烟气监测系统CEMS介绍详解

CEMS?WhatisCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第1页/共52页第一页，共53页。

CEMS（Continuous

EmissionsMonitoring

System）烟气排放监测系统CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第2页/共52页第二页，共53页。ContinuousEmissionMonitoring(CEM)isinstrumentsforcontinuousmeasurementofpollutantsemittedintotheatmosphereinexhaustgasesfromcombustionorindustrialprocesses.CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第3页/共52页第三页，共53页。LocatedCEMS（就地式）Fixedinstallation.Can'tbemoved.MobileCEMS（移动式）EnabletobemovedtoAnywhere.PortableCEMS（便携式）

BadAccuracy.LowPrice.

根据安装方式分类第4页/共52页第四页，共53页。

依据采样技术分类IN-SITU--所有分析部件均安装在烟囱上，直接测量。EXTRACTIVE--从烟囱上取样，将样气伴热后，送至地面便于操作的控制系统柜。DILUTION--从烟囱上取样，用高纯度的稀释气将样气按一定比例稀释后，送至地面便于操作的控制系统柜。注：将样气伴热或者稀释的目的，都是为了防止样气在传输过程中，出现水汽冷凝，造成采样管线堵塞，影响测量结果。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第5页/共52页第五页，共53页。

IN-SITU直接测量法PathIn-SituAnalyzersPointIn-SituAnalyzers第6页/共52页第六页，共53页。InSituAnalysis-Advantages直接测量法的优点无需采样处理直接（湿法）测量在中国不适用无需采样管线CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第7页/共52页第七页，共53页。InSituAnalysis-Disadvantages直接测量法的缺点过程温度限制烟囱上有移动部件检测参数限制不便于维护扩展费用高存在水分干扰因素CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第8页/共52页第八页，共53页。DilutionAnalysis稀释法CalibrationGasSampleLineInstrumentAirElectricalConnectionAnalyzer&SCS&ReadoutDilutionProbeCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第9页/共52页第九页，共53页。DilutionAnalysis稀释法CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第10页/共52页第十页，共53页。DilutionAnalysis-ADVANTAGES稀释法的优点直接（湿法）测量在中国不适用不受过程温度限制烟囱上没有移动部件CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第11页/共52页第十一页，共53页。DilutionAnalysis-DISADVANTAGES稀释法的缺点

对采样管线作些保温烟囱上安装高精度的孔板需要非常高纯度的稀释气稀释比率不一定由于样气稀释,造成分析的灵敏度降低CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第12页/共52页第十二页，共53页。ExtractiveAnalysis抽取法HeatedSampleLineElectricalConnectionAnalyzer&SCS&ReadoutExtractiveProbeCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第13页/共52页第十三页，共53页。

ExtractiveAnalysis-ADVANTAGES抽取法的优点多种气体组分便于组分的扩展不受过程温度限制干法测量（符合我国环保法规）

没有移动部件分析仪表可以放在安全、便于维护的地方可以多个检测点共用一套系统CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第14页/共52页第十四页，共53页。ExtractiveAnalysis-DISADVANTAGES抽取法的缺点需要加热采样管线需要采样泵需要采样处理设备CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第15页/共52页第十五页，共53页。1.SamplingMethodsExtractive抽取法（干法或伴热法）3.MeasuredParametersCO,CO2O2,SO2NOX-NO&NO2N2OOpacity烟气温度、压力、流量2.UnitsofMeasurementDryBasis（干烟气标态时的数值）4.MeasuredParametersSO2OpacityO2烟气温度、压力、流量CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第16页/共52页第十六页，共53页。CEMS-系统方块图F,T,P,H2OOpacitySampleProbeSampleTransportationSampleConditioningSystemAnalyzersSO2/NOX/O2CO/CO2…DataAcquisitionSystems烟尘监测系统,其他参数测量系统气态污染物监测子系统数据采集处理系统DCSorMISCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第17页/共52页第十七页，共53页。

抽取法CEM系统构成

样品采样系统

数据采集系统气体分析仪CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第18页/共52页第十八页，共53页。ExcellenceinAutomation&Drives:SiemensSAMPLINGANDCONDITIONINGSYSTEMS2-StreamSampleConditioningSystemSAMPLINGANDCONDITIONINGSYSTEMS第19页/共52页第十九页，共53页。BackPurgeUnitCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第20页/共52页第二十页，共53页。系统基本构成：伴热采样探头伴热采样管线采样处理系统和机柜SIEMENS差压变送器ULTRA23多通道分析仪热导式质量流量（温度）计烟尘仪压力表（差压变送器）DAS数据处理系统标气（量程气和零点气）CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第21页/共52页第二十一页，共53页。采样探头

探头带电伴热，电源：220VAC，50Hz，功耗500瓦最高工作温度：400C（根据需要可选）空气反吹，手动反吹（标准）或自动反吹（选择项）仪表风压力：4-7kg

反吹形式：脉冲方式；一次反吹时间：2分钟（可调）；电源接口：气源接口：1/4"CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第22页/共52页第二十二页，共53页。采样探头采样探头长度：1500mm（采样点距烟道内壁不小于1m或者1/3的烟道当量直径）

过程接口：DN50法兰，法兰OD160mm，螺栓OD14mm4，螺距130mm探头安装时，按照环保部门要求：

1.安装在烟囱上，应离地1/3-1/2烟囱高度。2.安装在烟道上，应优先选择垂直管段，一般要求直管烟道长度大于6D，前4D，后2D；若直管烟道长度大于4D，前3D，后1D。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第23页/共52页第二十三页，共53页。

伴热采样管线

管线采用电伴热电源：220VAC，50Hz，功耗35瓦/米管线材质：PTFE（标准）伴热元件是自限温加热元件控制温度为140-160C（PTFE）管线接口：4mm采样管线外径：约50mm管线安装时，要尽量避免死弯和U形弯（不小于500mm）CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第24页/共52页第二十四页，共53页。采样处理系统和机柜采样冷凝器（两级冷凝器）排冷凝液泵（排液能力约0.3l/h）除尘过滤器（两级过滤，第一级2µm，第二级0.1µm）采样泵和释放阀（薄膜泵，薄膜是PTFE，流通能力最大为5.5l/min）湿度检测探头电磁阀和标定系统

手动标定（标准）/自动标定（选择项）标定时间可以在控制柜前面板上设置流量计和针形阀（流量控制在0.2-1.5l/min）

单元控制器（控制反吹单元）和采样切换控制器（一拖二系统控制采样切换）机柜的防护等级：室内机柜；工作温度：5-35CCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第25页/共52页第二十五页，共53页。分析参数

分析方法

分析范围CO IR 0to4000,16000mg/Nm3NOx

NO IR 0to400/1000mg/Nm3NO2 IR 0to100/500mg/Nm3SO2 IR

0to1000/3000mg/Nm3O2 EO2 0to5/25%CO2 IR 0to5/25%Opacity 光学反射原理 0to100%Flow&Temperature 热传导原理 0to90米/秒,-40to200CPressure 电容传感器 0to5KpaH2O 电容式 0to20%CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第26页/共52页第二十六页，共53页。

浓度计算:mg/Nm³ppm（质量浓度体积浓度）

1mg/Nm3nVol.-ppm1Vol.-ppmnmg/Nm3 M(g/mol)CO 0.8 1.25 28.01 注：体积浓度(ppm)x密度(273K,1013hPa)=质量浓度(mg/Nm³)标准密度=摩尔重量(g/Mol):摩尔体积(Nl/Mol)摩尔体积=22,414Nl/Mol，标准状态:273K,1013hPa，气体为理想气体CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第27页/共52页第二十七页，共53页。流量（温度）计采用热传导原理，插入式质量流量，同时测量温度插入深度：1/8D

电源：220VAC，50Hz，功耗15W

电气接口：23/4NPT，一个电源接口，一个信号线接口（F、T两组信号）

仪器安装时，按照环保部门要求：1.安装在烟囱上，应离地1/3-1/2烟囱高度。2.安装在烟道上，应优先选择垂直管段，一般要求直管烟道长度大于6D，前4D，后2D;若直管烟道长度大于4D，前3D，后1DCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第28页/共52页第二十八页，共53页。烟尘仪（Opacity/Concentration）采用光学反射原理，三种反射器（Ⅰ型：0.4-1.8米;Ⅱ型：0.4-3.0米;Ⅲ型：2.3-6.25米）标准配置：测量头、反射器、2节调节法兰、空气清扫系统、连接端子盒两路220VAC供电：一路至连接端子盒，仪表用，功耗30VA；一路至空气清扫装置，功耗250WCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第29页/共52页第二十九页，共53页。PrincipleofOpacityOperationCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第30页/共52页第三十页，共53页。

工作原理CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第31页/共52页第三十一页，共53页。压力测量采用电容式传感器测量范围：-5-5KPa

24VDC供电，两线制仪表电气接口：1/2-14NPT过程接口：1/2-14NPTCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第32页/共52页第三十二页，共53页。CEMS系统标定零点标气以N2

作为零点标气

SIEMENS独有的技术可采用环境空气进行自动标定，所以分析仪可以做到免维护，且零点和量程都是在线标定。量程标气以各被测组分的80%量程范围作为量程标气，标定周期分析仪经德国TUV认证：每6个月采用标准气标定一次。

CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第33页/共52页第三十三页，共53页。系统诊断系统诊断包括：分析仪器、采样系统和其它辅助设备。诊断功能会增加设备的总投资，但是，其有助于：－故障分析：－预测故障－阻止故障设备运行诊断内容包括:

CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第34页/共52页第三十四页，共53页。DAS数据采集系统CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第35页/共52页第三十五页，共53页。DAS数据处理系统A/D模数转换卡（24路）

DAS计算机P4以上，硬盘20G，RAM256M操作平台：中文WindowsXP,带数据库的Office2003，配Modem通讯卡和局域网卡

CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第36页/共52页第三十六页，共53页。有关电源配置计算：1.安全电源(220VAC,50Hz)

采样探头功耗1000W;伴热采样管线功耗35W/m;2.仪表电源(220VAC,50Hz)

分析仪功耗60W;分析仪器柜加热器功耗600W;其它设备功耗200W;烟尘仪仪表功耗30VA3.压力变送器电源(24VDC)CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第37页/共52页第三十七页，共53页。DCSRS232/RS485

串行总线通过Modem,经专用电话线环保局拨号通讯,单向调取数据实时在线系统,可以24

小时全线监测.操作平台:中文WindowsMe.软件接口开放,可以按照用户要求制作.通过局域网卡使用标准网卡专用线厂内通讯分析仪端子板A/D转换卡CEMS

控制柜4-20mA4-20mA4-20mA温度、压力流量和湿氧4-20mA伴热采样管线典型CEMS系统构成图第38页/共52页第三十八页，共53页。FieldServiceFactoryTrainedServiceEngineersOnSiteTrainingMaintenanceContractsGuaranteedCertificationLocalCEMSSpecialistsCEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第39页/共52页第三十九页，共53页。SIEMENSPI2AnalyticalCapabilitiesProjectEngineering项目工程能力ProjectManagement项目管理能力SystemIntegration系统集成能力SystemTest系统测试能力Manufacturing-Analyzers&Systems制造Research&Development研发CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第40页/共52页第四十页，共53页。西门子烟气连续监测系统的重要特点CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第41页/共52页第四十一页，共53页。对烟气的测量方法采用抽取法（也称为干法或伴热法）。该方法在检测过程中去除了水分，所以测量结果为干烟气数值，符合我国针对火电厂大气污染排放监测制定的排放标准。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第42页/共52页第四十二页，共53页。由于本系统采用的是抽取法（干法），干烟气采样分析，不需要稀释法所需要的昂贵的、高纯度的“空气净化装置”。本系统配备了直接采用用户工厂仪表风对采样探头进行反吹的系统，可以选用自动反吹或手动反吹。当反吹系统失效时，CEMS系统自动报警，并启动标定系统，以保护检测元件。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第43页/共52页第四十三页，共53页。样气从采样探头至冷凝器前，温度控制在1501C。采样探头带电伴热，探头本身是夹套式伴热，探头控制箱与伴热管线之间的连接部分，用保温材料进行保温处理，保证不出现游离水。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第44页/共52页第四十四页，共53页。冷凝器除水效率为99.9%，保证仪器样气不出现游离水，如果出现，则位于冷凝器出口的湿度探头会检测出来，发出报警、联锁信号，切断采样。冷凝器采用了西门子公司快速的制冷技术，在3秒钟内完成制冷、除水，最大限度的减少了样气中被测组分的损失，并且，即便是有极少量的损失，也可以保证其整个系统的测量误差小于5%。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoringSystem）第45页/共52页第四十五页，共53页。CEMS烟气连续排放监测系统一系列诊断报警：采样流量偏低报警；分析仪器故障报警；采样气中含有水分报警；烟气浊度计光路系统故障报警；采样探头或伴热管线故障报警；标定系统故障报警；标定气压力低报警。CEMS（ContinuousEmissionsMonitoring