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环境监测仪器

烟气排放连续监测系统产品介绍-烟气在线监测系统

日期:2019-06-02

TK-1000型烟气排放连续监测系统产品介绍-烟气在线监测系统

烟气在线监测系统.png

一、系统概要

1.1系统概要

TK-1000型烟气排放连续监测系统对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度预处理运用完全抽取冷凝采样,气态污染物采用紫外差分吸收法、烟尘采用激光后向散射法、烟气参数测量(O2采用电化学法、流速采用S型皮托管法、温度采用铂电阻法、湿度采用阻容法)及数据采集与处理,同时计算烟气中污染物排放速率和排放量,显示(可支持打印)和记录各种数据和参数,形成相关图表,并通过数据、图文等方式传输至管理部门等功能。

1.2测量项目

测量参数:SO2、NOX、O2、温度、压力、流速、粉尘、湿度;

1.3测量方法

u  烟气采样方法:高温冷凝法抽取式;

u  SO2、NO测量方法:紫外差分吸收光谱(DOAS)分析技术;

u  O2测量方法:电化学;

u  烟气温度测量方法: 热敏电阻(或热电偶);

u  烟气压力测量方法:压力传感器;

u 烟气流速测量方法:微差压法(皮托管)

u  烟气粉尘测量方法:激光后散射法;

u  烟气湿度测量方法:阻容法;

1.4系统特点

TK-1000主要具有以下技术优势:

u  优势一:基于冷凝直接抽取式高温伴热法,先进的紫外差分吸收光谱技术,光谱全息光栅分光,二极管阵列检测,获得完整连续吸收光谱,高波长分辨率保证探测下限低、温漂小、响应时间小,不用增加NO2→NO转化器,可直接测量NO2,灵活扩展CO、CO2等模块。

u  优势二:采用PLC控制,自动化程度高,液晶屏显示系统流路,采集系统的详细状态信息,可作为数据有效性审核的最有利资源

u  优势三:二级冷凝快速除水、降温,减少气、水接触时间,降低SO2损耗,采样探头运用多级粉尘过滤技术与定时反吹相结合,有效解决探头易堵塞的难题,适应高尘、高湿、高温、高腐蚀性等最恶劣环境;

u  优势四:分析仪气体室由不锈钢加工而成,气体室强壮、成本低,受水分、粉尘的影响小,检测器与气体室采用光纤连接,更换方便,维护成本低;

u  优势五:智能化设计,自动调零,量程超限报警,湿度报警,采样探头温度异常报警、冷凝器温度异常报警、加热温度异常报警、故障报警;

u  优势六:温压流检测仪采用一体化机柜,高精密微差压变送器(检测下限低),自动调零,自动反吹,反吹保护,数据上传与显示等功

二、系统组成部分介绍

2.1烟气排放连续监测系统组成

   CEMS一般由烟尘监测子系统(粉尘)、气态污染物监测子系统(SO2NOX)、烟气参数监测子系统(温度、压力、流速、O2、湿度)、系统控制及数据采集处理子系统四个基本部分组成。具体介绍如下:

2.2 CEMS示意图

 

烟气在线监测系统组成图.png

1抽取式冷凝法CEMS系统组成图

本系统由置于烟囱上的采样探头、粉尘仪和温压流一体化探头,以及置于小屋中的分析机柜、标气和压缩气源组成。

ü  采样探头负责烟气采样,内置陶瓷或不锈钢滤芯用于过滤烟气中的粉尘。

ü  伴热管线高温伴热避免烟气中水蒸气冷凝。

ü  粉尘仪用于测量烟囱粉尘浓度。

ü  温压流用于测量烟囱内烟气的温度、压力和流速。

ü  分析机柜负责抽取烟气,过滤、冷凝除水后测量SO2NOO2组分。

ü  标气用于校准分析仪表。

ü  空压机产生压缩空气,用于对伴热管线、采样探头、温压流进行定期反吹。

 

2.3机柜说明

机柜说明.png 

2抽取式冷凝法CEMS系统机柜正面一



机柜说明参数.jpg

3_副本.png

3抽取式冷凝法CEMS系统机柜正面二

机柜内部参数说明.jpg

2.4系统参数说明

u  烟气温度限制 (最低/最高) 0-300(可订制)

u  采样方式:直接抽取

u  设备对振动的要求:无振动             

u  整个系统压缩空气要求:0.6Mpa以上,无油无水

u  最大耗气量: 2.2m3/h         

u  平均耗气量: 0.45m3/h

u  最大气流量 (L/min)2

u  平均气流量 (L/min)1.5

u  尺寸:800mm×600mm×2000mm

u  重量:约150kg

u  伴热管线温度:120ºC

u  探头伴热温度:140ºC

u  防护等级:机柜IP42,其他IP65

u  供电:220VAC±10%,>3000W

u  环境温度:-20ºC50ºC

u  环境湿度:5%Rh95%Rh(不结露)

u  对外输出:4-20mARS232RS485

u  标准气体: 8L,钢瓶

2.5系统各部分介绍

2.5.1采样系统介绍

CEMS气路图.png

4气路

样气通过取样探杆进入到取样探头内,经过陶瓷滤芯过滤后,除去样气中的粉尘;取样探头通过加热器加热到120℃~150℃,防止样气在经过取样探头后,产生冷凝水。来自采样探头的样气经高温伴热管线,通过二级过滤器除尘,经过两级冷凝系统除水后直接进入分析仪内测量气体室,气体室放置于分析仪内,通过紫外光纤连接到紫外差分分析仪,实现对烟气的测量,最后通过采样泵将被测烟气排空;冷凝下来的水经排水系统排掉。由控制单元实现自动反吹、自动标定、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。采用二级冷凝精细过滤,确保气体测量室不被污染,从而提高分析仪的使用寿命。

所有探头、采样系统部件都采用耐腐蚀材料,其中,探头材质为特种耐酸不锈钢(316L) 、过滤器材质为陶瓷、采样伴热管线为特别定制的Φ8聚四氟乙烯伴热管。采样伴热管线的长度为从分析机柜至采样点,采样伴热管线提供反吹通道,以满足系统反吹的需要。采用一体化采样伴热线包。加热采样线为电加热方式。加热采样线的加热套管中有温度传感器,由温度控制器控制并提供伴热温度报警信号输出。在分析仪界面上输入湿度后,可将被测气体浓度转换为干烟气浓度。分析仪定时会进入校准状态进行自动调零,此时系统切换到反吹气路,调零阀打开,在分析仪内部采样泵的作用下,环境空气经过直接进入气体室,对气体室中残留的被测气体进行吹扫,从而实现调零,同时实现氧的量程校准;调零同时,系统控制反吹球阀开或关,实现对伴热管、探头过滤器的反吹。

2.5.2烟气气体污染物采样器

采样探头.png

5高温采样探头

采样探头技术参数.jpg

2.5.3伴热管线介绍

伴热管.png

6伴热采样复合管

伴热采样复合管是环保监测系统中在线分析成套系统的重要部件,它是由一组耐腐蚀高性能氟树脂导管平行敷设特种自限温电热带及各种电线,外加专用玻纤保温层,最后经过挤塑聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)为保护外套复合而成。

自限温电热带的自动限温功能,可以保证采样管内维持一定的恒温,保证采集样品与初始值保持基本一致,最终确保系统连续、正确的采集样气。根据采集样气的成份、温度等实际情况,采样导管可以选用不同材质,电热带可以根据用户选型选用高、中、低温的产品,另外根据功能配置各种导线等。

防腐采样伴热复合管是由多种器件组合集多种功能于一体的复合体:

  采样:可组合多种类型、材质的采样管;

  伴热:自调功率,自动补偿,伴热保温,高效绝热;

2.5.4主要参数

伴热管技术参数.jpg

2.6气态污染物监测子系统

2.6.1  SO2NO分析仪表

烟气分析仪.png

7烟气分析仪

2.6.2仪表描述

基于紫外分光吸收光谱技术研发的烟气分析仪(以下简称分析仪)是我公司针对国内外环保、工业控制现场在线气体分析自主研发的烟气分析仪产品。该分析仪能够测量 SO2NOO2、等气体的浓度,具有测量精度高、可靠性高、响应时间快、适用范围广等特点,各项指标达到或超过国内外同类产品。

分析仪由光源、气体室、光纤、光谱仪、HMI板、液晶屏、薄膜按键、接口板、AB板、直流电源等部件组成,其中:

光源:采用氙灯光源,以脉冲方式工作,寿命可达到 510年。

气体室:也称为流通池、测量池,样品流经气体室时将对光源发出的紫外光发生吸收,形成吸收光谱。

光纤:紫外石英光纤,将带有样气浓度信息的光谱传输给光谱仪。

光谱仪:对紫外光进行分光和光电信号转换。

HMI板、液晶屏、薄膜按键模块:人机交互界面。

2.6.3测量原理

烟气分析仪是基于紫外吸收光谱分析技术和紫外差分算法(DOAS)的气体分析仪器。光源发出的光束汇聚进入光纤,通过光纤传输到外置的高温测量室,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),得到被测气体的浓度。

差分吸收光谱气室.png

8气室

分析仪采用紫外差分算法检测气体浓度,其中SO2、NO、NO2等气体在紫外波段存在吸收(如图9),利用此光路(如图8)即可计算出吸收光谱,然后利用DOAS技术,可以计算得到SO2、NO、NO2等气体的含量,DOAS技术可以确保计算结果受光路污染、气体中粉尘等杂质的影响小。

差分吸收光谱曲线图.png

9吸收光谱曲线

2.6.4技术指标

u  分析方法:紫外差分吸收光谱技术(SO2/NO

u  SO2测量范围(mg/m3): 0-200(量程可选)

u  NOX 测量范围(mg/m3):0-200(量程可选)

u  O2测量范围:0-25%

u  重复性:   ≤±1%F.S.

u  零点漂移:≤ 2%F.S./周;

u  全幅漂移:≤ 2%F.S./周;

u  线性误差:≤±2%F.S.

u  示值误差:≤±5%F.S.

u  响应时间:<25

u  用电量:220±10%VAC  100W

u  仪用空气要求:0.4Mpa以上,无油无水;

u  4-20mA输入接口:2路,可灵活配置,100欧负载

u  4-20mA输出接口:4路,输出内容可配置,最大带载能力<800

u  开关量输入接口:4路,可灵活配置

u  继电器输出接口:8路,输出内容可配置,DC24V

u  通讯接口:12321485(支持Modbus协议)

2.7   氮氧化物转换器

氮氧化物转换器.png

 10氮氧化物转换器

2.7.1工作原理

氮氧化物NOx是烟气排放的主要污染物之一。烟气中的氮氧化物NOx包括一氧化氮NO和二氧化氮NO2。NO占绝大部分,NO2的比例很少。但随着环保力度加强,氮氧化物排放标准越来越低,对NO2的检测也逐步严格起来。NO2的检测比较困难,需要先利用转换器将NO2转换为NO,再进行检测。

转化器采用钼作为催化剂,在315度高温下,将NO2转换为NO和O2。为其工作原理为:

本转换器由保温盒、加热装置、温度传感器、钼炉(不锈钢管、催化剂)、温控器等组件构成。

我们在不锈钢管中填充催化剂(高纯钼和一种特殊的活性碳)做为钼炉,将其加热到350度以上(通过温控器来控制温度),让样气以1L/min—2.0L/min的流量进入钼炉。NO2经过钼炉后,将转换为NO,转换效率大于95%,而其他气体(如SO2、CO等),不受影响。

2.7.2技术特点

低温下的高转换率;

高达300ppmNO2转换容量;

长使用寿命;

拥有自主的专利设计;

进口高精度温控器控制温度;

温度可自由调节;

体积小巧、安装方便。

2.7.3技术参数

氮氧化物转换器技术参数.jpg

2.8压缩机式冷凝干燥器

压缩机冷凝器.png

 11压缩机冷凝器

冷凝器技术参数.jpg

2.9烟气参数监测子系统

2.9.1烟气温压流监测仪

温压流一体机.png

图12温压流检测仪

2.9.2概述

温压流一体化监测仪拥有高精度微差压/静压传感器,同时配备反吹单元,是专门针对烟气排放连续监测的高粉尘、高温、高湿环境而开发的一体化温度、压力、流速监测仪,符合国家相关标准的要求,可以用于烟气排放监测系统(CEMS)进行烟气温度、压力、流速及流量的实时连续测量。

2.9.3测量原理

温压流一体化测量装置的结构主要包括微差压变送器、静压传感器、热电阻(或热电偶)、皮托管、控制单元、反吹单元、显示单元、数据传输单元等。其测量原理是:一次取压元件采用传统的皮托管测量方式。皮托管内外表面均做了特殊处理,可有效避免烟气腐蚀并减少粉尘粘附。反吹单元主要用于脏污气体(如锅炉排放的烟气)测量时的系统反吹。温压流一体机采用高精密微差压变送器,自动调零,自动反吹,反吹保护,数据上传与显示等功能;

2.9.4温度压力流速监测仪优势

u  实时测量温度、压力、流速,并通过34-20mA模拟信号输出,支持RS485

u  流速检测可达2-40m/s

u  采用高精密微差压变送器,自动零点校准,可灵活配置变送器维修更方便,良好的人机交互界面。

u  可适应高粉尘、高温、高湿等烟气场合;

u  流速测量精度高、可靠性好、可长期连续工作;

u  自身配备自动反吹单元,可定时反吹皮托管内的颗粒物;具备反吹保护功能;

u  结构紧凑,可直接安装在管道上;

2.9.5技术指标

2.9.5.1烟气流速监测仪

u  量程  0-40m/s  0-15m/s 可订制

u  测量精度:≤±2%F.S.

u  分析方法:  皮托管法                   

u  环境温度限制 (最低/最高) -4060

u  电源:220±10%VAC

u  仪用空气要求:0.4Mpa以上,无油无水                         

u  响应时间:<1s

u  输出信号:4~20mARS485/RS232灵活配置;

u  皮托管材质:不锈钢;

u  反吹单元:自动反吹,自动调零;

u  皮托管插入长度:500~1700mm 可选(订制);

u  压力变送器量程:-10~10kPa 最小±200Pa或其它订制量程;

u  介质温度范围:-40~500℃;

2.9.5.2烟气压力监测仪       

u  量程(/) :±5Kpa

u  测量精度:≤±2%

u  分析方法:静压传感器                    

u  环境温度限制 (最低/最高)-4060

u  用电量:5w            

u  输出信号型式:(420mA RS485/RS232灵活配置

2.9.5.3温度监测仪              

u  量程(/) 0-300/800℃可定制

u  测量精度:≤±2%

u  分析方法: 热电阻(或热电偶)                    

u  环境温度限制 (最低/最高)-4060

u  用电量:2W           

u  输出信号型式: 420mA RS485/RS232灵活配置

2.10氧含量分析仪介绍

2.10.1 O2分析仪技术指标

u  分析方法:电化学

u  量程:(0-25)%

u  线性误差:±2%F.S.

u  零点漂移:±1%F.S.

u  量程漂移:±1%F.S.

u  响应时间:<15s

u  用电量(kVA):<3W

u  输出信号型式:4-20mA

2.11烟尘检测子系统

2.11.1粉尘仪

烟尘仪.png

图 13 烟尘检测仪

2.11.2概述

粉尘仪基于烟尘粒子的背向散射原理,用于对固定污染源颗粒污染物进行在线连续测量。

该粉尘仪可用于各种污染排放源的颗粒污染物浓度实时连续测量,可适用于低浓度排放的监测要求,也可适用于高浓度排放的监测。仪器可适用于电厂,钢厂,水泥厂等烟尘监测,也可用于除尘设备及其他粉体工程的过程控制。

2.11.3 测量原理

烟尘仪工作原理.png

图14原理

光学部分包括激光光源、功率控制、光电传感、散射光接收部分。激光器发出的650nm束以一个微小的角度射入排放源,激光束与烟尘粒子作用产生散射光,背向散射光通过接受系统进入传感器转变成电信号进行处理。电路部分实现光电转换、激光束的调制、信号放大、解调、光源的功率控制、V/I转换及HMI显示功能。校准器用于产生稳定的光信号,对仪器进行零点及量程校准。

2.11.4技术优势

u  采用激光散射原理,不怕烟道的机械振动及烟气温度不均造成的折射率不均造成的光束摆动。

u  可订制最低量程可达0-30mg/m3,最低检测下限0.1 mg/m3

u  提供高湿工况粉尘监测方案,提供漏光工况粉尘监测方案;

u  单端安装,无需光路对穿。

u  具有LCD显示功能,可以直接在现场读取粉尘浓度。

u  激光束经过调制后,使得系统的抗干扰能力得以大幅度提升。

u  仪器设计贯彻“无工具”现场安装的思路,最大限度地降低现场安装的复杂度。

u  采用标准(4-20)mA工业标准电流输出,连接方便。支持RS485

u  仪器整体功耗非常小,大约3w左右。

u  模块化设计,特殊工况需定制。

2.11.5技术指标

烟尘仪技术参数.jpg

2.12湿度仪介绍

u  量程:0~50/85%

u  重复性:±1%.FS

u  误差:±1.5%F.S.

u  响应时间:<15s

u  显示方式:LED显示

u  工作电源:交流220V±10%.AC、50/60Hz、功耗小于20VA

u  输出信号型式:4-20mA

湿度仪.png
图15湿度仪

2.12.1 湿度仪概述

湿度仪采用国际先进的陶瓷感湿传感技术,独特的耐温设计,可在600℃高温高湿环境下实现长期在线气体湿度的准确测量;具有耐高温、测量精度高、耐弱酸、抗干扰能力强、响应速度快及性能稳定可靠等特点,广泛应用于如火电厂、化工厂、钢铁厂烟气的脱硫脱硝前后高温环境下水蒸汽含量的测量分析。

产品特性

湿度仪采用国际先进的陶瓷感湿传感技术,独特的耐温设计,可在600℃高温高湿环境下实现长期在线气体湿度的准确测量;具有耐高温、测量精度高、耐弱酸、抗干扰能力强、响应速度快及性能稳定可靠等特点,广泛应用于如火电厂、化工厂、钢铁厂烟气的脱硫脱硝前后高温环境下水蒸汽含量的测量分析。

 

TK-1000CEMS烟气连续监测系统工作流程概况

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