CEMS系統(tǒng)說明書-美國熱電子

煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)美國熱電公司第一章Thermo煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)介紹Thermo煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的選型及設計均建立在易操作、易擴大、高精度及低維護的根底上。系統(tǒng)用零氣按一定比例混合稀釋煙氣后對煙氣進展測量。本方法滿足美國國家環(huán)保局40CF60的規(guī)要求。系統(tǒng)中主要儀器設備包括：1、帶有稀釋孔的采樣探頭2、采樣管線a、非加熱樣品傳輸管線連接探頭及儀器間探頭控制器的管線為：采樣管、校正氣管、稀釋空氣管和真空表管。b、加熱樣品傳輸管線。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，Thermo公司也可配備加熱樣品傳輸管線。3、根據(jù)監(jiān)測工程選擇的環(huán)境分析儀，安裝于特別的儀器柜中：a、Thermo探頭控制器b、Thermo43C/43i型SO2分析儀c、Thermo41C/410i型CO2分析儀d、Thermo42C/42i型NO*分析儀e、Thermo*J6003型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4、零氣a、零氣發(fā)生器b、用戶自己提供零氣

5、校準用標準鋼瓶氣稀釋探頭連續(xù)抽取少量樣品氣，樣品氣通過細過濾后經(jīng)過幾秒的時間去除微小塵粒。樣品氣流速由玻璃音響小孔控制，由于玻璃的膨脹系數(shù)低，因此流速精度可控制到2%以。在實際操作中，稀釋空氣流經(jīng)探頭且在探頭中產(chǎn)生文丘里效應，靠探頭中文丘里產(chǎn)生的負壓把樣品氣抽取出來。玻璃小孔控制樣品氣流量，因此稀釋比由稀釋空氣的壓力和玻璃小孔的尺寸來決定。通過選擇玻璃小孔的尺寸，稀釋比可由12：1到350：1。稀釋后的樣品氣水的含量會降低，根據(jù)水的含量在周圍環(huán)境中不結露為原則選稀釋孔和稀釋比例。如果選用100：1的稀釋孔則意味著樣品氣中99%的氣體是枯燥純潔的。稀釋后的樣品氣正好可以用環(huán)境分析儀器來測量，這樣就保證了測試精度。稀釋后的樣品氣經(jīng)過樣品氣管通過200SPC探頭控制器輸送到各分析儀器中去。校準是通過標準氣來完成的。標準氣經(jīng)過校準氣管一直輸送到探頭中稀釋孔前。這樣標準氣和樣品氣流經(jīng)同樣的路徑，保證校準的準確。校準包括用零氣和標準氣校準。技術規(guī)格：煙氣溫度：達398.9℃探頭長度：標準5英尺分析儀器箱的公用設施用電：230V，單相，50Hz,15A壓縮空氣：0.2SCF/M壓縮空氣，露點-40F，60PSIC無化學污染物探頭的公用設施：不需要數(shù)據(jù)接口：對每種測定氣體都有0—10V的模擬輸出電壓。響應時間：一般為3—5分鐘。飄移〔2到24小時的零飄和跨飄〕：小于滿刻度的2%。相對精度：小于20%。重量及尺寸：總重30磅〔取決于長度〕探頭材質(zhì)：HastelloyC2376Inconel600,Pyre*玻璃，304不繡鋼第二章Thermo稀釋探頭A、探頭技術稀釋探頭技術是把少量連續(xù)樣品氣在探頭溫度下過濾并稀釋，然后送入分析儀器進展分析。最正確實現(xiàn)方法是通過文丘里效應進展樣品氣采樣、稀釋、并遠距離輸送。和傳統(tǒng)的采樣系統(tǒng)相比，該技術具有以下優(yōu)點：1、由于采樣速度低，延長了過濾器的壽命。2、通過把露點降低至周圍環(huán)境最低溫度以下，因而無需加熱探頭和管線。3、無需在探頭上加閥門和用電設施。4、分析儀器不再受到樣品氣結露的困饒。5、系統(tǒng)中所有部件都可由校正氣檢驗。6、可以使用傳統(tǒng)的環(huán)境分析儀器，減少對操作者的培訓。流經(jīng)音響小孔的氣流特點：對任何小孔，如果其阻力長度和它的直徑相比很小，并且其下流向壓力比上流向壓力小0.46倍的話，流過小孔的流量則和下流向壓力無關。流量受到每個氣體分子運動速度的限制，即音速。文丘里效應的特點：當抽氣真空度大于1/2個大氣壓時，不需要過多的氣流，即可獲得穩(wěn)定的稀釋樣品氣。稀釋比：稀釋比是由文丘里氣流的圍來決定的。B、詳細介紹CEMS系統(tǒng)是在探頭頂端煙氣溫度下進展樣品預處理的氣體采樣監(jiān)測系統(tǒng)。通過音響小孔把過濾的煙氣與枯燥零氣相混合的方法對樣品進展處理。枯燥零氣在探頭處被加熱到煙氣溫度。這個獨特的在探頭進展稀釋的技術，把露點降低到安裝地點環(huán)境極限溫度以下，消除了在采樣管線中結露的可能性，因此不再需要加熱管線。同時，也解決了普通采樣系統(tǒng)中的許多問題。另外，因為沒有去除樣品氣中的水分，整個測量過程是優(yōu)選的帶濕測量。探頭所有暴露在煙氣中的局部用耐熱耐蝕的鐵鉻鎳合金Inconel600〔探頭頂端〕、鎳基鐵合金HastelloyC276〔粗過濾〕和Pyre*玻璃〔音響小孔〕制成。這些材料經(jīng)過精心的選擇，以防止在煙氣中被腐蝕。煙氣經(jīng)過一級粗過濾和兩級細過濾后，才進入音響小孔。粗過濾是由1/6英寸大的Hastelloy網(wǎng)狀屏組成。細過濾是由可更換的石英棉和熱處理過的瓷材料組成。探頭用2英尺的探管和安裝法蘭安裝在煙囪或煙道上。Thermo公司提供的箝壓式法蘭可在一分鐘完成擰松兩個螺栓的拆卸探頭任務。一般每一季度需更換石英棉一次。一般抽取煙道氣的速率為1—3立方英寸/分鐘。相當于抽取1立方碼煙道氣要用11到33天。如此微小的采樣速率大大減少了對采樣探頭的維護工作。由于煙道氣是經(jīng)枯燥空氣稀釋和加熱處理過的，因此樣品可直接輸送到分析儀器。輸送速度大約為輸送100英尺用10秒鐘。C、安裝1、文丘里型探頭探頭包括四個根本組件a、稀釋孔、稀釋孔架，稀釋噴嘴/熱交換器b、不銹鋼延伸管c、安裝法蘭d、管套〔1〕英文說明書圖2是探頭稀釋處的剖面英文說明書圖。樣品經(jīng)過粗過濾后進入稀釋孔周圍，在稀釋孔前裝有石英棉，石英棉擠在玻璃室中以增加細過濾效果。根據(jù)所需的稀釋比例而選定的稀釋孔，通過固定螺帽將其固定在稀釋噴嘴/熱交換器上。零跨校準氣直接進入裝有稀釋孔的玻璃室中。其產(chǎn)生的壓力對粗過濾層進展反吹，把粗過濾層上的塵埃反吹回煙囪中，這種技術保證零跨校準的可靠程度。〔2〕四根1/4英寸的不繡綱延伸管和稀釋噴嘴/熱交換器連接在一起。這四根延伸管經(jīng)過安裝法蘭和聚四氟乙烯管與儀器柜相連。所有連接都必須保證密封良好，以保持系統(tǒng)的真空度和壓力。〔3〕探頭上的法蘭需和用戶提供的法蘭相連接。〔見附英文說明圖3和附英文說明書圖4〕2、采樣管線稀釋探頭和儀器柜通過四根聚四氟乙烯管相互連接。這四根線包括稀釋空氣〔DA〕，真空表〔VL〕，稀釋后的樣品氣〔DS〕和校準氣〔CL〕。其中DA和VL這兩根管線可用聚丙烯管線代替。由于樣品在探頭上稀釋，水的含量被降的很低，因此無需把采樣管線加熱。但是，如果環(huán)境溫度極低的話，就需要提高稀釋倍數(shù)或把采樣管加熱。3、零氣探頭稀釋需要用純潔枯燥且連續(xù)不斷的空氣。零氣同時又在探頭上產(chǎn)生真空效應。零氣和樣品混合后再通入分析儀器中去。零氣可由用戶自己提供或由Whatman公司的BalstonCEM零氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生，但零氣必須是枯燥的無油的氣體，壓力在80-100PSIC。BalstonCEM零氣發(fā)生系統(tǒng)包括初級過濾器，NO*和SO2切割器，空氣枯燥器，NO*指示器以及濕度過濾器五個局部。4、探頭的備件〔見英文說明書〕。第三章儀器柜Thermo公司提供19"寬的標準儀器柜，儀器柜中包含處理、分析用的所有儀器。氣路和電路的走線也在儀器柜中完成。A、外部氣路連接外部氣路連接包括：1、校準用標準鋼瓶氣跨1和跨2。2、連接無熱除水器、緩沖罐的高壓空氣。3、CL探頭校準氣。4、DL探頭稀釋空氣。5、VL真空表。6、DS探頭樣品氣。B、部氣路連接1、外部高壓空氣和Thermo探頭控制器的高壓氣口連接〔HPPort).2、跨1、跨2分別接在探頭控制器的跨1和跨2上〔Span1port-Span3port)。3、探頭的四根管線接到200SPC或200DPC標明的相應端口上。4、探頭控制器的樣品氣輸出口：“DSOut〞接到各氣體分析儀器的樣品氣入口。5、探頭控制器的廢氣輸出口：E*HOut接聚四氟乙烯管通向室外〔因為每臺儀器都靠部的泵從探頭控制器抽取一定量的樣品，因此需要把多余的樣品氣排出〕。C、部電路連接儀器柜的后部有接線板為分析儀器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供220V50HZ的電源。無熱除水器也可以接到這些接線板上。分析儀器的標準電壓輸出為0—10VDC，接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬輸入端。Thermo探頭控制器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一起可以完成周期性定時零點和跨點校準。D、探頭控制器探頭控制器連接采樣探頭和分析儀器，它為探頭提供稀釋氣和校準氣，為分析儀器提供樣品氣?？刂破髦饕ㄒ韵聨讉€局部：電源電源開關在前面板上。2、零氣和跨氣流量計在校準時，流量計顯示流經(jīng)控制器的零氣流量和跨氣流量，流量計在前面板上。3、真空表在前面板上，測量探頭的真空度，正常工作時不能小于13英寸汞柱。4、稀釋空氣壓力表和壓力閥在前面板后面，擰開前面板上的螺絲就可以看見。稀釋空氣壓力表和壓力閥用來控制稀釋空氣以獲得一定的稀釋比。在稀釋空氣壓力閥右邊是校準氣壓力閥和壓力表，用來控制校準氣的壓力。5、模式選擇開關在前面板上，標有零氣(Zero)、樣品氣〔Sample)、跨氣1〔spanl〕、?？鐨?(span2)、反吹和維護等開關。一般情況下，開關設在樣品氣(Sample)檔使系統(tǒng)連續(xù)采集分析樣品氣體。在手動校準時，零氣檔使系統(tǒng)連續(xù)采集零氣，可以進展零點的檢查和校準；跨氣檔使系統(tǒng)連續(xù)采集標準氣,可以進展跨點的檢查和校準。在這四個檔上，不能用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制自動校準。反吹開關使探頭上通入壓縮空氣對探頭前部的粗過濾器進展反吹以清潔粗過濾器。維護開關用于在設備維護時通過儀器后面板接線端子輸出一接點信號。在實際操作中，當所有氣路連接好后，探頭控制器就可以通過設置稀釋空氣壓力來獲得一定的稀釋比，控制器的零跨校準可通過前面板上的按鍵控制部的電磁閥，也可用數(shù)據(jù)采集器通過后面板的TB2端口來驅(qū)動電磁閥。E、其它分析儀器參見相應的操作手冊。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：參見*J6003數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作手冊。

第四章操作A、安裝安裝前，仔細閱讀每臺儀器的安裝方法。裝有稀釋孔的探頭安裝在煙囪/煙道，延伸管固定在法蘭盤上。探頭引出的四根條管線連接到儀器柜中的探頭控制器上。零氣系統(tǒng)正確連接好。正確連接儀器柜所需要的220V/50HZ電源。校準用鋼瓶氣和探頭控制器的跨氣口〔Span1-2)相連。B、開機接通所有分析儀器的電源。至少進展一個小時的預熱。接通高壓空氣，把探頭控制器的稀釋空氣壓力設為40PSI，模式選擇開關設在零氣位置“ZeroAir〞,調(diào)整零氣壓力閥，使零氣壓力在10—15PSI之間，零氣流量表在2SCFH。經(jīng)過一段時間后，所有分析儀器讀數(shù)將接近零。翻開校準氣鋼瓶，把壓力設為10-15PSI。把探頭控制器的模式選擇開關從零氣設到跨1〔Span1)。如果鋼瓶中包含所有校準氣體，則每臺分析儀器的讀數(shù)都會增加。如果用三瓶鋼瓶氣，每瓶中裝有一種校準氣，則只有和跨1〔Span1)相連的鋼瓶氣會流入探頭，相應氣體分析儀器的讀數(shù)會增加。對于其它儀器的校準，則需把選擇開關撥到跨2〔Span2)的位置。根據(jù)稀釋探頭的特性，稀釋空氣壓力在40PSI時，稀釋空氣的流量會相當穩(wěn)定，因此稀釋孔的大小決定稀釋比。選擇稀釋比的大小主要取決于煙氣中水的含量。例如：煙氣中水的含量15%，稀釋空氣流量為5000mL,稀釋孔為100mL，煙氣100mL稀釋比=-------------------=---------=0.0232或50/1稀釋空氣+煙氣500mL水在稀釋后樣氣中的含量為15%/50=0.3%含水量0.3%的空氣其結露溫度為零下8℃。如果環(huán)境溫度低于此溫度的話，就要把稀釋孔改為50mL〔稀釋比為100：1〕，或者加熱采樣管線。校準氣的濃度應該選為儀器滿量程的80%處。例如：稀釋比為100：1煙氣原有濃度稀釋后濃度50ppmNO*0.5ppm800ppmSO28ppm10%或10,000ppmCO2100ppm42C/42i型NO*分析儀量程設為0—1ppm43C/43i型SO分析儀量程設為0—10ppm41C/410i型CO2分析儀量程設為0—100ppm通過調(diào)整儀器本身的放大倍數(shù)或者根據(jù)需要調(diào)整稀釋空氣的壓力〔40PSI〕來改變稀釋比，這樣每臺分析儀器都能得到正確的校準。第五章質(zhì)量保證系統(tǒng)記錄一般應包括以下容：稀釋空氣壓力：探頭真空表讀數(shù)：SO2分析儀設定：零點跨點NO分析儀設定：零點跨點CO2分析儀設定：零點跨點CO分析儀設定：零點跨點A、校準步驟當需要對稀釋系統(tǒng)進展多點校準時，把不同濃度的標準氣接到探頭控制器上。如果同時需要多瓶校準氣，一般做法是在探頭控制器前連接一個采樣總管，總管帶有多個閥門和一個轉(zhuǎn)子流量表，所有壓力閥的壓力都設定在正常標準時的壓力。和各個標準氣相連的閥門依次翻開，則標準氣依次流入探頭控制器。此時控制器的選擇開關應在跨氣的位置(Span)。在轉(zhuǎn)換到第二瓶標準氣前應該有足夠的時間以使分析儀的讀數(shù)到達穩(wěn)定。B、定期檢查每日檢查：1、每日校準以保證分析儀器的讀數(shù)準確。2、假設有報警產(chǎn)生，檢查報警產(chǎn)生的原因。每星期檢查：1、檢查校準氣瓶壓力。當壓力低于200PSIG時需要更換新的鋼瓶氣。2、檢查一周來校準曲線的趨勢，需要的話調(diào)整儀器的零點跨點使零跨誤差到允許值圍以。每季度檢查：1、把探頭取出，檢查并去除粗過濾網(wǎng)和石英棉細過濾中聚積的塵及其它雜物。2、應等探頭冷卻下來以后再翻開探頭。3、安裝時應注意不要碰傷玻璃稀釋孔。每年檢查：對分析儀器的全部測量量程做多點校準。〔需要不同濃度的標準氣〕。C、維護1、儀器跨點校準數(shù)值與實際不符。a、檢查標準氣氣壓。b、檢查所有管路接頭是否擰緊。c、檢查前幾點的校準結果，看是否有誤差的趨勢。2、儀器跨點校準正確，但測量的煙氣值不合理〔過大或過小〕。a、檢查探頭的接線。b、檢查所有管路接頭是否擰緊。c、檢查探頭壓力和真空表讀數(shù)。真空度應大于13英寸Hg,低于此值可能會引起儀器讀數(shù)的不穩(wěn)定。3、儀器零點校準數(shù)值與實際不符。a、探頭控制器中有一個零氣壓力閥。零氣壓力應和跨氣壓力設定一致。b、檢查前幾天的校準結果，看是否有誤差的趨勢。如果在系統(tǒng)中只是單臺儀器有問題，則應該根據(jù)那臺儀器的使用說明書檢查問題所在。第六章故障檢修現(xiàn)象原因解決方法---------------------------------------------------------------------單臺儀器零點或跨點單臺分析儀器的原因參考該儀器說明書校準誤差較大---------------------------------------------------------------------所有儀器零點或跨點都有校1.儀器間溫度太高或太低1.檢查室溫及空調(diào)準誤差，但誤差大小不同2.單臺儀器有問題2.參考該儀器說明書---------------------------------------------------------------------所有儀器跨點校準都有1.稀釋空氣壓力太低1.檢查控制器稀釋一樣比例的誤差，但零壓力表點校準正確2.稀釋孔有漏氣2.檢查控制器真空度把探頭取出檢查稀釋孔是否安裝結實3.稀釋空氣管路堵塞3.檢查控制器真空度看是否過低。把探頭上的稀釋空氣管取下，看有無氣流4.咨詢Thermo公司---------------------------------------------------------------------所有儀器跨點校準數(shù)值偏低1.稀釋空氣太多1.檢查稀釋空氣壓力表2.真空表有漏氣2.檢查真空表及管線接頭3.稀釋孔有局部被堵塞3.再做一次跨點校正住第二天再檢查---------------------------------------------------------------------不管零跨校準，分析1.稀釋空氣完全沒有了1.真空度將指示為零儀器讀數(shù)都為零檢查稀釋空氣管線的問題2.稀釋孔完全被堵住2.換稀釋孔---------------------------------------------------------------------單臺儀器零點和跨點的值1.分析儀器問題1.參考該儀器說明書偏高量一樣2.稀釋空氣不純潔2.咨詢Thermo公司---------------------------------------------------------------------第七章Thermo煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量保證A、系統(tǒng)介紹Thermo煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)是用干凈空氣〔去除水，CO和CO2〕做為載氣和稀釋空氣的直接采樣系統(tǒng)。Thermo稀釋探頭包括稀釋孔、文丘里、稀釋空氣管、采樣管、校準氣管和真空表管的不銹鋼接頭組成。稀釋孔由玻璃組成，當壓力小于1/2個大氣壓時，流經(jīng)稀釋孔的流量是恒定的，換句話說，如果真空表讀數(shù)為當?shù)卮髿鈮褐档囊话霑r，流經(jīng)稀釋孔的流量將為一定值，其意義在于提高稀釋空氣的流量只會進展一步稀釋樣品氣而不會改變樣品氣的流量。用枯燥空氣進展稀釋，并且只抽取極少量的樣品氣使得稀釋后的樣品氣的露點大大降低，解決了輸氣管中結露的問題，樣品管線不再需要加熱和溫度控制。分析儀器也可用環(huán)境量程的分析儀器，因為煙氣已被稀釋到環(huán)境的濃度。煙氣的稀釋比由稀釋孔的大小決定。圍一般在50:1到300:1之間。分析儀器以PPB為量程顯示濃度，乘以稀釋倍數(shù)后即可直接轉(zhuǎn)換為PPM的煙氣濃度。Thermo探頭控制器做為探頭控制裝置也和分析儀器一起放在儀器柜中。探頭控制器中有控制稀釋空氣壓力的減壓閥、切換用繼電器、電磁閥以及探頭真空表和稀釋空氣壓力表。Thermo系統(tǒng)的另一顯著優(yōu)點在于校準是包括從探頭到儀器的整個系統(tǒng)。校準氣經(jīng)探頭控制器打到探頭上面，充滿了稀釋孔周圍的全部空間。然后校準氣經(jīng)稀釋樣品氣管輸入分析儀器，也和普通樣品氣走過同樣的路徑，這樣使整個系統(tǒng)都得到了檢驗。1