自主研發(fā)煙氣治理設備效率在線監(jiān)控設施

一、系統(tǒng)概述

我公司TK-1000型固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)能對企業(yè)廢氣排放口的SO2、NOX、顆粒物（粉塵）、煙氣溫度、煙氣壓力、流速、煙氣含氧量等數(shù)據(jù)自動采集、分析和儲存，實現(xiàn)自動、實時、準確地監(jiān)控監(jiān)測企業(yè)廢氣排放情況和治理設施的運行狀態(tài)，既便于企業(yè)環(huán)保管理層了解和掌握污染治理和廢氣排放的整體情況，也利于環(huán)保主管部門的監(jiān)控和管理，為實現(xiàn)節(jié)能減排、總量控制提供切實有效的監(jiān)管手段。

該系統(tǒng)氣態(tài)污染物監(jiān)測采用抽取式冷干法，其原理是由德國進口采樣泵通過采樣探頭抽取樣氣，采樣探頭具備除塵、加熱、恒溫控制等功能，樣氣被引導至預處理系統(tǒng)，去除顆粒物、水分、腐蝕性氣體等，再由控制系統(tǒng)對樣氣進行切換，分配樣氣經(jīng)由疏水過濾器后進入氣體分析儀中進行分析，測量SO2、NOX、氧含量等參數(shù)。

顆粒物監(jiān)測采用激光后向散射原理，溫度采用溫度傳感器測量，壓力采用壓力傳感器測量，煙氣流量采用差壓皮托管測量，將測量信號傳輸至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳送、儲存、報表統(tǒng)計和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，可將各數(shù)據(jù)傳輸至DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)工作現(xiàn)場無人值守。

我公司TK-1000型固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)結構緊湊，設備維護簡單，動態(tài)范圍廣，實時性強，運行成本低，系統(tǒng)采用模塊化結構，組合方便，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀傳輸至各級環(huán)保部門。

二、規(guī)范性引用文件

● 環(huán)發(fā)[2002]26號 國家環(huán)保總局《燃煤二氧化硫排放污染防治技術政策》

● HJ/T75-2007 《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范》

● HJ/T76-2007 《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術條件及檢測方法》

● HJ/T76-2007 《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》

● HJ/T75-2007 《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范》（試行）

● GB16297-1996 《大氣污染物物綜合排放標準》

● GB13271-91 《鍋爐大氣污染物物排放標準》

● GB5468-91 《鍋爐煙塵測試方法》

● GB/T16157-1996 《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》

● GB3101－86 《有關量、單位和符號的一般原則》

● GB/T16157—1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)物采樣方法》

● GB13223-2003 《火電廠大氣污染物物綜合排放標準》

● HJ/T 212－2005 《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》

● HJ/T373-2007 《固定污染源監(jiān)測質量保證與質量控制技術規(guī)范（試行）》

三、認證許可

本系統(tǒng)滿足以下認證組織的相關要求，并通過相關認證：

● 中環(huán)協(xié)（北京）認證中心 《環(huán)保產(chǎn)品認證》

四、運行環(huán)境

● 溫度：-20℃ ~ 45℃

● 濕度：≤90%

● 大氣壓：86～106Kpa

● 煙氣溫度：<300℃

● 供電電壓：AC 220V±10%，頻率50Hz

● 接地電阻：＜4Ω

第二章 TK-1000型煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)組成與描述 

我公司TK-1000固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由采樣探頭、粉塵儀、溫壓流一體監(jiān)測儀、分析機柜、標準樣氣、管線等組成。其中采樣探頭、粉塵儀、溫壓流探頭安裝于監(jiān)測點（煙道或煙囪），分析機柜安放于室內。樣氣通過采樣探頭、伴熱管線進入分析機柜，經(jīng)由分析機柜內的預處理系統(tǒng)進入煙氣分析儀，測量SO2、NOX、氧含量等參數(shù)；粉塵儀用于測量粉塵濃度，溫壓流一體監(jiān)測儀用于測量溫度、壓力、流速，測量信號通過電纜傳輸至分析機柜內的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；置于分析機柜內部的工控系統(tǒng)可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的顯示、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)儲存、歷史數(shù)據(jù)查詢、圖形數(shù)據(jù)分析、報表統(tǒng)計等功能。標準氣體用于校準分析儀表。

一、TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)采樣探頭

TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)采樣探頭包括采樣探桿、采樣腔、加熱裝置、溫控裝置、探頭濾芯、主體機殼等，避免出現(xiàn)冷凝，確保樣氣正常進入預處理系統(tǒng)。

TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)采樣探頭特點：

1、采用加熱自動調節(jié)單元，加熱溫度維持至140℃左右，避免冷凝。

2、探頭濾芯采用2um氣孔的鎳鈦合金，有效去除樣氣中的煙塵。

3、探頭具備反吹功能，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動反吹，大限度克服阻塞問題，減少維護量。

4、與煙氣接觸部分、法蘭等均采用316L不銹鋼材質，避免長時間使用后帶來的材質腐蝕、測量誤差等問題。

5、探頭主體機殼部分采用烤漆處理。

二、TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)煙氣伴熱管

煙氣伴熱管連接采樣探頭和預處理系統(tǒng)，是由兩組耐腐高性能四氟乙烯導管輔以高溫恒功率電熱帶以及補償線纜組成內芯，外加進口原料保溫層，后敷以聚乙烯（PE）保護外套復合而成。采樣管內溫度控制在140℃左右，使得煙氣中水含量以蒸氣狀態(tài)存在，防止水結露與SO2生成酸。

三、TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)預處理系統(tǒng)

預處理系統(tǒng)包括氣體冷凝器、細過濾組合、疏水過濾器、蠕動泵、調節(jié)閥等，完成樣氣的除塵、除水，保證干凈、流量穩(wěn)定的樣氣進去氣體分析儀，確保分析儀器的準確性和可靠性。

TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)預處理系統(tǒng)流程：

樣氣進入機柜時經(jīng)過一個截止閥，通常截止閥是打開狀態(tài)，當吹掃時，截止閥關閉，防止吹掃氣進入機柜，保護預處理系統(tǒng)；然后進入制冷器除去濕氣，冷凝液集結在制冷器的下方，通過排液蠕動泵排除；接著氣體經(jīng)過一個保護過濾器除塵；然后經(jīng)過一個兩位一通電磁閥，自動校零時潔凈的空氣通過此閥,經(jīng)取樣泵采出，對分析儀零點進行校準；接著氣體進入二級制冷器進一步除濕，除濕后的氣體通過取樣泵，然后通過一個手動三通閥，通過它注入標準氣來校準儀表量程，再經(jīng)過阻水過濾器對樣氣進一步除水，后進入分析儀。

TK-1000煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)預處理系統(tǒng)特點：

1、 預處理系統(tǒng)置于分析機柜內部，布局合理美觀，預留空間大，便于檢修。

2、 兩級制冷器，增強制冷效果，有效排除樣氣中的水分。

3、 兩級細過濾組合，增強樣氣凈化效果。

4、 兩個蠕動泵，樣氣水分較重時確保排水效果。

5、 增加疏水過濾器，增強對分析儀的防護。

四、煙氣分析儀SO2、NOx測量單元

SUV-100型煙氣分析儀的工作原理基于朗伯-比爾定律，其分析方法屬于紫外吸收光譜法。分析儀的測量單元，由光源、氣體室、光纖和光譜儀（含光闌、全息光柵、線陣檢測器）等組件構成。

分析儀光電原理示意圖

光源發(fā)出的紫外光經(jīng)光學視窗進入氣體室，被流經(jīng)氣體室的被測樣氣所吸收，攜帶被測樣氣吸收信息的光經(jīng)透鏡匯聚后耦合入光纖，經(jīng)光纖傳輸送入光譜儀進行分光處理，即可得到氣體的吸收光譜。

通過對光譜進行差分分析，并結合化學計量學算法，可以得出氣體中相關組分的濃度。

1、SUV-100型煙氣分析儀技術特點

● 采用紫外光譜分析技術，，排除了交叉干擾，可同時測量多種氣體的濃度；

● 采用差分吸收光譜算法，消除了煙塵、水分、光源變化等影響因素，保證了測量的準確性和穩(wěn)定性；

● 利用氣體在不同波段的吸收強弱不同，可實現(xiàn)量程切換，動態(tài)范圍大；

● 光源、測量室、光譜儀之間采用光纖連接，無運動部件，可靠性好、安裝維護方便；

● 采用脈沖氙燈光源，壽命超過五年，無需預熱時間，穩(wěn)定性好；

● 每天自動進行儀器校正，增強了數(shù)據(jù)的可靠性；

● 具有故障、斷電和檢測數(shù)據(jù)超標等異常等情況下的自動報警及記錄功能；

● 觸摸屏顯示，操作簡單方便，界面友好。

2、SUV-100型煙氣分析儀技術參數(shù)

五、氧含量測量單元

測量方法：電化學法

大量程：（0～25）%

輸出信號分辨率：<輸出信號范圍的0.2%

重復性：≤0.05%O2

偏差：在有自動標定的情況，可以忽略；在無自動標定的情況下，暴露于空氣中1年的典型值是1%O2/年

六、粉塵測量單元

采用激光背散射原理，分辨率高，可適用于低濃度排放的監(jiān)測要求，也可適用與高濃度排放的監(jiān)測；結構上采用單端安裝，無需光路對中，不怕煙道的機械振動及煙氣溫度不均造成的折射率不均引起的光束擺動；儀器設計過程大限度地降低現(xiàn)場安裝的復雜度，安裝維護極其簡單，*大限度地減少由于現(xiàn)場安裝調試帶來的諸多問題；采用標準4-20mA工業(yè)標準電流輸出，連接方便；儀器整體功耗非常小,大約5W左右；校準器就地放置，避免混淆及丟失；非點測量，具有較大的取樣區(qū)，可適用各種直徑煙囪的使用。

SDUST-100粉塵儀包括激光光源及功率控制單元、光電傳感與小信號預處理單元、散射光接收單元、顯示與輸入單元、輸出驅動單元、主控單元。激光器發(fā)出的650nm束以一個微小的角度射入排放源,激光束與煙塵粒子作用產(chǎn)生散射光,背向散射光通過接受系統(tǒng)進入傳感器轉變成電信號進行處理。電路部分實現(xiàn)光電轉換、激光束的調制、信號放大、解調、光源的功率控制、V/I轉換功能。整個系統(tǒng)的構成包括主機及校準系統(tǒng)、吹掃系統(tǒng)、連接附件及防雨箱。

粉塵儀原理圖

1、技術特點

● 采用激光背散射原理,不怕煙道的機械振動及煙氣溫度不均造成的折射率不均造成的光束擺動。

● 單端安裝,無需光路對中。

● 激光束經(jīng)過調制后，使得系統(tǒng)的抗干擾能力得以大幅度提升。

● 儀器設計貫徹“無工具”現(xiàn)場安裝的思路，大限度地降低現(xiàn)場安裝的復雜度。

● 采用標準(4-20)mA工業(yè)標準電流輸出,連接方便。

● 儀器整體功耗非常小,大約5w左右。

2、技術參數(shù)

七、溫壓流測量單元

1、流速

測量原理： 皮托管

測量范圍：0～40m/s。

測量精度：≤±2%F.S.

輸入電壓：220VDC

輸出電流：兩線制4～20mA

2、溫度

測量原理：溫度傳感器

測量范圍：0～300℃，可根據(jù)實際工況選擇測量范圍。

測量精度：±0.5%

輸入電壓：220VDC

輸出電流：兩線制4～20mA

3壓力

測量原理：壓力傳感器

測量范圍：-10～10Kpa，可根據(jù)實際工況選擇測量范圍。

測量精度：±0.5%

輸入電壓：220VDC

輸出電流：兩線制4～20mA

八、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)用來獲取和處理來自各分析儀傳輸來的數(shù)據(jù)，并進行實時而有效的控制和處理，具有高可靠性和高穩(wěn)定性，該系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器（PLC）和數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)。

PLC是CEMS煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制單元。與常規(guī)的控制方式不同，PLC提供了更為豐富的功能和更高的可靠性、擴展能力。在CEMS系統(tǒng)中， PLC提供了各種模擬量數(shù)字量的輸入輸出信號，并通過軟件進行深度處理，PLC提供了24小時的記錄接口系統(tǒng)，可以將加工過的數(shù)據(jù)傳輸給DAS，其控制指令通過DAS激活。

數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)實時顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、圖形數(shù)據(jù)分析、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)傳輸、控制校準、反吹等功能。

自主研發(fā)煙氣治理設備效率在線監(jiān)控設施

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