污染源在线监测系统(NO_)(____-05-30)郭炜.ppt

固定污染源氮氧化物排放连续监测系统 中科天融 北京 科技有限公司 CEMS系统质量控制及常见故障 4 一 氮氧化物连续监测系统组成 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 数据采集与处理系统 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行测量 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行监测 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 含氧量等参数进行监测 用以将污染物的浓度转换成标准干烟气状态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 数据处理子系统主要是完成测量数据的采集 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 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 氮氧化物连续监测系统原理 CEMS基本技术 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 稀释抽取法就是使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工作方式通常为三种 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 采样探头使用音速小孔 当系统能够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 此时通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 稀释气洁净系统 稀释气需要免于油 颗粒物 二氧化碳 氮氧化物和二氧化硫的污染 紫外荧光测量SO2 化学发光测量NOx 需要多个分析单元组合 氧含量需单独配置采样系统或采用直接测量法 测量数据需要转换成标准状态下的干态烟气数值 样气传输不采用加热管线 探头稀释用空气需严格控制 探头稀释比例需要随时校准 稀释抽取法气态污染物测量系统特点 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 我国安装的基本为冷 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 探头保温和校准内过滤反吹 直接抽取法取样探头和过滤 伴热管线 不宜过长5 倾斜线卡箍距离 垂直4 5米 水平3 4米自限温和恒功率伴热 除湿系统 冷却器和取样泵位置压缩机制冷电子制冷 玻尔帖效应 Nafion管 氮氧化物转换器 氮氧化物转换器的工作原理是 在转换器外部通过加热器加热 使转换器内部温度达到气体与转换器内转换介质催化物质工作条件 样气从转换器一端进入 在转换器内通过吸附作用将NOx转化为成分稳定的NO 而催化剂不参与化学反应 2NO2 2NO O2 一般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工作寿命大为增加 直接抽取法气态污染物测量系统特点 红外 紫外光吸收测量分析单元 一个分析单元可同时测量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 测量数据为标准状态下的干态烟气数值 数据直观 样气传输采用加热管线 120 以上 预处理系统复杂 要求密封性好 直接测量法 直接测量法气态污染物测量系统 通常采用差分吸收光谱原理的分析仪 不需要采样和预处理系统 结构简单 测量NOx通常需要配置电化学法插入式仪表 氧含量通常采用氧化锆直接测量法 测量数据需要转换成标准状态下的干态烟气数值 温度 压力的变化会显著影响分子吸收能量的效率 需要随时进行温度压力的修正 探头的防护十分重要 通常不能在线校准零漂和量漂 直接测量法气态污染物测量系统特点 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 气态污染物CEMS主要分析方法 三 逃逸氨 NH3 的测量 烟气脱硝系统的监测 出口NH3浓度 被控制在3ppm以下 脱硝装置的控制实例 脱硝入口NOx 350ppm 确定NH3喷入量目标值 脱硝出口 目标 Nox 75 115ppmNH3 3ppm以下 Case1NOx 120ppmNH3 0 1ppm 建议增加NH3 Case2NOx 120ppmNH3 4ppm 建议增加NH3 具有腐蚀性 脱硝效率降低 须对脱硝装置进行整体维护 Case3NOx 65ppmNH3 4ppm 建议减少NH3 可以为确定整体维护时间提供依据可以综合判断并调整NH3喷入量 可是实际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浓度目标 3ppm以下 NH3多 NH3适量 NH3少 NH3的消耗量增加 热交换器的效率变差 运行费用增加 因NH4HSO4析出造成的腐蚀 为了保证逃逸氨在合适范围内需对脱硝出口逃逸氨进行高精度测量 3ppm的高灵敏度分析仪是必要的 NO 脱硝效率下降 产生违反NO 排放标准的风险 如果SO2的浓度高 有可能与NH3发生反应 NH4HSO4的问题 De NOx AH EP Nox O2 Nox O2逃逸NH3 喷入NH3 200 Ambientair 350 250 化学反应4NO 4NH3 O2 4N2 6H2ONO2 NO 2NH3 2N2 3H2O Boiler NH4HSO4的问题 De NOx AH EP NOx O2 Nox O2SlipNH3 喷入NH3 200 Ambientair 350 250 化学反应 NH3 SO3 NH4HSO42NH3 SO3 H2O NH4SO4 Boiler 另外 NH4HSO4中的H与烟尘中的金属元素 Al 发生反应 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 阻塞管道 因清扫而造成设备不能正常运行NH4HSO4的腐蚀性 设备使用寿命变短热交换器的热交换效率下降 关于测量NH3的方法 手工分析自动连续分析直接法紫外吸光法 209nm 使用氘灯红外吸光法 9 10 m 激光吸光法间接法在采样点 将定量的NH3氧化或者还原 然后通过反应前后的NO 浓度差导出NH3浓度的方法 关于测量NH3的方法 针对高烟尘的措施 EX Opacity分析仪 吸光度仪 的可选择的测量量程取决于烟尘量和光路长 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通过自带的反吹单元进行清扫 四 CEMS系统质量控制及常见故障 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 连接管 线敷设连接水 电 气连接 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系统运行质量管理 日常巡检现场环境检查 检查系统设备使用和维护条件 平台 走梯 牢固 防护等 探头及管线 采样系统工作可靠性检查 密封 堵塞 腐蚀 破损 加热等 分析仪器 检查分析仪器工作可靠性检查 部件磨损 腐蚀 消耗 工作状态等 数据和参数 数据计算的可靠性检查 主要参数 定期校准等 标准气体 校准的可靠性检查 精度等级 有效期 气瓶压力 连接等 CEMS日常运行维护 现场环境检查各项参数的状态 平台 扶梯 护栏 积水 积灰 牢固 安装点是否振动影响CEMS正常运行的其他环境因素 强磁场 高温等 CEMS日常巡检内容 探头及管线安装是否牢固 有无抖动 下垂现象 防护性护罩是否密封 探头表面是否保持清洁 反吹系统是否正常工作 反吹气体压力是否正常 反吹气体是否被过滤清洁 采样管线加热是否完好 加热温度是否达到规定温度 无论加热管线还是非加热管线 整体完好状况怎样 是否腐蚀 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状态 分析仪系统内管路或部件上是否有凝结水和灰尘 颗粒物准直性如何 记录仪表的显示值和时间 是否和控制室内一致 零部件 阀等是否腐蚀或泄漏 塑料或橡胶组件是否老化 破损 冷凝水是否能够顺利排出 污染物气体有无被吸收或吸附的可能性样气采样流量和压力是否符合手册的规定 CEMS日常巡检内容 标准物质标准气体钢瓶号和标签信息 浓度值 生产厂商 日期 不确定度等 是否在有效期内 标气钢瓶内压力 和初始压力对比 是否满足使用要求 针阀腐蚀或漏气吗 酸性气体应使用正确的装置 气体管线和减压阀装置是否被腐蚀或被损坏 CEMS日常巡检内容 数据和参数分析仪面板上灯 指示和报警等的状态 各分析仪的读数是否正常 与当前工况符合 零点和跨度控制的设置 是否定期进行 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 参数设置是否正确 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 更换耗材 部件 维修等日期 检查定期校准校验的记录 认真填写巡检记录 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个月用校准装置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 直接测量法 至少30d用参比方法检查一次准确度是否符合要求 d 无自动校准功能的气态污染物CEMS 完全抽取法 至少15d用零气和高浓度标准气 80 100 的满量程值 或校准装置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 标定校验用参比方法和CEMS同时段数据进行比对 按照HJ T75 2007标准7 2 2进行 b 当校验结果不符合规定的技术指标时 则须扩展为对颗粒物CEMS方法的相关系数的校准和 或评估气态污染物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达到HJ T75 2007标准7 4条技术指标的要求 方法见HJ T75 2007标准附录A CEMS定期校准与校验 定期校验 至少6个月做一次标定校验 标定校验用参比方法和CEMS同时段数据进行比对 按照HJ T75 2007标准7 2 2进行 b 当校验结果不符合规定的技术指标时 则须扩展为对颗粒物CEMS方法的相关系数的校准和 或评估气态污染物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达到HJ T75 2007标准7 4条技术指标的要求 方法见HJ T75 2007标准附录A CEMS定期校准与校验 标准物质的使用 标准物质的选择 不确定度 资质和检定证书 标准物质浓度值的选择使用有效期 取样管线的选择 防吸附气瓶压力 低于0 1MPa时 应停止使用取样气路的气密性 CEMS定期校准与校验 校准结果判断及处理 CEMS定期校准与校验 校准结果判断及处理 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指标为止 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指标要求后止的时间段 及失控参数 当地环保主管技术部门按标准进行数据修约 CEMS定期校准与校验 CEMS日常运行质量保证 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系统运行质量管理 CEMS系统常见故障 采样系统故障 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 1 2 2 3 4 5 5 CEMS系统常见故障 采样系统故障 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 零气处理不纯净 1 2 2 3 3 4 5 CEMS系统常见故障 采样系统故障 直接测量系统 1 镜片灰尘堆积2 监测孔堵塞 1 2 1 2 CEMS系统常见故障 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 几个基本概念 测量单位体积浓度 ppm mol mol 质量浓度 mg m31ppm mg m3Nox质量浓度的换算 几个基本概念 标准状态下干烟气湿基浓度 稀释法 直接测量法干基浓度 直接抽取法烟气流量的换算 几个基本概念 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 系统状态参数 冷凝器温度 加热温度 仪器工作温度 流量报警 超标报警等 现场参数 烟道面积 大气压力 标准过量空气系数等 其他引起CEMS数据失真的原因 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 正确测量出真正排放的SO2 NOx浓度 所以安装时尽量选择旁路烟道与净烟气汇合点后侧 如图2 安装位置 二 如果有两台以上锅炉时 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注意安装的位置的直管段长度 不能在弯头 变径处附近安装 否则会因紊流造成测量不准确 其他引起CEMS数据失真的原因 计算误差 面积 直径误差放大效应 其他引起CEMS数据失真的原因 数据联网 协议匹配 传输有效率人为破坏 修改参数 破坏设备 中断通讯链路 人为原因引起CEMS数据失真举例 修改斜率 截距例如 Nox的实际排放浓度为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 可以通过在测量状态下用标气通入采样口监测的方式判断是否存在上述问题 人为原因引起CEMS数据失真举例 修改换算系数例如 Nox的实际排放浓度为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 修改空气过剩系数例如 Nox的实际排放浓度为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 人为原因引起CEMS数据失真举例 其他方法例如 破坏系统采样管路 采用高量程 修改烟道尺寸参数 利用标气等 可以通过在测量状态下用标气通入采样口测量的方式判断是否存在上述问题 在工作中如何监督检查CEMS