量能满足系统启动后一年内正常校准的需要。
（2）所有标准气体按照国家相关要求储存，存在钢瓶内。
（3）交付标准气体可追朔性文件和说明其种类、浓度和数量的文件。
反吹单元：当系统部件如采样探头、皮托管差压流量计与烟气接触时，提供的反吹子系统以防止烟气堵塞设备部件。反吹空气系统失效时，有报警信号输出。采用0.4～0.7Mpa的仪表风对采样探头和皮托管差压流量计进行脉冲式反吹。反吹功能均可以手动或者自动操作，自动反吹周期可以任意设定。

CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写,是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置,被称为“烟气自动监控系统”,亦称“烟气排放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”。CEMS分别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和数据采集处理与通讯子系统组成。气态污染物监测子系统主要用于监测气态污染物SO2、NOx等的浓度和排放总量;颗粒物监测子系统主要用来监测烟尘的浓度和排放总量;烟气参数监测子系统主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等,用于排放总量的积算和相关浓度的折算;数据采集处理与通讯子系统由数据采集器和计算机系统构成,实时采集各项参数,生成各浓度值对应的干基、湿基及折算浓度,生成日、月、年的累积排放量,完成丢失数据的补偿并将报表实时传输到主管部门。烟尘测试由跨烟道不透明度测尘仪、β射线测尘仪发展到插入式向后散射红外光或激光测尘仪以及前散射、侧散射、电量测尘仪等。根据取样方式不同，CEMS主要可分为直接测量、抽取式测量和遥感测量3种技术。
烟气：实指企业在生产过程中所产生的废气污染，包括：SO2、NOx、颗粒物、含氧量、温度、湿度、流量等。
排放：指企业把生产所产生的废气排放到大气中的过程。
连续：指企业的排放是一个连续的过程以及本系统的实时监控也是一个连续的过程。
监测：指本系统可以实时监测企业对排放的废气中的有害物质是否超标并同时向上级部门自动传输实时监测得出的数据。
系统：指本产品的硬件和控制软件是一个整体。
CEMS的分类

烟气 CEMS 按测量方式分可分为三类：抽取式监测系统、现场监测系统和遥测系统。
直接抽取式烟气 CEMS
烟气通过前端填有滤料并具有防止烟气中水份在管路中冷凝的加热、保温装置的采样管和导气管，整体控温在 120～160℃，在烟气进入分析仪前快速除去烟气中的水份，把烟气温度冷却到≤15℃，或比环境温度低 11℃后，再进行测定的 CEMS。
稀释抽取式烟气 CEMS
烟气通过前端填有滤料的“恒流稀释探头”和导气管，经纯净空气稀释的烟气进入分析仪进行测量的 CEMS。
现场烟气 CEMS
由直接插入烟道或管道安装在探头前端的电化学或光电传感器或发射一束光穿过烟道或管道对烟气进行测量的 CEMS。
遥测系统
由非色散成像遥测系统实现无接触检测。
产品的应用

应用该产品必须有国家环保部门的认证证书以及计量生产许可证等，主要应用于各种工业废气排放源的连续监测中，包括火力电厂，垃圾焚烧电厂，化工厂，造纸厂等行业，具有很强的适用性，能够在线测量 SO2 浓度、NOx 浓度、CO 浓度、颗粒物浓度、含氧量、温湿度、压力和流速等多项气体参数。
产品的标准

以下标准由中华人民共和国环境保护部制定：
固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）
固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法（试行）
固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范（试行）
固定源废气监测技术规范
固定污染源排放烟气黑度的测定林格曼烟气黑度图法
大气环境保护标准目录 [1]

项目 规格
测定成份 SO2，NOx，O2，温度，压力，流速，粉尘
测定范围 SO2 0 ~ 200ppm
NOx 0 ~ 200ppm
O2 0 ~ 25%
温度0 ~ 300℃
压力0 ~ 5KPa
流速0 ~ 30m/s
粉尘0 ~ 200mg/m3
重现性 各气体成份各自量程的±0.5%满刻度
数值显示的漂移 各气体成份分别对应于其量程的±1%以内
0点漂移 各气体成份分别对应于其量程范围的±2%/以内
漂移 各气体成份分别对应于其量程范围的±2%以内
直线性 各气体成份分别对应于其量程范围的±2%以内
响应时间 各气体成份分别在其测定范围的100秒以内,但SO2在240秒以内
相对于周围温度的稳定性 在周围温度条件允许值的±5℃以内变化时,满足零漂移和跨度漂移项规定值
样品气体采取量 约3L/min
校正方法 手动校正
自动校正：小时周期(0~999小时)
校正气体 零气体100%N2标准气体
跨度气体SO2 in N2标准气体
NOx in N2标准气体
O2 in N2标准气体或大气(空气)
周围环境允许条件 温度：-5 ~ 40℃. 湿度:95%RH以下,没有辐射热，直射阳光，及较大振动的地方
外部输入输出 能应用于电源中断，进行校正、维修和分析仪出现异常警报等各类情况
所需电源 AC380V±22V,50/60Hz（根据当地情况选择）约40A
有效尺寸 1800*650*600mm
重量 200Kg
气体连接部材质 聚四氟乙烯，氟化橡胶，特氟龙，玻璃
待测样品气体压力 -1Kpa ~ +1Kpa
标准样品气体条件 温度：400℃以下
尘埃：0.1g/Nm 3
SO 2：2500mg/m3以下
NOx：2500 mg/m3以下
H 2O：0.8 ~ 80wt%
存放条件 周围温度:-20 ~ 60℃
湿度：60%以下
其他：不得存放在腐蚀性空气中（应打开包装，放置在通风好的地方）

烟气排放是环境监测的重要组成部分，直接关系到空气质量和生态健康。为了满足环保要求，烟气CEMS在线监测系统广泛应用于各种工业生产过程，实时监测和监控烟气排放。然而，在实际运行中，烟气CEMS在线监测系统可能会遇到各种问题。本文将汇总并分析这些常见问题，同时提出相应的规范要求和核查方法，以保障系统的正常运行和数据的准确性。


一、采样和预处理单元
1.1采样点位
u常见问题：
流速和颗粒物采样点位于烟道弯头、阀门、变径管处、弯道或前后直管段不足。
影响：
这些位置流场不稳定，流速和颗粒物浓度无规律剧烈波动。
规范要求：
1.应优先选择在垂直管段和烟道负压区域。
2.距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，距上述部件上游方向不小于两倍烟道直径处。
核查方法：
现场观察。备注：采样点位对气态污染物的影响较小，但也应尽量满足HJ/T75—2007规范中“距弯头、阀门、变径管下游方向不小于两倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于0.5倍烟道直径处”的要求。


烟气在线监测采样等安装点位
u常见问题：
采样点设置在净烟道，但旁路烟道未安装烟气流量和烟温监测装置。
影响：
旁路开启情况无法有效监控。
规范要求：
1.固定污染源烟气净化设备设置有旁路烟道时，应在旁路烟道内安装烟气流量连续计量装置。
2.应在旁路烟道加装烟气温度和流量采样装置。
核查方法：
1.现场观察旁路烟道是否安装了流量和烟温测量装置。
2.开启旁路，观察DCS和CEMS上流量和烟温变化情况，净烟道流量应下降，旁路流量应上升，旁路烟温应接近原烟气温度。
备注：目前，许多燃煤电厂不设旁路或已取消旁路，不存在此问题。但烧结机脱硫等仍设有旁路，需予以关注。
u常见问题：
参比方法采样孔设置在CEMS采样孔上游，或距离CEMS采样孔较远。
影响：
测定结果可比性差。
规范要求：
在烟气CEMS监测断面下游应预留参比方法采样孔，采样孔数目及采样平台等按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》要求确定，以供参比方法测试使用。在互不影响测量的前提下，应尽可能靠近。
核查方法：现场观察。
备注：参比方法采样孔与CEMS采样孔距离一般控制在1米以内。
u常见问题：
颗粒物采样孔设在气态污染物采样孔的上游。
影响：
颗粒物监测时需连续吹扫，吹扫空气会使气态污染物被稀释，监测结果偏低。
核查方法：现场观察。
备注：采样孔的正确布置顺序为：沿烟气流动方向，依次布置气态污染物、温度压力流速、颗粒物采样孔。相互距离不小于0.5米。
1.2采样管路
u常见问题：
1.采样管线未全程伴热。
2.采样探头加热温度或采样管线伴热温度不足。
影响：
导致采样管内烟气温度低于露点，水汽结露，二氧化硫溶于水中，加大测量误差，使测定结果偏低
核查方法：
1.观察采样管线，是否全程伴热。
2.用手触碰采样管线，感觉是否有温度异常偏低的部分。
3.检查采样管两端，恒功率伴热管是否预留1米伴热带。
4.检查探头加热温度（温度显示仪表在采样探头旁或分析仪机柜内），一般加热温度不低于160℃。
5.检查伴热管伴热温度（温度显示仪表在分析仪机柜内），一般伴热温度不低于120℃。
备注：
1.只有完全抽取法（包括热湿法和冷干法）仪器使用伴热管。稀释抽取法不需要伴热，但探头需要加热。
2.采样探头加热温度和伴热管伴热温度需根据烟气露点温度确定，必须保证能够将烟气加热到露点温度以上。对垃圾焚烧尾气等露点温度较高的烟气，采样探头加热温度和伴热管温度宜设置更高的温度，一般不低于180℃。
3.根据对某型伴热管实际试验，裸露管段长在30厘米时，烟气温度降低可达70℃左右；裸露管段长在60厘米时，可达90℃左右。也就是说，裸露管段长度超过60厘米时，烟气温度已经降低至接近室温。在此过程中，将产生大量冷凝水，吸收烟气中的二氧化硫，使测定结果偏低。在二氧化硫浓度较低时，对测定结果的影响更大（如普通湿法脱硫烟气浓度低于50ppm时，二氧化硫损失率可达10%甚至更高）。因此，在安装过程中，应尽量缩短采样管裸露管段的长度。


冷凝器（三级过滤二级冷凝）
u常见问题：
采样管形成U型管段。
影响：
冷凝水易蓄积在U型管段，加大测量误差，使气态污染物测定结果偏低。
核查方法：
现场观察。
1.3预处理
u常见问题：
颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头未正常反吹。
影响：
不正常反吹将导致颗粒物测试仪镜片污染，使浓度偏大；气态污染物采样探头和皮托管探头堵塞，数据异常，严重时设备无法运行。
核查方法：
1.观察平台上颗粒物测量仪反吹风机叶片是否转动，听风机是否有运转的声音，用手感觉风机是否振动，判断风机是否正常运行。
2.观察平台上气态污染物探头和皮托管探头反吹管是否正常连接，平台上反吹气阀门是否打开。
3.观察监测站房内或平台上反吹气源压力表，压力一般在0.4~0.7MPa。
备注：
1.需反吹的部件包括3个：颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头。
2.颗粒物测量仪镜片采用连续反吹。
3.气态污染物采样探头、皮托管探头为脉冲式反吹，反吹周期一般为4~8小时，每次反吹时间为2~5分钟。
4.气态污染物探头反吹时，二氧化硫和氮氧化物浓度降低，氧含量增高。
5.皮托管全压反吹时，压力显示为满量程。静压反吹时，压力显示为零。
6.目前一般均对反吹时数据进行了屏蔽。如屏蔽，在CEMS和DCS历史数据中查询分钟数据时，可观察到反吹期间浓度、流速保持一固定值（如前5分钟均值）。如未屏蔽，可观察到有二氧化硫和氮氧化物浓度、流速（静压反吹）周期性波谷，氧含量、流速（全压反吹）周期性波峰。
7.反吹气源一般由监测站房内的空压机提供，压缩空气经管路输送至平台后分3路，分别供给颗粒物测量仪镜片、气态污染物采样探头、皮托管探头进行反吹。
部分企业有自备气源，不需配备空压机。部分颗粒物测量仪镜片吹扫由平台上风机直接反吹。反吹气源压力在0.4~0.7MPa。
u常见问题：
气态污染物采样探头内滤芯、预处理机柜内滤芯长期未更换，导致滤芯失效。
影响：
滤芯堵塞，导致采样流量降低，严重时设备无法运行。
规范要求：
一般不超过3个月更换一次采样探头滤芯。
核查方法：
1.查看气态污染物采样探头滤芯表面是否粉尘过大。
2.查看机柜滤芯是否变形、变色，表面有无大量粉尘。
备注：被测气体进入分析仪表前，需过滤去除粉尘和水蒸气，依次为：气态污染物采样探头内的陶瓷或不锈钢过滤器，预处理机柜内1~2处过滤器。正常情况下，分析仪采样流量一般在1~2L/分钟。