固定污染源烟气自动监测系统

1、 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核固定污染源烟气自动监测设备固定污染源烟气自动监测设备 武汉宇虹环保产业发展有限公司武汉宇虹环保产业发展有限公司 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核 目录n1 、CEMS概念、组成n2、气态污染物CEMS取样技术n3、气态污染物CEMS分析技术n4、颗粒物CEMS分析技术n5、烟气参数分析技术 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核CEMS概念、功用 CEMS是英文Continuous Emission

2、Monitoring System的缩写，即烟气排放连续监测系统。功用： 1、系统实现对大气固定污染源排放的颗粒物浓度和气态污染物浓度，以及排放总量进行连续监测，同时将监测的数据和信息传送到环保主管部门,使企业和单位履行遵守环保法规。 2、环保设备如脱硫、脱销等装置，也需要依靠监测系统的数据对环保设施的有效运行进行监控和管理，提高环保设施的效率。 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核CEMS系统组成CEMSCEMS的系统组成：的系统组成：n气态污染物排放浓度监测子系统气态污染物排放浓度监测子系统 （SOSO2 2、NOxNOx、COCO等）等

3、）n颗粒物排放浓度监测子系统颗粒物排放浓度监测子系统n烟气参数监测子系统烟气参数监测子系统（温度、压力、流速（温度、压力、流速/ /流量、流量、 氧含氧含量、湿度等）量、湿度等）n数据采集与处理系统数据采集与处理系统 （显示、存储、打印、（显示、存储、打印、 传输等）传输等） 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核气态污染物CEMS取样技术气态污染气态污染物物CEMS取样技术取样技术稀释抽取法稀释抽取法直接抽取法直接抽取法直接测量法直接测量法烟道内稀释烟道内稀释烟道外稀释烟道外稀释冷冷-干法干法热热-湿法湿法点测量点测量线测量线测量 国家重点监

4、控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核稀释抽取法 v稀释抽取法是采用专用的探头采样，并用干燥、清洁的氮气或压缩空气对烟气进行稀释，稀释后的烟气经过不加热的传输管线输送到分析机柜，经过除尘等处理后进入分析仪器分析检测。v稀释探头的工作方式通常为三种：取样、反吹和校准 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核稀释抽取法主要内容v稀释探头工作原理和稀释比 v烟道内稀释探头 v烟道外稀释探头 v稀释气洁净系统 v取样管线 v稀释取样法的优点及其主要误差 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污

5、染源自动监测数据有效性审核稀释探头与稀释比 v确保音速小孔出口绝对压力0.46倍入口的绝对压力.v稀释比通常在1:50至1:200之间 v样气流量通常为20-500 mL/min，稀释气流量通常为1.5-15 L/min 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核烟道内稀释探头v过滤颗粒物 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核烟道外稀释探头v湿法脱硫或湿式除尘器后或高浓度颗粒物场合 v探头倾斜安装，便于液滴或冷凝的液滴流回烟道 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动

6、监测数据有效性审核稀释气洁净系统v稀释气必须干净,避免油、颗粒物、二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的污染 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核取样管线v稀释法取样管束由四到六根管线组成1. Teflon材料的取样管线（稀释混合气）2. Teflon材料的校准和清洗反吹管线3. 稀释气（洁净干空气）管线4. 监测文丘里喉真空度管线5. 一到两根的Teflon材料备用管线v取样管线尽量不要超过70米1. 响应时间相应延长2. 压力降 过大 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核稀释取样法主要优缺点v主

7、要优点探头校准取样量小，过滤介质负担小；管路可以随性走向。v主要缺点不适合低浓度测量稀释气质量要求较高，探头稀释比例要经常校准湿基测量 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核稀释法主要误差来源v烟气浓度分层v湿度过大影响v烟气静压（绝对压力） v烟气温度 v样气和标气平均分子量 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接抽取法 直接抽取法采用专用的加热采样探头将烟气从烟道中抽取出来，烟气经过伴热传输及必要地预处理后进入分析仪，完成分析检测。 目前是国内运用最广泛的方法。占市场总额的70%以上。v

8、直接抽取法又可分为冷-干直接抽取和热-湿直接抽取，我国安装的基本为冷-干直接抽取法v冷-干抽取法测出的烟气浓度为干基，热-湿抽取法测出的烟气浓度为湿基 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接抽取法基本组件v取样探头和过滤v伴热管线 v除湿系统v取样泵 v直接抽取法的优缺点及主要误差来源 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核取样探头和过滤v探头保温v内过滤（5-50m)、(1-2m)v反吹：压力400-700kPa ，反吹周期15min-8h/次（视颗粒物浓度定） ，反吹时间5-10s/次

9、国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核伴热管线v不宜过长v5倾斜v线卡箍距离：垂直4-5米，水平3-4米v自限温和恒功率伴热 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核除湿系统n压缩机制冷n电子制冷（珀尔帖效应）nNafion（纳芬）管 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核两种常见冷却器 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核Nafion管n清洁干燥空气在干燥管外逆样品气方向流动，沿长度方向形成温度

10、梯度，样品气中的湿气渗透过干燥管被干空气带走。nNafion管除湿优点:没有水蒸气的冷凝，避免烟气和冷凝水的接触，对于低浓度气体的测量极为有利nNafion管除湿烟气中不能有液滴，否则将导致Nafion管饱和失效 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核取样泵v间歇式取样v振动和脉动影响 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接抽取法的优缺点v主要优点探头校准、测量范围广,测量精度高,维护简单,长期运行稳定性好技术成熟；便于扩展，模块程度高，增加参数简单。v主要缺点 安装环境要求较高，管线需要从

11、高到低走向；对安装人员素质要求较高，需要经验丰富的现场安装人员； 需要伴热,系统和烟气预处理系统复杂,要求密封性好. 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接抽取法主要误差来源v烟气浓度分层 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接抽取法主要误差来源v探头堵塞v取样系统泄露v管线吸附v冷凝水吸收 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接测量法 分析仪直接安装在烟道上，测量光直接穿过烟道中的被测量烟气不改变烟气的组成并在颗粒物存在或过滤除去颗

12、粒物的条件下直接测量气体浓度。v点测量：测量路径不超过烟道内径的10%，适合高浓度气体测量。v线测量：测量路径超过烟道内径的10%，适合低浓度气体测量。 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接测量法v主要优点直接测量，不需要管路传输，安装方便。v主要缺点校准不方便,不易维护,容易腐蚀、堵塞.温度、振动影响，探头需要风幕保护；不适合安装在振动的现场；湿度较大的环境测量影响较大。 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核直接测量法主要误差来源v烟气分层v烟气温度v探头抖动 国家重点监控企业污染源自

13、动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核气态污染物CEMS分析技术v紫外荧光紫外荧光v化学发光化学发光v非分散红外非分散红外NDIRv紫外吸收紫外吸收v紫外差分紫外差分DOASv定电位电解定电位电解取样方法取样方法二氧化硫二氧化硫氮氧化物氮氧化物稀释取样法稀释取样法紫外荧光紫外荧光化学发光化学发光直接抽取法直接抽取法非分散红外非分散红外非分散红外非分散红外非分散紫外非分散紫外定电位电解定电位电解定电位电解定电位电解直接测量法直接测量法DOASDOAS紫外吸收紫外吸收气态污染物气态污染物CEMS主要分析方法主要分析方法 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点

14、监控企业污染源自动监测数据有效性审核紫外荧光vSO2 + hv SO* SO2 + hvv210nm 激发态 240-410nm 。 310-370nm (带通滤光器选择检测器测定SO2的波长）用光电倍增管或其它检测器测量荧光辐射强度。n荧光淬灭：水、CO2、O2 、N2以及碳氢化合物(250nm-320nm范围内）v）n洁净的干空气稀释烟气 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核化学发光vNO + O3NO2*+ O2vNO2*NO2+ hv 600-900nmv2NO22NO+O2v荧光淬灭：O3流量大于样气流量，以提供尽可能稳定的背景气构

15、成 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核非分散红外 二氧化硫等一些气体污染物在光谱范围的一个区域或多个区域吸收光的能量。SO2和NO等许多其他气体吸收红外光和紫外光（例如，SO2吸收7300nm，NO吸收5300nm的红外光）。利用污染物分子吸收特征波长光的特点，根据郎伯-比耳定律，能够测量出不同种类的污染物含量。 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核非分散红外vSO2：7.3m，NO：5.3m;气室温度压力恒定;H2O、CO2影响 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企

16、业污染源自动监测数据有效性审核非分散红外气体过滤相关v气室密封vH2O、CO2影响 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核紫外吸收000)(0IeIeIIclrefenencereference00IeIIIclreferencesampleTrkIIlcsamplereferencesample1logln1 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核紫外吸收-DOASv光源：氘灯（180-400nm)v光栅聚焦：1400线/mmv光谱仪分标率：0.5nmv检测器：PDA 国家重点监控企业污染源自

17、动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核紫外吸收-DOAS 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核定电位电解eHSOOHSO2422422VE17.00298OHPbSOeHSOPbO24242224VE68.10298kcdnFADciv温度v样气预处理v电池耗尽v寿命：3-6月（在线运行） 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核傅立叶红外v全谱扫描vSO2、NO2、NO、CO2、CO、CH4 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数

18、据有效性审核颗粒物CEMS分析技术v光电透射法（浊度法）光电透射法（浊度法）v光闪烁光闪烁v光散射法光散射法v射线法射线法v电荷法电荷法 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核光电透射法v光通过含有颗粒物的烟气时，颗粒物吸收和散射测量光而减少光强，通过测量光的透过率来计算颗粒物浓度。v单光程、双光程v红光或远红外v技术特点：可以连续监测整个烟道截面的颗粒物浓度；因振动、温度等因素易使光路准直发生偏移；光学器件易受烟气污染，应定期擦拭；受烟气中颗粒物特性及尺寸分布的影响；对于湿式除尘器的场合，选用应慎重；不适合低浓度 国家重点监控企业污染源自动监

19、测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核光闪烁v光闪烁颗粒物浓度为光波动光强/平均光强v缺点：不适合低浓度；流速影响；颗粒物密度影响；液滴影响 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核光散射法 激光束投射入烟道或烟囱，激光束与烟尘颗粒相互作用产生散射，散射光的强弱与烟尘的截面呈正比，当烟尘浓度升高时，烟尘的散射截面增大，散射光增强，通过测量散射光的强弱，可以得到烟尘中烟尘颗粒物的浓度。v技术特点：易安装维护适合低浓度受烟气中颗粒物特性及尺寸分布的影响液滴影响红光与可见光选择 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点

20、监控企业污染源自动监测数据有效性审核射线法v检测滤纸在颗粒物吸收前、后对射线的吸收量，采样前、后对射线的吸收量的差正比颗粒物质量浓度。v技术特点：直接测量质量浓度不受颗粒物特性影响不受液滴影响抽取式采样存在的一些困难，如烟尘的等速采样、烟尘在管线内的沉积、烟气的冷凝等都需要克服 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核电荷法v颗粒物冲击探针产生直流电，撞击产生流过仪器的电流正比于颗粒物浓度。v两种不相同的物质接触时，将产生电荷的转移。v电荷的转移量与相接触粒子的电阻、介电常数、粒子形状、接触时间以及接触面积等因素相关。v颗粒物表面的静电沉积以及较

21、小颗粒物随烟气流动，不和金属探针接触，都极大地影响仪器定量测量颗粒物浓度。 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核烟气参数分析技术1. 流速 1）皮托管 2）热平衡 3）超声波 4) 靶式流量计2. 含氧量 1）顺磁氧 2）氧化锆 3）电化学3. 湿度4、温度5、压力 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核流速-皮托管1）动压的平方根与流速成正比2）计算公式3）误差来源烟道形状烟气密度和温度分层放置位置堵塞pkvp2 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据

22、有效性审核流速-热平衡1）保持加热探头与烟温探头有恒定温差，气体的质量流量正比与加热探头的供电量。2）误差来源热滞后颗粒物沉积水液滴和酸腐蚀)(12fwmwwTTBuARI 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核流速-超声波1）通过50kHz超声波在流体中顺流和逆流方向传播时间差来计算流速。 能够测低至0.03m/s的流速2）误差来源烟气湍动，流速分层烟气污染传感器)11(cos2BAttlu 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核流速-靶式流量计1）烟气冲击靶面产生动压能，动压能的平方根与流速

23、成正比。2）误差来源靶面污染、腐蚀流体物性及流速发生较大变化 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核含氧量1）顺磁氧2）氧化锆3）电化学 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核含氧量-顺磁氧1）利用氧的顺磁性特性测量O22）干基测量3）无电特性消耗，无须定期更换传感器，维护成本低，寿命长。 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核含氧量-氧化锆利用氧化锆在高温600度的电解催化作用，烟气侧电极与空气侧参考电极产生电位差与氧浓度成对应关系测氧浓度。1）氧离子空穴导电-浓差电池2）电极反应,氧化锆管加热至大于600 的稳定温度O2+4e2O-2O-O2+4e3）主要误差烟气流量锆头温度参比氧气H2、H2S、SO2影响 国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核含氧量-电化学1）15%氧化钾电解液，2个金属电极2）电池耗尽（平均12个月）O2通过扩散透气膜进入传感器，在工作电极上发生化学反应，产生的电流正比于氧气含量