第一次報(bào)告教材

CEMS實(shí)驗(yàn)室一、CEMS使用條件供電電壓：AC220V±20%，頻率50Hz

環(huán)境溫度：-40-50℃

濕度：≤90%

氣壓：86-106kpa

煙氣溫度：≤600℃

防護(hù)等級(jí)：室外部分IP65，室內(nèi)部分IP52

電磁輻射：FCC

B二、采樣系統(tǒng)煙氣采樣裝置包括采樣槍?zhuān)蹓m過(guò)濾器及可調(diào)溫控加熱器煙氣，安裝在煙道取樣孔上，采樣氣體通過(guò)伴熱管輸送到煙氣處理單元，根據(jù)煙氣的露點(diǎn)，采樣管溫度一般控制在120℃－180℃，即可保證煙氣在采樣管內(nèi)不會(huì)結(jié)露采樣探頭可以定時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行反吹清掃。由于氣體采樣和氣體輸送均采用可控伴熱方式，因而最大限度的避免了結(jié)露而造成的管道污染、堵塞。不銹鋼和聚四氟乙烯等防腐材料的使用，使系統(tǒng)的抗腐蝕大大的提高樣氣到達(dá)機(jī)柜后，首先進(jìn)入氣水分離器,熱樣氣進(jìn)入后迅速降溫已達(dá)到室溫或接近室溫，析出水分。故在其后的管路中不會(huì)結(jié)露，從而避免SO2的溶解于水而影響測(cè)量精度，然后再經(jīng)超精過(guò)濾器進(jìn)一步干燥、除塵后，進(jìn)入分析儀三、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（DAS）系統(tǒng)硬件部分：工控機(jī)，plc軟件部分：CEMS煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件

遠(yuǎn)程煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件通過(guò)工控機(jī)串行通訊口與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（PLC）連接，并實(shí)時(shí)從儀器上采集數(shù)據(jù)；能將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中并通過(guò)圖表等形式顯示；可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制儀器設(shè)備的各種操作；可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、打印或轉(zhuǎn)換成EXCEL表格；可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)生成并打印成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)報(bào)表五、煙氣采樣探頭防腐蝕和防堵塞一般探頭的采樣腔設(shè)計(jì)都是很短的，在遇到排出的煙氣溫度為60-80℃并且含有大量水霧（滴）時(shí)，煙氣通過(guò)取樣管接觸到過(guò)濾器時(shí)煙氣中的水霧不能完全氣化，就會(huì)大量凝結(jié)，形成凝結(jié)水，同時(shí)酸性氣體就會(huì)融于凝結(jié)水，形成酸水，從而對(duì)探頭造成腐蝕；另一方面煙氣中含有大量的細(xì)煙塵，在過(guò)濾器上遇到水后就形成水泥混合物，形成堅(jiān)固的凝結(jié)物質(zhì)，附著在過(guò)濾器上，反吹是很難吹掉的，造成過(guò)濾器的堵塞。六、氣態(tài)污染物（二氧化硫、氮氧化物等）的測(cè)量方法完全抽取法采用紅外光譜吸收原理、紫外光譜吸收原理，需要復(fù)雜的采樣系統(tǒng)和煙氣預(yù)處理系統(tǒng)

價(jià)格適中、應(yīng)用廣泛。稀釋法采用紫外熒光法測(cè)SO2，化學(xué)發(fā)光法測(cè)NOx，特點(diǎn)是稀釋氣體品質(zhì)和稀釋比影響測(cè)量精度而且價(jià)格昂貴直接測(cè)量法分析方法是紫外差分吸收光譜法（DOAS）

取樣方法二氧化硫氮氧化物稀釋取樣法紫外熒光化學(xué)發(fā)光直接抽取法非分散紅外非分散紅外非分散紫外定電位電解定電位電解直接測(cè)量法DOAS

DOAS

紫外吸收1、紫外熒光法SO2分析儀原理煙氣樣氣進(jìn)入儀器的反應(yīng)室，在190nm～230nm的紫外光照射下，生成激發(fā)態(tài)的SO*2。激發(fā)態(tài)的SO*2主要通過(guò)熒光過(guò)程回到基態(tài)，其發(fā)射的熒光強(qiáng)度與SO*2的濃度成正比。利用光電倍增管接收熒光，即可得到待測(cè)樣氣中的SO2濃度。2、化學(xué)發(fā)光法NOx分析儀

原理化合物吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，在由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時(shí)，以光量子的形式釋放能量。通過(guò)測(cè)量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析測(cè)定。由若干方法可以對(duì)NOx進(jìn)行化學(xué)發(fā)光測(cè)定，最廣泛使用的是臭氧的發(fā)光反應(yīng)3、直接抽取法氣體分析原理

非分散紅外法：含有2個(gè)或2個(gè)以上不同原子的分子，它們?cè)诩t外光區(qū)有特征吸收?？蓽y(cè)SO2、NO，通過(guò)內(nèi)置轉(zhuǎn)化器可將NO2轉(zhuǎn)化為NO，得到NOX。轉(zhuǎn)化器溫度在190℃左右，轉(zhuǎn)化率不低于90%，當(dāng)煙氣中NO2濃度低于NOX濃度的5%，可不轉(zhuǎn)化。非分散紫外法定電位電解法七、煙氣參數(shù)CMS含氧量的測(cè)量方法主要有氧化鋯分析儀、順磁氧分析儀、化學(xué)電池分析儀。目前應(yīng)用較多的是氧化鋯分析儀。氧化鋯分析儀在電解質(zhì)中，由于化學(xué)電位不同，電流將在電解質(zhì)或含有不同濃度的化合物種類(lèi)的氣體之間流動(dòng)。直接測(cè)量，快速響應(yīng)；非常精確可靠地測(cè)量氧；低成本；計(jì)算干基濃度時(shí)，需要測(cè)量濕度。順磁氧分析儀利用氧氣的順磁性測(cè)量含氧量。需抽取系統(tǒng)，進(jìn)入分析儀前除去水分和顆粒物等；非常精確可靠地測(cè)量?；瘜W(xué)電池分析儀利用電化學(xué)燃料電池產(chǎn)生的電流正比于樣品中的含氧量。一般用于便攜式非在線測(cè)量。平均壽命12個(gè)月7.1、氧含量分析方法1、氧化鋯法利用ZrO2在高溫（600℃）時(shí)的電解催化作用，形成煙氣一側(cè)的電極和與含有O2的參考?xì)怏w（通常為空氣）接觸的參考電極產(chǎn)生電位的不同，從而測(cè)量出煙氣中氧氣濃度。探頭使用壽命：1～2年。測(cè)量的是濕基氧的濃度氧化鋯法7.2、磁氧法2、磁氧法：順磁性：分子通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，不是被吸引就是被排斥。被吸引時(shí)是順磁性的，被排斥時(shí)是反磁性的。大多數(shù)材料是反磁性的，少數(shù)是順磁的，氧分子是順磁性的。利用氧氣的順磁性的特性測(cè)量O2濃度。順磁氧分析儀沒(méi)有電特性的消耗，無(wú)須定期更換傳感器或校準(zhǔn)，維護(hù)成本低，壽命長(zhǎng)。測(cè)量的是干基氧的濃度磁氧法7.3、原電池法3、原電池法電化學(xué)傳感器原理。使用壽命約6-18個(gè)月，多用于便攜煙氣分析流速的測(cè)量方法皮托管差壓法通過(guò)測(cè)量氣體的動(dòng)壓和背壓之間的微差壓，計(jì)算氣體的提及流量。應(yīng)用廣泛；需要溫度、壓力補(bǔ)償；能夠測(cè)量的最低流速3m/s左右。熱傳感法（熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)）采用熱擴(kuò)散原理（金式定律），即流過(guò)熱源的流體分子多少與熱量散失的多少成正比。量程比大，最低可測(cè)量0.1m/s；不適合含有水滴的煙氣。超聲波法測(cè)量超聲波脈沖順氣流方向和逆氣流方向的傳播時(shí)間。價(jià)格昂貴。7.4、流速CMS

1、皮托管差壓法保持皮托管正對(duì)氣流測(cè)孔表面的清潔是保證準(zhǔn)確測(cè)量煙氣流速的重要條件，需要采用高壓反吹技術(shù)定期反吹皮托管。安裝時(shí)應(yīng)避開(kāi)有渦流的位置。測(cè)量低壓差(ΔP)比較困難(實(shí)際測(cè)定的最小壓差約為5Pa，能夠測(cè)量的最低流速約為2-3m/s)。皮托管法測(cè)流速示意圖

7.5、熱線法（熱平衡法）2、熱線法（熱平衡法）氣體借熱空氣對(duì)流從探頭帶走熱，并導(dǎo)致探頭冷卻。氣流流經(jīng)探頭的速度越快，探頭冷卻得越快。供給更多的電量維持傳感器最初的溫度，對(duì)于加熱絲類(lèi)型的傳感器，氣體的質(zhì)量流量正比于供電量。水滴將引起熱傳感系統(tǒng)的測(cè)量誤差。防止探頭腐蝕和灰塵附著。熱線法測(cè)流速示意圖7.6超聲波法CMS3、超聲波法CMS

在流體中設(shè)置兩個(gè)超聲波傳感器，他們既可發(fā)射超聲波又可以接收超聲波，一個(gè)裝在管道的上游，一個(gè)裝在下游，通過(guò)超聲波在流體中順流和逆流方向傳播時(shí)間差來(lái)計(jì)算出流速在煙氣流速。超聲波技術(shù)能夠測(cè)量低至0.03m/s的氣流流速。安裝時(shí)應(yīng)避開(kāi)有渦流的位置。7.7、溫度CMS

熱電偶法熱電阻法7.8、濕度CMS

1、電容法采用電容式傳感器，探頭直接插入煙道中，探頭周?chē)捎锰刂频倪^(guò)濾器進(jìn)行保護(hù)。采用薄膜電容和PT100電阻組合專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的濕度傳感器，利用水分的變化和電容值變化之間的關(guān)系直接測(cè)量水氣分壓，利用PT100測(cè)量溫度，可以準(zhǔn)確測(cè)量高溫?zé)煔獾乃趾?。直接插入式測(cè)量，探頭需要特殊防護(hù)。

2、干濕氧法通常利用插入式氧化鋯探頭直接測(cè)量煙道中的濕態(tài)氧含量，利用完全利用抽取法將煙氣抽取后降溫除濕，測(cè)量出干態(tài)氧含量，經(jīng)計(jì)算后得出煙氣濕度。兩臺(tái)測(cè)氧儀器漂移不一致導(dǎo)致誤差疊加目前CEMS還允許手工輸入濕度值7.9顆粒物的測(cè)量方法濁度法（透射法）測(cè)量光穿過(guò)煙氣后的不透過(guò)率(透過(guò)率)測(cè)量光路準(zhǔn)直度要求極高，否則誤差很大；低濃度((<

100

mg/m3)

)測(cè)量靈敏度不高光散射法測(cè)量顆粒物散射光的強(qiáng)度單側(cè)安裝無(wú)需對(duì)中；靈敏度較高，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格，開(kāi)始取代透射法。應(yīng)用廣泛。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)采集各測(cè)量子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、計(jì)算、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)；保持與環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)（企業(yè)）的數(shù)據(jù)傳輸；通常采用工控機(jī)。樣氣處理系統(tǒng)分析儀對(duì)樣氣要求：1，接近標(biāo)準(zhǔn)氣的潔凈，干燥；2,粉塵<100微克/立方米3，流量，1L/min；4,露點(diǎn)，4攝氏度；5，系統(tǒng)總滯后時(shí)間<60s6,樣氣不失真樣氣處理系統(tǒng)的過(guò)濾除塵取樣探頭過(guò)濾器：0.3~20微米（單級(jí)）LKF2型高效探頭過(guò)濾器:過(guò)濾精度0.3微米，99%，氣流阻力小于80pa（1L/min），納米疏水，疏油特性，LKF1型超高效聚合過(guò)濾薄膜，0.05微米，99%，氣流阻力小于120pa（1L/min）過(guò)濾除塵最佳匹配組合1，LKF2型過(guò)濾器2,后級(jí)超高效膜式過(guò)濾器3，分析儀機(jī)箱內(nèi)的小型超高效保護(hù)過(guò)濾器反吹單元為防止過(guò)濾器發(fā)生堵塞，常用壓縮空氣對(duì)過(guò)濾器實(shí)施與樣品流向相反的吹掃，習(xí)慣稱(chēng)為反吹或反吹掃。冷凝器根據(jù)壓縮機(jī)或者半導(dǎo)體制冷原理，將樣氣冷卻到2~4的低溫，從而獲得低露點(diǎn)的樣氣并將冷凝水分離開(kāi)來(lái)的裝置。蠕動(dòng)泵樣氣處理系統(tǒng)的重要部件，用于隔離狀態(tài)下連續(xù)自動(dòng)排放樣氣除濕后的冷凝液。樣氣脫濕，除霧，除水樣氣含水和霧的危害非常大，是破壞分析儀的主要?dú)⑹?。樣氣除水采用氣水分離器，有人連用三級(jí)，除霧用酸霧捕集器，樣氣冷凝脫濕，樣氣脫濕后，露點(diǎn)一般降低至4攝氏度左右。壓機(jī)式樣氣冷凝器，制冷量大，體積大；半導(dǎo)氣冷凝樣氣冷凝器，制冷量小于壓機(jī)式，體積最小；漩渦樣氣冷凝器，本質(zhì)安全抽氣泵樣氣取樣壓力0.01~0.02Mpa時(shí)，必須用抽氣泵，常采用德國(guó)KNF公司的N86KNE型，抽氣量6L/min，極限真空度100mbar；還有LKP401型，LKP402型，化工采用防爆抽氣泵，價(jià)格高，壽命短。樣氣的壓力，流量高壓樣氣要設(shè)置成前置減壓箱，包括高壓減壓閥，T型高壓過(guò)濾器，安全閥，加熱器。一般減壓至0.5Mpa以下后再向后級(jí)傳遞，到分析機(jī)柜后級(jí)處理后的壓力要小于0.1Mpa才能即安全又保證了反應(yīng)速