(NOX、O2、NH3)采樣熱濕法CEMS技術(shù)方案(20210314193250)

1、CEMS 污染源煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方杭州澤天科技有限公司 內(nèi)部文檔目錄1 概述 32 技術(shù)優(yōu)勢 33 技術(shù)規(guī)格 34 系統(tǒng)說明 44.1 組成 44.2 機柜說明 54.3 流路原理 84.4 電氣控制原理 94.5 核心儀表介紹 104.5.1 O2、 NOx 、NH3 氣體分析儀 104.6 工控機軟件 124.7 系統(tǒng)配置 125 軟件介紹 135.1 功能簡介 135.2 系統(tǒng)運行流程 135.3 界面操作 155.3.1按鍵說明 155.3.2主界面與其他界面的關(guān)系 166 安裝法蘭開孔要求 17第18頁（共 17頁）1 概述抽取熱濕法 CEMS能夠測量 NOx、02、NH3，其中

2、：NH3 、 NOx 采用高溫伴熱紫外差分吸收光譜（ DOAS ）分析技術(shù)O2 采用氧化鋯高溫伴熱紫外差分吸收光譜（ DOAS ）分析技術(shù)除了能夠測量 NOx和NH3、外，還能夠分析 S02、 Cl2、 H2S、 O3、 HCl 等氣體。與抽取冷凝法 CEMS 相比，本系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確、可靠性高、投資成本低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。 與原位法相比，分析儀具有支持在線校準(zhǔn)、測量值波動小、可靠性高、設(shè)備維護簡單等優(yōu)點。 本分析儀整機結(jié)構(gòu)緊湊，方便運輸和安裝。2 技術(shù)優(yōu)勢所有指標(biāo)均在高溫狀態(tài)下測量避免冷凝水吸收 NH3 導(dǎo)致測量結(jié)果偏低，并腐蝕預(yù)處理管路；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，集成度高在引流泵的作用下，煙氣經(jīng)探頭

3、、伴熱管線后直接進入氣體室，測量NH3 和 NOx 濃度，再進入氧化鋯模塊后，直接排出，系統(tǒng)構(gòu)造簡單，集成度高，維護方便；核心器件和算法全部自主研發(fā)核心器件包括光源、光譜儀、氣體室等全部自主研發(fā)， DOAS 算法也自主研發(fā)，系統(tǒng)具有較強的市場 競爭力；3 技術(shù)規(guī)格尺寸：600mm x 600mm x 1400mm重量：約 100kg測量參數(shù)： NH3、 NOx、 O2伴熱管線溫度：120oC200oC探頭伴熱溫度：120oC200oC防護等級：機柜IP42，其他IP65 供電： 220VAC ， 1500W 環(huán)境溫度： -20oC 50oC環(huán)境濕度： 5%Rh 95%Rh （不結(jié)露）對外輸出：

4、 4-20mA， RS4854系統(tǒng)說明4.1組成小屋I iTI-mrTi系統(tǒng)由置于煙囪上的采樣探頭，以及置于小屋中的分析機柜，標(biāo)氣和空壓機組成。其中采樣探頭負責(zé) 煙氣采樣，高溫伴熱避免煙氣中水蒸氣冷凝，內(nèi)置陶瓷濾芯用于過濾煙氣中的粉塵；分析機柜負責(zé)抽取煙 氣，并直接高溫測量 NH3 NOx、02;標(biāo)氣用于校準(zhǔn)分析儀表；空壓機產(chǎn)生壓縮空氣，用于對伴熱管線、 采樣探頭進行定期反吹。4.2機柜說明I系統(tǒng)正面編號名稱說明(1)高溫紫外氣體分析儀氣體室外置(2)工控機安裝數(shù)據(jù)采集、換算、顯示、存儲、上傳軟件控制面板包括控制探頭、伴熱管線和加熱盒的3個溫控表，以及調(diào)零、反吹、量程校準(zhǔn) 3個按鈕編號名稱說明

5、(1)高溫紫外氣體分析儀背部加熱盒可以伴熱到120oC，內(nèi)置氣體室、球閥（電動執(zhí)行機 構(gòu)安裝在加熱盒外部，避免損壞）、氧化鋯/濕度/引流 泵模塊溫控器背部電磁閥3個，分別實現(xiàn)反吹、校準(zhǔn)和引流泵供氣(5)控制按鈕背部固態(tài)繼電器與溫控器配套KOft.-nr?F：A (7)電氣控制實現(xiàn)各種供電的分配、電磁閥/電動執(zhí)行機構(gòu)等的控制、信號輸入輸出等(8)氧化鋯變送模塊采集鎬頭信號，處理后形成4-20mA電流信號輸出(9)微壓流里計通過測量加熱盒內(nèi)流路上下游的壓差，指示當(dāng)前樣氣 采樣流速(10)開關(guān)電源2塊，提供機柜內(nèi)部 24VDC、12VDC供電(11)過濾減壓閥為系統(tǒng)提供壓力穩(wěn)定、干凈的高壓空氣4.3

6、流路原理150OC伴熱探頭桿伴熱管線過濾減壓閥88壓縮空氣分析儀進入測量狀態(tài)后，氣動球閥切換到采樣氣路，在引流泵的作用下，被測氣體經(jīng)由探頭桿、過濾器、電動球閥進入高溫伴熱氣體室，分析儀利用紫外差分吸收技術(shù) （DOAS ）對氣體進行分析，得到NH3、NO等氣體的濃度（高溫濕法），并利用氧化鋯測量 02的濃度，最后排空。在分析儀界面上輸入濕度后，可將被測氣體濃度轉(zhuǎn)換為干煙氣濃度。分析儀定時會進入校準(zhǔn)/反吹狀態(tài)進行自動調(diào)零，此時氣動球閥切換到反吹氣路，調(diào)零電磁閥打開， 在采樣泵的作用下，環(huán)境空氣經(jīng)過濾器、調(diào)零電磁閥后進入氣體室， 對氣體室中殘留的被測氣體進行吹掃， 從而實現(xiàn)調(diào)零，同時實現(xiàn)氧的量程校準(zhǔn)

7、；調(diào)零同時，分析儀控制反吹電磁閥開或關(guān)，實現(xiàn)對探頭過濾器的 反吹。4.4電氣控制原理系統(tǒng)電氣控制以紫外氣體分析儀為核心，不再需要PLC，如圖所示:4.5核心儀表介紹4.5.1 NH3、NOx氣體分析儀NH3、NOx氣體分析儀米用高溫紫外差分氣體分析技術(shù)，其內(nèi)部構(gòu)成如圖:光纖光瀝TT關(guān)電瀝MG jl： fa4-20 mA 輸入i輸簾SMA905開關(guān)量輸入瀚出光路如下:利用此光路，分析儀可以采集得到原始光譜，利用樣氣原始光譜和零氣原始光譜，即可計算出吸收光 譜，然后利用 DOAS技術(shù)，可以計算得到 S02和NO等氣體的含量，DOAS技術(shù)可以確保計算結(jié)果受光 路污染、氣體中粉塵等雜質(zhì)的影響小。型號G

8、A-5000HW廠家金冠環(huán)保原理高溫紫外差分吸收光譜量程取小量程為 50ppm，取大量程為 100%，支扌寸雙量程，量程比達到1：10線性度1.5% F.S.示值誤差 5%重復(fù)性 .5% F.S.零點漂移 .5% F.S. / 7 天量程漂移 .5% F.S. / 7 天工作溫度-10 50 C響應(yīng)時間（T90）10秒4-20mA輸入接口2路，可靈活配置，100歐負載4-20mA輸出接口4路，輸出內(nèi)容可配置，最大帶載能力800歐開關(guān)量輸入接口4路，可靈活配置繼電器輸出接口8路，輸出內(nèi)容可配置，DC30V2A通訊接口1路232，1路485（支持 Modbus協(xié)議）電源/功率220+20% VAC

9、 / 100W預(yù)熱時間無需4.5.1.1氧含量儀器：氧化鋯分析模塊 儀器型號：Zr-100M測量原理：氧化鋯氧分析測量范圍：025%測量精度：土 2%輸入電壓：220VAC 輸出電流：420mA4.6工控機軟件工控機軟件可通過 485接口采集濃度數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)折算、存儲、匯總、報表輸出、向數(shù)采儀發(fā)送數(shù)據(jù) 等功能。工控機軟件要求安裝到運行 Window XP的PC或工控機上。對于比較簡單的應(yīng)用，例如脫硫效率監(jiān)測，上位機也是可以不需要的，分析儀可以將數(shù)據(jù)直接通過4-20mA或485發(fā)送的DCS，同時分析儀HMI具有較強大的數(shù)據(jù)存儲能力，可以保存歷史數(shù)據(jù)達 1年（每分鐘1個數(shù)據(jù)），通過串口命令，可以隨

10、時將歷史數(shù)據(jù)讀出。下圖是工控機主界面：工控機軟件詳細的說明請參考上位機軟件操作手冊4.7系統(tǒng)配置名稱規(guī)格和型號單位數(shù)量備注氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)機柜式體分析儀GA-5000套1NH3、 NOx、 O2預(yù)處理系統(tǒng)套1恒功率伴熱管（30米）PHT根30米數(shù)據(jù)采集和處理子系統(tǒng)工控機臺1校準(zhǔn)子系統(tǒng)減壓閥個2銅減壓閥標(biāo)準(zhǔn)氣體（NO ）8L，濃度根據(jù)量 程定制瓶1標(biāo)準(zhǔn)氣體（高純氮）8L瓶1標(biāo)準(zhǔn)氣體（NH3）8L，濃度根據(jù)量 程定制瓶1其他工程配件套1包括連接探頭與預(yù)處理系統(tǒng)之間的電纜資料套1備品備件套1包括探頭過濾器濾芯 1個，預(yù)處理過濾器 濾芯1套等5軟件介紹5.1功能簡介1、 實時氣體濃度測量（NH3、

11、NO、02），測量結(jié)果可通過 4-20mA或RS485/232輸出；2、實現(xiàn)自動或手動調(diào)零或量程校準(zhǔn)，與此同時，對探頭過濾器進行脈動反吹；3、 實現(xiàn)自動或手動反吹（通過手動預(yù)調(diào)零可以實現(xiàn)手動反吹），反吹采用脈動方式；4、 分析儀提供強大的配置功能，可以通過界面或RS485/232接口實現(xiàn)遠程光譜獲取、分析儀各種電磁閥 控制、分析儀狀態(tài)信息獲取、分析儀配置等；5、系統(tǒng)啟動和關(guān)機前的探頭、氣體室的自動吹掃保護；6、實現(xiàn)光源能量自動檢測和調(diào)節(jié)，如果發(fā)現(xiàn)能量過低，切換到故障狀態(tài)，所有閥門關(guān)閉，對分析儀進行 保護；7、 自動溫度限檢測，一旦出現(xiàn)溫控不準(zhǔn)，切換到維護/故障狀態(tài)，所有閥門關(guān)閉，對分析儀進行保

12、護；& 支持對所有電磁閥的手動控制開和關(guān)；9、按下同時ESC、Mode鍵可進入維護/故障狀態(tài)，所有閥門關(guān)閉；5.2系統(tǒng)運行流程預(yù)熱/故障/維護預(yù)熱故障維護丿關(guān)機2長時間溫度 無法達到校準(zhǔn)（零點或量 程）上電冷器器 溫溫. 度，度 達度反吹（脈動反反吹效果）預(yù)校準(zhǔn)（零點或量程）校吹兀完成成內(nèi)部通訊故障等障、出光源出現(xiàn)報警測量吹，確保最好的按解按合組合自自動校準(zhǔn)反吹（脈動反 吹，確保最好的 反吹效果）預(yù)熱/故障/維護狀態(tài)：采樣泵停止工作，反吹切換閥（球閥）處于反吹狀態(tài)，避免樣氣進入，分析儀停止測量。該狀態(tài)包含預(yù)熱、故障和維護三個子狀態(tài)。預(yù)熱：分析儀一旦上電，首先進入預(yù)熱子狀態(tài)，在此狀態(tài)下，分析儀的

13、溫控器控制加熱器，對探頭進 行加熱，同時控制制冷器進行降溫，直至兩者的溫度均達到設(shè)定溫度后，分析儀自動進入測量狀態(tài)，這個 時間一般在半小時以內(nèi)，如果在一個設(shè)定的時間（如1小時）內(nèi)，溫度無法達到，說明加熱器或制冷器存在問題，分析儀將進入故障子狀態(tài)。故障：一旦分析儀檢測到任何一個溫控器出現(xiàn)溫控故障、或者光譜能量過低等嚴重問題，則分析儀進 入故障狀態(tài)，直至故障解除。維護：一旦用戶按下 Mode+ESC組合鍵，則分析儀進入維護子狀態(tài)，直至用戶再次按下Mode+ESC組合鍵退出此狀態(tài)，此狀態(tài)可用于分析儀的維護。測量狀態(tài)：進入測量狀態(tài)后，分析儀控制反吹切換閥（球閥）切換到采樣狀態(tài)，開啟采樣泵，開始測量并定

14、時更 新測量結(jié)果，同時啟動自動反吹、自動校準(zhǔn)定時器。校準(zhǔn)/反吹狀態(tài):以下情況下，分析儀進入校準(zhǔn) /反吹狀態(tài)：1、自動校準(zhǔn)定時時間到，校準(zhǔn)又分為調(diào)零和量程校準(zhǔn);2、自動反吹定時時間到；3、手動校準(zhǔn)；進入此狀態(tài)后，反吹切換閥（球閥）切換到反吹狀態(tài)，此時流路被分割為兩路，一路為反吹氣路，另 一路為校準(zhǔn)氣路。反吹氣路中，分析儀控制反吹閥進行脈動反吹，如圖：反吹切換閥時序反吹閥時序，實現(xiàn)脈動反吹校準(zhǔn)氣路中，以調(diào)零為例，調(diào)零電磁閥開啟，在采樣泵的作用下，空氣抽入氣體室，從而實現(xiàn)NH3和NO的調(diào)零以及 02的量程校準(zhǔn)。預(yù)校準(zhǔn)/反吹狀態(tài)：一旦用戶在界面上觸發(fā)預(yù)校準(zhǔn)（含預(yù)調(diào)零和量程預(yù)校準(zhǔn)），則分析儀切換到預(yù)校準(zhǔn)

15、/反吹狀態(tài)，對于預(yù)調(diào)零，空氣被抽入，同時啟動脈動反吹，界面上提供確認校準(zhǔn)按鈕，按下后進入校準(zhǔn)/反吹狀態(tài)。如果用戶打算關(guān)機，要求首先通過選擇預(yù)調(diào)零進入此狀態(tài)，等待10分鐘左右，將探頭溫控器的溫度調(diào)節(jié)下來，等待一小時后關(guān)閉電源。如果用戶打算手動反吹，則也可以選擇預(yù)調(diào)零來實現(xiàn)。5.3界面操作5.3.1按鍵說明本系統(tǒng)采用液晶顯示屏和薄膜按鍵，薄膜按鍵操作界面如下:薄膜按鍵圖按鍵定義如下:表1.2按鍵定義按鍵定義ZERO調(diào)零快捷鍵模式鍵，進入分析儀設(shè)置狀態(tài)SPAN量程校準(zhǔn)快捷鍵ENTER確認鍵ESC取消鍵或退出鍵上移鍵J下移鍵J左移鍵右移鍵532主界面與其他界面的關(guān)系分析儀上電后，HMI初始化后進入主界面如下圖，主界面與其他界面之間的關(guān)系也在下圖中說明:f ZERO |ESCrmf ZERO |量程校準(zhǔn)設(shè)置SPANSPANESCESC零點校準(zhǔn)零點校準(zhǔn)量程校準(zhǔn)量程校準(zhǔn)rm調(diào)零設(shè)置校準(zhǔn)設(shè)置I/O設(shè)置I/O測試系統(tǒng)設(shè)置查詢高級設(shè)置自動校準(zhǔn)周期設(shè)置4-20mA輸出測試繼電器輸出測試氣體室溫度壓力查詢零點/校準(zhǔn)系數(shù)查看報警查詢繼電器輸出設(shè)置數(shù)字量輸入設(shè)置4-20m