(NOX、O2、NH3)采样热湿法CEMS技术方案(20210309222142)

1、CEMS 污染源烟气在线监测系统 技术方 杭州泽天科技有限公司 内部文档 目录 1 概述 3 2 技术优势 3 3 技术规格 3 4 系统说明 4 4.1 组成 4 4.2 机柜说明 5 4.3 流路原理 8 4.4 电气控制原理 9 4.5 核心仪表介绍 10 4.5.1 O2、 NOx 、NH3 气体分析仪 10 4.6 工控机软件 12 4.7 系统配置 12 5 软件介绍 13 5.1 功能简介 13 5.2 系统运行流程 13 5.3 界面操作 15 5.3.1按键说明 15 5.3.2主界面与其他界面的关系 16 6 安装法兰开孔要求 17 第18页（共 17页） 1 概述 抽取热

2、湿法 CEMS能够测量 NOx、02、NH3，其中： NH3 、 NOx 采用高温伴热紫外差分吸收光谱（ DOAS ）分析技术 O2 采用氧化锆 高温伴热紫外差分吸收光谱（ DOAS ）分析技术除了能够测量 NOx和NH3、外，还能够分析 S02、 Cl2、 H2S、 O3、 HCl 等气体。 与抽取冷凝法 CEMS 相比，本系统具有测量准确、可靠性高、投资成本低、响应速度快等优点。 与原位法相比，分析仪具有支持在线校准、测量值波动小、可靠性高、设备维护简单等优点。 本分析仪整机结构紧凑，方便运输和安装。 2 技术优势 所有指标均在高温状态下测量 避免冷凝水吸收 NH3 导致测量结果偏低，并腐

3、蚀预处理管路； 系统结构简单，集成度高 在引流泵的作用下，烟气经探头、伴热管线后直接进入气体室，测量NH3 和 NOx 浓度，再进入氧化 锆模块后，直接排出，系统构造简单，集成度高，维护方便； 核心器件和算法全部自主研发 核心器件包括光源、光谱仪、气体室等全部自主研发， DOAS 算法也自主研发，系统具有较强的市场 竞争力； 3 技术规格 尺寸：600mm x 600mm x 1400mm 重量：约 100kg 测量参数： NH3、 NOx、 O2 伴热管线温度：120oC200oC 探头伴热温度：120oC200oC 防护等级：机柜IP42，其他IP65 供电： 220VAC ， 1500W

4、 环境温度： -20oC 50oC 环境湿度： 5%Rh 95%Rh （不结露） 对外输出： 4-20mA， RS485 4系统说明 4.1组成 小屋 I iTI-mrTi 系统由置于烟囱上的采样探头，以及置于小屋中的分析机柜，标气和空压机组成。其中采样探头负责 烟气采样，高温伴热避免烟气中水蒸气冷凝，内置陶瓷滤芯用于过滤烟气中的粉尘；分析机柜负责抽取烟 气，并直接高温测量 NH3 NOx、02;标气用于校准分析仪表；空压机产生压缩空气，用于对伴热管线、 采样探头进行定期反吹。 4.2机柜说明 I 系统正面 编号 名称 说明 (1) 高温紫外气体分析仪 气体室外置 (2) 工控机 安装数据采集

5、、换算、显示、存储、上传软件 控制面板 包括控制探头、伴热管线和加热盒的3个温控表，以 及调零、反吹、量程校准 3个按钮 编号 名称 说明 (1) 高温紫外气体分析仪背部 加热盒 可以伴热到120oC，内置气体室、球阀（电动执行机 构安装在加热盒外部，避免损坏）、氧化锆/湿度/引流 泵模块 温控器背部 电磁阀 3个，分别实现反吹、校准和引流泵供气 (5) 控制按钮背部 固态继电器 与温控器配套 K O ft. -nr ? F： A (7) 电气控制 实现各种供电的分配、电磁阀/电动执行机构等的控 制、信号输入输出等 (8) 氧化锆变送模块 采集镐头信号，处理后形成4-20mA电流信号输出 (9

6、) 微压流里计 通过测量加热盒内流路上下游的压差，指示当前样气 采样流速 (10) 开关电源 2块，提供机柜内部 24VDC、12VDC供电 (11) 过滤减压阀 为系统提供压力稳定、干净的高压空气 4.3流路原理 150OC伴热 探头杆 伴热管线 过滤减压阀 8 8 压缩空气 分析仪进入测量状态后，气动球阀切换到采样气路，在引流泵的作用下，被测气体经由探头杆、过滤 器、电动球阀进入高温伴热气体室，分析仪利用紫外差分吸收技术 （DOAS ）对气体进行分析，得到NH3、 NO等气体的浓度（高温湿法），并利用氧化锆测量 02的浓度，最后排空。 在分析仪界面上输入湿度后，可将被测气体浓度转换为干烟气

7、浓度。 分析仪定时会进入校准/反吹状态进行自动调零，此时气动球阀切换到反吹气路，调零电磁阀打开， 在采样泵的作用下，环境空气经过滤器、调零电磁阀后进入气体室， 对气体室中残留的被测气体进行吹扫， 从而实现调零，同时实现氧的量程校准；调零同时，分析仪控制反吹电磁阀开或关，实现对探头过滤器的 反吹。 4.4电气控制原理 系统电气控制以紫外气体分析仪为核心，不再需要 PLC，如图所示: 4.5核心仪表介绍 4.5.1 NH3、NOx气体分析仪 NH3、NOx气体分析仪米用高温紫外差分气体分析技术，其内部构成如图: 光纤光沥 TT关电沥 MG jl： fa 4-20 mA 输入i输帘 SMA905开关

8、量输入瀚出 光路如下: 利用此光路，分析仪可以采集得到原始光谱，利用样气原始光谱和零气原始光谱，即可计算出吸收光 谱，然后利用 DOAS技术，可以计算得到 S02和NO等气体的含量，DOAS技术可以确保计算结果受光 路污染、气体中粉尘等杂质的影响小。 型号 GA-5000HW 厂家 金冠环保 原理 高温紫外差分吸收光谱 量程 取小量程为 50ppm，取大量程为 100%，支扌寸双量程，量程比达到1：10 线性度 1.5% F.S. 示值误差 5% 重复性 .5% F.S. 零点漂移 .5% F.S. / 7 天 量程漂移 .5% F.S. / 7 天 工作温度 -10 50 C 响应时间（T9

9、0） 10秒 4-20mA输入接口 2路，可灵活配置，100欧负载 4-20mA输出接口 4路，输出内容可配置，最大带载能力800欧 开关量输入接口 4路，可灵活配置 继电器输出接口 8路，输出内容可配置，DC30V2A 通讯接口 1路232，1路485（支持 Modbus协议） 电源/功率 220+20% VAC / 100W 预热时间 无需 4.5.1.1氧含量 仪器：氧化锆分析模块 仪器型号：Zr-100M 测量原理：氧化锆氧分析 测量范围：025% 测量精度：土 2% 输入电压：220VAC 输出电流：420mA 4.6工控机软件 工控机软件可通过 485接口采集浓度数据，并实现折算、

10、存储、汇总、报表输出、向数采仪发送数据 等功能。 工控机软件要求安装到运行 Window XP的PC或工控机上。 对于比较简单的应用，例如脱硫效率监测，上位机也是可以不需要的，分析仪可以将数据直接通过 4-20mA或485发送的DCS，同时分析仪HMI具有较强大的数据存储能力，可以保存历史数据达 1年（每 分钟1个数据），通过串口命令，可以随时将历史数据读出。 下图是工控机主界面： 工控机软件详细的说明请参考上位机软件操作手册 4.7系统配置 名称 规格和型号 单位 数量 备注 气态污染物监测子系统 机柜式体分析仪 GA-5000 套 1 NH3、 NOx、 O2 预处理系统 套 1 恒功率伴

11、热管（30米） PHT 根 30米 数据采集和处理子系统 工控机 台 1 校准子系统 减压阀 个 2 铜减压阀 标准气体（NO ） 8L，浓度根据量 程定制 瓶 1 标准气体（高纯氮） 8L 瓶 1 标准气体（NH3） 8L，浓度根据量 程定制 瓶 1 其他 工程配件 套 1 包括连接探头与预处理系统之间的电缆 资料 套 1 备品备件 套 1 包括探头过滤器滤芯 1个，预处理过滤器 滤芯1套等 5软件介绍 5.1功能简介 1、 实时气体浓度测量（NH3、NO、02），测量结果可通过 4-20mA或RS485/232输出； 2、实现自动或手动调零或量程校准，与此同时，对探头过滤器进行脉动反吹；

12、3、 实现自动或手动反吹（通过手动预调零可以实现手动反吹），反吹采用脉动方式； 4、 分析仪提供强大的配置功能，可以通过界面或RS485/232接口实现远程光谱获取、分析仪各种电磁阀 控制、分析仪状态信息获取、分析仪配置等； 5、系统启动和关机前的探头、气体室的自动吹扫保护； 6、实现光源能量自动检测和调节，如果发现能量过低，切换到故障状态，所有阀门关闭，对分析仪进行 保护； 7、 自动温度限检测，一旦出现温控不准，切换到维护/故障状态，所有阀门关闭，对分析仪进行保护； 2、自动反吹定时时间到； 3、手动校准； 进入此状态后，反吹切换阀（球阀）切换到反吹状态，此时流路被分割为两路，一路为反吹气

13、路，另 一路为校准气路。 反吹气路中，分析仪控制反吹阀进行脉动反吹，如图： 反吹切换阀时序 反吹阀时序， 实现脉动反吹 校准气路中，以调零为例，调零电磁阀开启，在采样泵的作用下，空气抽入气体室，从而实现NH3 和NO的调零以及 02的量程校准。 预校准/反吹状态： 一旦用户在界面上触发预校准（含预调零和量程预校准），则分析仪切换到预校准/反吹状态，对于预 调零，空气被抽入，同时启动脉动反吹，界面上提供确认校准按钮，按下后进入校准/反吹状态。 如果用户打算关机，要求首先通过选择预调零进入此状态，等待10分钟左右，将探头温控器的温度 调节下来，等待一小时后关闭电源。 如果用户打算手动反吹，则也可以

14、选择预调零来实现。 5.3界面操作 5.3.1按键说明 本系统采用液晶显示屏和薄膜按键，薄膜按键操作界面如下: 薄膜按键图 按键定义如下: 表1.2按键定义 按键 定义 ZERO 调零快捷键 模式键，进入分析仪设置状态 SPAN 量程校准快捷键 ENTER 确认键 ESC 取消键或退出键 上移键 J 下移键 J 左移键 右移键 532主界面与其他界面的关系 分析仪上电后，HMI初始化后进入主界面如下图，主界面与其他界面之间的关系也在下图中说明: f ZERO | ESC rm f ZERO | 量程校准设置 SPAN SPAN ESC ESC 零点校准 零点校准 量程校准 量程校准 rm 调零设置 校准设置 I/O设置 I/O测试 系统设置 查询 高级设置 自动校准周期设置 4-20mA输出测试 继电器输出测试 气体室温度压力查询 零点/校准系数查看 报警查询 继电器输出设置 数字量输入设置 4-20mA输出设置 单位设置 通讯设置 报警设置 系统时间设置 仪表当前量程设置 I光谱能量上下