污染源在线监测系统

固定污染源

氮氧化物排放延续监测系统中科天融〔北京〕科技氮氧化物延续监测系统组成1氮氧化物延续监测原理引见2脱硝系统逃逸氨的监测3CEMS系统质量控制及常见缺点4CEMS系统检查中的常见问题5

一、氮氧化物延续监测系统组成

CEMS的系统组成：颗粒物排放浓度监测子系统气态污染物排放浓度监测子系统〔SO2、NOx、CO、CO2等〕烟气参数监测子系统〔温度、压力、流速/流量、氧含量、湿度等〕数据采集与处置系统 〔显示、存储、打印、传输等〕颗粒物监测子系统主要对烟气排放中的烟尘浓度进展丈量。气态污染物监测子系统主要对烟气排放中NOx、SO2、CO、CO2等气态方式存在的污染物进展监测。烟气排放参数监测子系统主要对排放烟气的温度、压力、湿度、含氧量等参数进展监测，用以将污染物的浓度转换成规范干烟气形状和规定过剩空气系数下的浓度，符合环保计量的要求以及污染物排放量的计算。数据处置子系统主要是完成丈量数据的采集、存储、统计功能，并根据环保部门的要求的格式将数据传输到环保局相关部门。

喷入NH3锅炉催化剂阵列空气加热器催化剂单元催化反响器脱硝系统入口NOX、O2分析仪脱硝系统出口NOX、O2、NH3分析仪图：气体纵流方式反响器烟气脱硝系统的监测：烟气脱硝系统：

脱硫系统入口：NOx，O2；脱硫系统出口：NOx，NH3，O2；环保排放监测系统：

总出口：颗粒物，SO2，NOx，〔CO〕，O2， 温度，压力，湿度，流量；

二、氮氧化物延续监测系统原理

CEMS根本技术气态污染物CEMS取样技术气态污染物CEMS分析技术气态污染物CEMS取样技术稀释抽取法就是运用无污染的干空气稀释样气至稀释混合气露点以下的一种抽取检测方法稀释探头的任务方式通常为三种：取样、反吹和校准稀释抽取法(Dilution-Extractive)稀释抽取法(Dilution-Extractive)稀释抽取系统〔采样探头〕为保证恒定的稀释比，采样探头运用音速小孔。当系统可以满足设定的最小真空度要求时，音速小孔两端的压差将大于0.46倍，此时经过音速小孔的气体流量将是恒定的，温度压力的变化将不会影响稀释比。稀释气干净系统稀释气需求免于油、颗粒物、二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的污染<紫外荧光丈量SO2，化学发光丈量NOx;<需求多个分析单元组合；<氧含量需单独配置采样系统或采用直接丈量法；<丈量数据需求转换成规范形状下的干态烟气数值；<样气传输不采用加热管线；<探头稀释用空气需严厉控制；<探头稀释比例需求随时校准；稀释抽取法气态污染物丈量系统特点

直接抽取法(SourceLevelExtractive)在我国已安装的气态污染物CEMS中，直接抽取法大约占70%〔不完全统计〕直接抽取法又可分为冷-干直接抽取和热-湿直接抽取，我国安装的根本为冷-干直接抽取法冷-干抽取法给出的烟气浓度为干基，热-湿抽取法给出的烟气浓度为湿基直接抽取法(SourceLevelExtractive)探头保温暖校准内过滤反吹直接抽取法取样探头和过滤伴热管线不宜过长5°倾斜线卡箍间隔：垂直4-5米，程度3-4米自限温暖恒功率伴热除湿系统冷却器和取样泵位置紧缩机制冷电子制冷〔玻尔帖效应〕Nafion管氮氧化物转换器氮氧化物转换器的任务原理是，在转换器外部经过加热器加热，使转换器内部温度到达气体与转换器内转换介质催化物质任务条件，样气从转换器一端进入，在转换器内经过吸附作用将NOx转化为成分稳定的NO，而催化剂不参与化学反响。2NO2→2NO+O2普通氮氧化物转换器的转换效率>99%，

加热温度大于180℃。采用不锈钢材质和聚四氟隔热管使其任务寿命大为添加。直接抽取法气态污染物丈量系统特点：

<红外/紫外光吸收丈量分析单元;<一个分析单元可同时丈量SO2、NOx、CO2、CO；<可将测氧〔O2〕单元与红外单元共同置于同一分析仪内；<丈量数据为规范形状下的干态烟气数值，数据直观；<样气传输采用加热管线〔120℃以上〕；<预处置系统复杂；<要求密封性好。直接丈量法

直接丈量法气态污染物丈量系统

<通常采用差分吸收光谱原理的分析仪;<不需求采样和预处置系统，构造简单。<丈量NOx通常需求配置电化学法插入式仪表；<氧含量通常采用氧化锆直接丈量法；<丈量数据需求转换成规范形状下的干态烟气数值；<温度、压力的变化会显著影响分子吸收能量的效率，需求随时进展温度压力的修正；<探头的防护非常重要；<通常不能在线校准零漂和量漂；

直接丈量法气态污染物丈量系统特点

气态污染物CEMS——分析技术紫外荧光化学发光非分散红外NDIR紫外吸收紫外差分DOAS定电位电解取样方法二氧化硫氮氧化物稀释取样法紫外荧光化学发光直接抽取法非分散红外非分散红外非分散紫外定电位电解定电位电解直接测量法DOASDOAS紫外吸收气态污染物CEMS主要分析方法

三、逃逸氨〔NH3〕的丈量

喷入NH3锅炉催化剂阵列空气加热器催化剂单元催化反响器脱硝系统入口NOX、O2分析仪脱硝系统出口NOX、O2、NH3分析仪图：气体纵流方式反响器烟气脱硝系统的监测：出口NH3浓度：被控制在3ppm以下脱硝安装的控制实例脱硝入口NOx:350ppm确定NH3喷入量目的值脱硝出口〔目的〕Nox：75~115ppmNH3:3ppm以下Case1NOx:120ppmNH3:0.1ppm→建议添加NH3Case2NOx:120ppmNH3:4ppm→建议添加NH3〔具有腐蚀性〕→脱硝效率降低→须对脱硝安装进展整体维护Case3NOx:65ppmNH3:4ppm→建议减少NH3可以为确定整体维护时间提供根据可以综合判别并调整NH3喷入量可是实践上出口的浓度为下面的情况时・・・控制NH3喷入量的目的在脱硝出口的NH3浓度目的：3ppm以下NH3多NH3适量NH3少１．NH3的耗费量添加２．热交换器的效率变差３．运转费用添加４．因NH4HSO4析出呵斥的腐蚀为了保证逃逸氨在适宜范围内需对脱硝出口逃逸氨进展高精度丈量⇒3ppm的高灵敏度分析仪是必要的１．NOｘ脱硝效率下降２．产生违反NOｘ排放规范的风险３．假设SO2的浓度高、有能够与NH3发生反响NH4HSO4的问题De-NOxAHEPNox/O2Nox/O2逃逸NH3喷入NH3200℃Ambientair350℃250℃化学反响4NO+4NH3+O2→4N2+6H2ONO2+NO+2NH3→2N2+3H2OBoiler假设在这里残留了大量的NH3?NH4HSO4的问题De-NOxAHEPNOx/O2Nox/O2SlipNH3喷入NH3200℃Ambientair350℃250℃化学反响！NH3＋SO3→NH4HSO42NH3+SO3+H2O→NH4SO4Boiler另外、NH4HSO4中的H与烟尘中的金属元素〔Al〕发生反响、生成AI(NH4)(SO4)2→附着在热交换器和管道上，很难除去NH4HSO4的问题烟气350℃烟气250℃大气200℃来自De-NOx热交换器NH4HSO4的问题Fluidgas350℃烟气250℃20℃200℃FromDe-NOx断面图烟气NH4HSO4阻塞管道→因清扫而呵斥设备不能正常运转NH4HSO4的腐蚀性→设备运用寿命变短热交换器的热交换效率下降关于丈量NH3的方法手工分析自动延续分析直接法紫外吸光法〔209nm〕、运用氘灯红外吸光法〔9~10μm〕激光吸光法间接法在采样点、将定量的NH3氧化或者复原，然后经过反响前后的NOｘ浓度差导出NH3浓度的方法关于丈量NH3的方法测量原理量程重现性响应速度直接法

紫外吸光法0-20ppm~1%~30~60秒红外吸光法0-500ppm~1%~30~60秒激光吸光法0-30ppm~1%~6秒以下间接法化学发光法0-10ppm~0.5~1%90秒以下针对高烟尘的措施Opticalpathlength1m10mDustconcentration300~4800mg/m330~480mg/m3EX)Opacity分析仪〔吸光度仪〕的可选择的丈量量程取决于烟尘量和光路长Plantgenerationsize600MW/hourDiameterofduct

10mDustconcentration

20-40g/Nm3Moisture

15-20%Flowspeed

1300000--6100000Nm3/hSO3concentration75mg/Nm3Gastemp.350-400degreeC.脱硝设备出口烟气条件直接法〔激光法〕因高烟尘光线无法透过直抽法不受烟尘的影响采样探头经过自带的反吹单元进展清扫

四、CEMS系统质量控制及常见缺点CEMS系统质量控制流程系统设计排污口整治设备安装数据联网系统性能调试安装位置系统组成技术参数平台、走梯、开孔预埋、预制水、电、气施工设备安装、衔接管、线敷设衔接水、电、气衔接标校设备功能测试通讯协议联调数据上传率调试数据有效性调试运营维护管理日常维护保养日常巡检定期校准和校验CEMS系统运转质量管理日常巡检现场环境检查： 检查系统设备运用和维护条件。〔平台，走梯，结实，防护等〕探头及管线： 采样系统任务可靠性检查。〔密封，堵塞，腐蚀，破损，加热等〕分析仪器： 检查分析仪器任务可靠性检查。〔部件磨损，腐蚀，耗费，任务形状等〕数据和参数： 数据计算的可靠性检查。〔主要参数，定期校准等〕规范气体： 校准的可靠性检查。〔精度等级，有效期，气瓶压力，衔接等〕CEMS日常运转维护现场环境检查各项参数的形状。平台、扶梯、护栏，积水，积灰，结实，安装点能否振动影响CEMS正常运转的其他环境要素〔强磁场，高温等〕CEMS日常巡检内容探头及管线安装能否结实，有无抖动、下垂景象。防护性护罩能否密封，探头外表能否坚持清洁，反吹系统能否正常任务。反吹气体压力能否正常，反吹气体能否被过滤清洁。采样管线加热能否完好，加热温度能否到达规定温度。无论加热管线还是非加热管线，整体完好情况怎样，能否腐蚀、脆裂、变脏。CEMS日常巡检内容分析仪器的巡查操作指示以及警告灯形状。分析仪系统内管路或部件上能否有凝结水和灰尘。颗粒物准直性如何。记录仪表的显示值和时间，能否和控制室内一致。零部件、阀等能否腐蚀或走漏，塑料或橡胶组件能否老化、破损。冷凝水能否可以顺利排出，污染物气体有无被吸收或吸附的能够性样气采样流量和压力能否符合手册的规定CEMS日常巡检内容规范物质规范气体钢瓶号和标签信息〔浓度值、消费厂商、日期、不确定度等〕，能否在有效期内。标气钢瓶内压力〔和初始压力对比〕能否满足运用要求。针阀腐蚀或漏气吗，酸性气体应运用正确的安装。气体管线和减压阀安装能否被腐蚀或被损坏。CEMS日常巡检内容数据和参数分析仪面板上灯、指示和报警等的形状。各分析仪的读数能否正常，与当前工况符合。零点和跨度控制的设置，能否认期进展〔自动〕。各测试参数的值，如：灯电压、电流值等。对于颗粒物系统，明确相关系数是多少，怎样被设置的。参数设置能否正确，如，烟道尺寸、速度场系数、修正系数等。历史数据有无缺失情况。检查定期维护记录，改换耗材、部件、维修等日期。检查定期校准校验的记录。仔细填写巡检记录。CEMS日常巡检内容定期校准：具有自动校准功能的颗粒物CEMS和气态污染物CEMS应每24h自动校准一次仪器零点和量程；b.无自动校准功能的颗粒物CEMS应至少每3个月用校准安装校正仪器的零点和量程；c.无自动校准功能的气态污染物CEMS〔直接丈量法〕至少30d用参比如法检查一次准确度能否符合要求；d.无自动校准功能的气态污染物CEMS〔完全抽取法〕至少15d用零气和高浓度规范气〔80%～100%的满量程值〕或校准安装校准一次仪器零点和量程；e.无自动校准功能的流速CMS应至少每3个月校准仪器的零点。CEMS定期校准与校验定期校验：至少6个月做一次标定校验；标定校验用参比如法和CEMS同时段数据进展比对，按照HJ/T75-2007规范7.2.2进展；b.当校验结果不符合规定的技术目的时，那么须扩展为对颗粒物CEMS方法的相关系数的校准和/或评价气态污染物CEMS的相对准确度和/或流速CMS的速度场系数〔或相关性〕的校准，直到烟气CEMS到达HJ/T75-2007规范7.4条技术目的的要求。方法见HJ/T75-2007规范附录ACEMS定期校准与校验定期校验：至少6个月做一次标定校验；标定校验用参比如法和CEMS同时段数据进展比对，按照HJ/T75-2007规范7.2.2进展；b.当校验结果不符合规定的技术目的时，那么须扩展为对颗粒物CEMS方法的相关系数的校准和/或评价气态污染物CEMS的相对准确度和/或流速CMS的速度场系数〔或相关性〕的校准，直到烟气CEMS到达HJ/T75-2007规范7.4条技术目的的要求。方法见HJ/T75-2007规范附录ACEMS定期校准与校验规范物质的运用：规范物质的选择〔不确定度、资质和检定证书〕；规范物质浓度值的选择运用有效期；取样管线的选择：防吸附气瓶压力：低于0.1MPa时,应停顿运用取样气路的气密性CEMS定期校准与校验校准结果判别及处置：CEMS定期校准与校验项目CEMS类型校准功能校准周期水平技术指标要求失控指标样品数（对）执行者定期校准颗粒物CEMS自动/手动24h零点漂移≤±2%F.S.＞±8%F.S.——用户和/或运营者量程漂移≤±2%F.S.＞±8%F.S.手动90d零点漂移≤±2%F.S.＞±8%F.S.量程漂移≤±2%F.S.＞±8%F.S.气态污染物CEMS完全抽取/直接测量自动/手动24h零点漂移≤±2.5%F.S.＞±5.0%F.S.量程漂移≤±2.5%F.S.＞±5.0%F.S.完全抽取手动15d零点漂移≤±2.5%F.S.＞±5.0%F.S.量程漂移≤±2.5%F.S.＞±5.0%F.S.直接测量手动30d零点漂移≤±2.5%F.S.＞±5.0%F.S.量程漂移≤±2.5%F.S.＞±5.0%F.S.校准结果判别及处置： 当发现任一参数数据失控时，应及时采取纠正措施直至满足技术目的为止，并在之后的24小时内向当地环保主管部门上报失控时段〔即从发现失控数据起到满足技术目的要求后止的时间段〕及失控参数。当地环保主管技术部门按规范进展数据修约。CEMS定期校准与校验CEMS日常运转质量保证定期维护定期校验定期校准责任主体企业、维护运营商烟气CEMS失控数据的判别比对监测有效数据捕集率考核环保主管部门CEMS系统运转质量管理CEMS系统常见缺点采样系统缺点

烟道气体采样探头加热主过滤器伴热管线采样接口阀门中级过滤除湿排水流量计针阀分析室排气记录单元采样泵校准气体直接抽取系统：1.采样探头堵塞2.采样管路漏气3.加热系统失效4.采样流量降低5.除水系统6.过滤元部件失效1223455CEMS系统常见缺点采样系统缺点稀释抽取系统：1.采样探头堵塞2.管路漏气3.稀释比例不准确4.采样流量降低5.零气处置不纯真1223345CEMS系统常见缺点采样系统缺点直接丈量系统：1.镜片灰尘堆积2.监测孔堵塞1212CEMS系统常见缺点分析仪器缺点：光路污染器件寿命成分干扰漂移量程不匹配标定失误五、CEMS系统检查中常见问题几个根本概念丈量单位体积浓度：ppm,μmol/mol,%质量浓度:mg/m31ppm=?mg/m3Nox质量浓度的换算几个根本概念规范形状下干烟气湿基浓度：稀释法、直接丈量法干基浓度：直接抽取法烟气流量的换算

几个根本概念过量空气系数

折算浓度系统技术参数

〔量程、斜率、截距、校正系数等〕系统形状参数〔冷凝器温度、加热温度、仪器任务温度、流量报警、超标报警等〕现场参数〔烟道面积、大气压力、规范过量空气系数等〕其他引起CEMS数据失真的缘由安装位置：紊流影响水汽大维护测试方便安装位置〔一〕图1中SO2、NOx采样点不能在当旁路烟道有烟气流过时，正确丈量出真正排放的SO2、NOx浓度，所以安装时尽量选择旁路烟道与净烟气集合点后侧，如图2。安装位置〔二〕假设有两台以上锅炉时，图3中SO2、NOx的采样位置不能反映全部排放情况，应按图4或图5方式选择安装位置。安装位置〔三〕流速在安装时一定要留意安装的位置的直管段长度，不能在弯头、变径处附近安装，否那么会因紊流呵斥丈量不准确。其他引起CEMS数据失真的缘由计算误差：面积，直径误差放大效应其他引起CEMS数据失真的缘由数据联网：协议匹配，传输有效率人为破坏：修正参数，破坏设备，中断通讯链路人为缘由引起CEMS数据失真举例修正斜率、截距例如，Nox的实践排放浓度为100mg/m3， 当斜率为1时，计算后的浓度值=100mg/m3， 当斜率为0.8时，计算后的浓度值=80mg/m3， 当截距为0时，计算后的浓度值=100mg/m3， 当截距为-30时，计算后的浓度值=70mg/m3。可以经过在丈量形状下用标气通入采样口监测的方式判别能否存在上述问题。人为缘由引起CEMS数据失真举例修正换算系数例如，Nox的实践排放浓度为100ppm， 当换算系数为2.05时，计算后的浓度值=205mg/m3，当斜率为1.34时，计算后的浓度值=134mg/m3。修正空气过剩系数例如，Nox的实践排放浓度为100mg/m3，O2排放浓度为6% 当系数为1.4时，计算后的折算浓度值=100mg/m3，当系数为1.8时，计算后的折算浓度值=77.8mg/m3。人为