(NOX、O2、NH3)采样热湿法CEMS技术方案(20210313102931)

1、CEMS 污染源烟气在线监测系统技术方杭州泽天科技有限公司 内部文档目录1 概述 32 技术优势 33 技术规格 34 系统说明 44.1 组成 44.2 机柜说明 54.3 流路原理 84.4 电气控制原理 94.5 核心仪表介绍 104.5.1 O2、 NOx 、NH3 气体分析仪 104.6 工控机软件 124.7 系统配置 125 软件介绍 135.1 功能简介 135.2 系统运行流程 135.3 界面操作 155.3.1按键说明 155.3.2主界面与其他界面的关系 166 安装法兰开孔要求 17第18页（共 17页）1 概述抽取热湿法 CEMS能够测量 NOx、02、NH3，其中

2、：NH3 、 NOx 采用高温伴热紫外差分吸收光谱（ DOAS ）分析技术O2 采用氧化锆高温伴热紫外差分吸收光谱（ DOAS ）分析技术除了能够测量 NOx和NH3、外，还能够分析 S02、 Cl2、 H2S、 O3、 HCl 等气体。与抽取冷凝法 CEMS 相比，本系统具有测量准确、可靠性高、投资成本低、响应速度快等优点。 与原位法相比，分析仪具有支持在线校准、测量值波动小、可靠性高、设备维护简单等优点。 本分析仪整机结构紧凑，方便运输和安装。2 技术优势所有指标均在高温状态下测量避免冷凝水吸收 NH3 导致测量结果偏低，并腐蚀预处理管路；系统结构简单，集成度高在引流泵的作用下，烟气经探头

3、、伴热管线后直接进入气体室，测量NH3 和 NOx 浓度，再进入氧化锆模块后，直接排出，系统构造简单，集成度高，维护方便；核心器件和算法全部自主研发核心器件包括光源、光谱仪、气体室等全部自主研发， DOAS 算法也自主研发，系统具有较强的市场 竞争力；3 技术规格尺寸：600mm x 600mm x 1400mm重量：约 100kg测量参数： NH3、 NOx、 O2伴热管线温度：120oC200oC探头伴热温度：120oC200oC防护等级：机柜IP42，其他IP65 供电： 220VAC ， 1500W 环境温度： -20oC 50oC环境湿度： 5%Rh 95%Rh （不结露）对外输出：

4、 4-20mA， RS4854系统说明4.1组成小屋I iTI-mrTi系统由置于烟囱上的采样探头，以及置于小屋中的分析机柜，标气和空压机组成。其中采样探头负责 烟气采样，高温伴热避免烟气中水蒸气冷凝，内置陶瓷滤芯用于过滤烟气中的粉尘；分析机柜负责抽取烟 气，并直接高温测量 NH3 NOx、02;标气用于校准分析仪表；空压机产生压缩空气，用于对伴热管线、 采样探头进行定期反吹。4.2机柜说明I系统正面编号名称说明(1)高温紫外气体分析仪气体室外置(2)工控机安装数据采集、换算、显示、存储、上传软件控制面板包括控制探头、伴热管线和加热盒的3个温控表，以及调零、反吹、量程校准 3个按钮编号名称说明

5、(1)高温紫外气体分析仪背部加热盒可以伴热到120oC，内置气体室、球阀（电动执行机 构安装在加热盒外部，避免损坏）、氧化锆/湿度/引流 泵模块温控器背部电磁阀3个，分别实现反吹、校准和引流泵供气(5)控制按钮背部固态继电器与温控器配套KOft.-nr?F：A (7)电气控制实现各种供电的分配、电磁阀/电动执行机构等的控制、信号输入输出等(8)氧化锆变送模块采集镐头信号，处理后形成4-20mA电流信号输出(9)微压流里计通过测量加热盒内流路上下游的压差，指示当前样气 采样流速(10)开关电源2块，提供机柜内部 24VDC、12VDC供电(11)过滤减压阀为系统提供压力稳定、干净的高压空气4.3

6、流路原理150OC伴热探头杆伴热管线过滤减压阀88压缩空气分析仪进入测量状态后，气动球阀切换到采样气路，在引流泵的作用下，被测气体经由探头杆、过滤器、电动球阀进入高温伴热气体室，分析仪利用紫外差分吸收技术 （DOAS ）对气体进行分析，得到NH3、NO等气体的浓度（高温湿法），并利用氧化锆测量 02的浓度，最后排空。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/反吹状态进行自动调零，此时气动球阀切换到反吹气路，调零电磁阀打开， 在采样泵的作用下，环境空气经过滤器、调零电磁阀后进入气体室， 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

7、；调零同时，分析仪控制反吹电磁阀开或关，实现对探头过滤器的 反吹。4.4电气控制原理系统电气控制以紫外气体分析仪为核心，不再需要PLC，如图所示:4.5核心仪表介绍4.5.1 NH3、NOx气体分析仪NH3、NOx气体分析仪米用高温紫外差分气体分析技术，其内部构成如图:光纤光沥TT关电沥MG jl： fa4-20 mA 输入i输帘SMA905开关量输入瀚出光路如下:利用此光路，分析仪可以采集得到原始光谱，利用样气原始光谱和零气原始光谱，即可计算出吸收光 谱，然后利用 DOAS技术，可以计算得到 S02和NO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。型号G

8、A-5000HW厂家金冠环保原理高温紫外差分吸收光谱量程取小量程为 50ppm，取大量程为 100%，支扌寸双量程，量程比达到1：10线性度1.5% F.S.示值误差 5%重复性 .5% F.S.零点漂移 .5% F.S. / 7 天量程漂移 .5% F.S. / 7 天工作温度-10 50 C响应时间（T90）10秒4-20mA输入接口2路，可灵活配置，100欧负载4-20mA输出接口4路，输出内容可配置，最大带载能力800欧开关量输入接口4路，可灵活配置继电器输出接口8路，输出内容可配置，DC30V2A通讯接口1路232，1路485（支持 Modbus协议）电源/功率220+20% VAC

9、 / 100W预热时间无需4.5.1.1氧含量仪器：氧化锆分析模块 仪器型号：Zr-100M测量原理：氧化锆氧分析测量范围：025%测量精度：土 2%输入电压：220VAC 输出电流：420mA4.6工控机软件工控机软件可通过 485接口采集浓度数据，并实现折算、存储、汇总、报表输出、向数采仪发送数据 等功能。工控机软件要求安装到运行 Window XP的PC或工控机上。对于比较简单的应用，例如脱硫效率监测，上位机也是可以不需要的，分析仪可以将数据直接通过4-20mA或485发送的DCS，同时分析仪HMI具有较强大的数据存储能力，可以保存历史数据达 1年（每分钟1个数据），通过串口命令，可以随

10、时将历史数据读出。下图是工控机主界面：工控机软件详细的说明请参考上位机软件操作手册4.7系统配置名称规格和型号单位数量备注气态污染物监测子系统机柜式体分析仪GA-5000套1NH3、 NOx、 O2预处理系统套1恒功率伴热管（30米）PHT根30米数据采集和处理子系统工控机台1校准子系统减压阀个2铜减压阀标准气体（NO ）8L，浓度根据量 程定制瓶1标准气体（高纯氮）8L瓶1标准气体（NH3）8L，浓度根据量 程定制瓶1其他工程配件套1包括连接探头与预处理系统之间的电缆资料套1备品备件套1包括探头过滤器滤芯 1个，预处理过滤器 滤芯1套等5软件介绍5.1功能简介1、 实时气体浓度测量（NH3、

11、NO、02），测量结果可通过 4-20mA或RS485/232输出；2、实现自动或手动调零或量程校准，与此同时，对探头过滤器进行脉动反吹；3、 实现自动或手动反吹（通过手动预调零可以实现手动反吹），反吹采用脉动方式；4、 分析仪提供强大的配置功能，可以通过界面或RS485/232接口实现远程光谱获取、分析仪各种电磁阀 控制、分析仪状态信息获取、分析仪配置等；5、系统启动和关机前的探头、气体室的自动吹扫保护；6、实现光源能量自动检测和调节，如果发现能量过低，切换到故障状态，所有阀门关闭，对分析仪进行 保护；7、 自动温度限检测，一旦出现温控不准，切换到维护/故障状态，所有阀门关闭，对分析仪进行保

12、护；& 支持对所有电磁阀的手动控制开和关；9、按下同时ESC、Mode键可进入维护/故障状态，所有阀门关闭；5.2系统运行流程预热/故障/维护预热故障维护丿关机2长时间温度 无法达到校准（零点或量 程）上电冷器器 温温. 度，度 达度反吹（脉动反反吹效果）预校准（零点或量程）校吹兀完成成内部通讯故障等障、出光源出现报警测量吹，确保最好的按解按合组合自自动校准反吹（脉动反 吹，确保最好的 反吹效果）预热/故障/维护状态：采样泵停止工作，反吹切换阀（球阀）处于反吹状态，避免样气进入，分析仪停止测量。该状态包含预热、故障和维护三个子状态。预热：分析仪一旦上电，首先进入预热子状态，在此状态下，分析仪的

13、温控器控制加热器，对探头进 行加热，同时控制制冷器进行降温，直至两者的温度均达到设定温度后，分析仪自动进入测量状态，这个 时间一般在半小时以内，如果在一个设定的时间（如1小时）内，温度无法达到，说明加热器或制冷器存在问题，分析仪将进入故障子状态。故障：一旦分析仪检测到任何一个温控器出现温控故障、或者光谱能量过低等严重问题，则分析仪进 入故障状态，直至故障解除。维护：一旦用户按下 Mode+ESC组合键，则分析仪进入维护子状态，直至用户再次按下Mode+ESC组合键退出此状态，此状态可用于分析仪的维护。测量状态：进入测量状态后，分析仪控制反吹切换阀（球阀）切换到采样状态，开启采样泵，开始测量并定

14、时更 新测量结果，同时启动自动反吹、自动校准定时器。校准/反吹状态:以下情况下，分析仪进入校准 /反吹状态：1、自动校准定时时间到，校准又分为调零和量程校准;2、自动反吹定时时间到；3、手动校准；进入此状态后，反吹切换阀（球阀）切换到反吹状态，此时流路被分割为两路，一路为反吹气路，另 一路为校准气路。反吹气路中，分析仪控制反吹阀进行脉动反吹，如图：反吹切换阀时序反吹阀时序，实现脉动反吹校准气路中，以调零为例，调零电磁阀开启，在采样泵的作用下，空气抽入气体室，从而实现NH3和NO的调零以及 02的量程校准。预校准/反吹状态：一旦用户在界面上触发预校准（含预调零和量程预校准），则分析仪切换到预校准

15、/反吹状态，对于预调零，空气被抽入，同时启动脉动反吹，界面上提供确认校准按钮，按下后进入校准/反吹状态。如果用户打算关机，要求首先通过选择预调零进入此状态，等待10分钟左右，将探头温控器的温度调节下来，等待一小时后关闭电源。如果用户打算手动反吹，则也可以选择预调零来实现。5.3界面操作5.3.1按键说明本系统采用液晶显示屏和薄膜按键，薄膜按键操作界面如下:薄膜按键图按键定义如下:表1.2按键定义按键定义ZERO调零快捷键模式键，进入分析仪设置状态SPAN量程校准快捷键ENTER确认键ESC取消键或退出键上移键J下移键J左移键右移键532主界面与其他界面的关系分析仪上电后，HMI初始化后进入主界面如下图，主界面与其他界面之间的关系也在下图中说明:f ZERO |ESCrmf ZERO |量程校准设置SPANSPANESCESC零点校准零点校准量程校准量程校准rm调零设置校准设置I/O设置I/O测试系统设置查询高级设置自动校准周期设置4-20mA输出测试继电器输出测试气体室温度压力查询零点/校准系数查看报警查询继电器输出设置数字量输入设置4-20m