污染源在线监测系统郭炜学习教案

1、会计学1污染源在线污染源在线(zi xin)监测系统郭炜监测系统郭炜第一页，共71页。CEMS 国内现状国内现状1CEMS系统组成系统组成2CEMS系统工作原理介绍系统工作原理介绍3CEMS系统在发电厂应用系统在发电厂应用4CEMS系统系统(xtng)运行管运行管理理5第1页/共70页第二页，共71页。第2页/共70页第三页，共71页。 第一第一(dy)部分部分 CEMS国内现状国内现状第3页/共70页第四页，共71页。2004年中国环境统计年鉴数据显示，年中国环境统计年鉴数据显示，全国重点调查统计工业企业全国重点调查统计工业企业70462家家污水重点排放污水重点排放(pi fn)单位单位 6

2、9543家家 废气重点废气重点(zhngdin)排放单位排放单位 69522家家 第4页/共70页第五页，共71页。 安装安装(nzhung)数量数量第5页/共70页第六页，共71页。 安装安装(nzhung)地区分布地区分布12%32%186台台486台台100%844台台56%西部西部东部东部(dn b)中部中部全国全国1516台台仪器烟尘黑匣子SO2粉尘CO氮氧数量5281255785233200第6页/共70页第七页，共71页。 生产生产(shngchn)企业企业注：仅为生产CEMSde企业(qy)，未包含各地区经销商和提供运营服务的企业(qy)。第7页/共70页第八页，共71页。 各

3、企业各企业(qy)采用的技术采用的技术第8页/共70页第九页，共71页。 “十五十五”、“十一五十一五”规划，推规划，推动了动了CEMS产业的由小到大的产业的由小到大的逐渐逐渐(zhjin)发展。发展。企业参差不齐，少数企业参差不齐，少数(shosh)企业规模增加，有些企企业规模增加，有些企业仍然不能发展。业仍然不能发展。产值逐年翻番，业绩增长迅速。产值逐年翻番，业绩增长迅速。从业企业数量在不断增多从业企业数量在不断增多.，从业人员的数量和素质都有较大提高。，从业人员的数量和素质都有较大提高。第9页/共70页第十页，共71页。第10页/共70页第十一页，共71页。第11页/共70页第十二页，共

4、71页。第12页/共70页第十三页，共71页。发电厂烟道气体监测系统汽轮机发电机烟道脱硫设备烟道脱氮设备电除尘器烟道出口锅炉Gypsum水变压器引入口排水口 水处理油库过滤墙NOx/O2 分析单元SO2 分析单元NOx/SO2/O2 分析单元CO 分细单元O2 分析单元烟尘分析单元多参数监测单元第13页/共70页第十四页，共71页。第14页/共70页第十五页，共71页。第15页/共70页第十六页，共71页。颗粒物排放浓度监测子系统颗粒物排放浓度监测子系统 ：特点：特点：光学分析方法光学分析方法直接测量（不采样）直接测量（不采样）工作工作(gngzu)原理：原理：光透射法光透射法后散射法后散射法

5、第16页/共70页第十七页，共71页。光透射光透射(tu sh)法颗粒物监测仪法颗粒物监测仪第17页/共70页第十八页，共71页。Chuan 传感器传感器传感器光源光源排放源排放源控制单元控制单元后散射后散射(snsh)法颗粒物监测仪法颗粒物监测仪第18页/共70页第十九页，共71页。 采样方式采样方式 分析方法分析方法直接抽取系统直接抽取系统稀释抽取系统稀释抽取系统直接测量系统直接测量系统（插入式）（插入式）红外光吸收原理红外光吸收原理SO2，NOx，CO，CO2紫外光吸收原理紫外光吸收原理SO2，NOx，SO2，NOx紫外荧光原理紫外荧光原理SO2化学发光原理化学发光原理NOx电化学原理电

6、化学原理NOx第19页/共70页第二十页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系统污染物测量子系统：直接抽取直接抽取(chu q)系统：系统：加热采样探头加热采样探头加热传输管线加热传输管线样气预处理系统样气预处理系统分析测量单元分析测量单元数据运算、输出数据运算、输出标定控制系统标定控制系统烟气分析主机烟气分析主机第20页/共70页第二十一页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系统污染物测量子系统：直接抽取直接抽取(chu q)系统系统第21页/共70页第二十二页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系统污染物测量子系统：直接抽取系统（采样直接抽取系统（采样(ci yn)探头）

7、探头）第22页/共70页第二十三页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系污染物测量子系统：统：直接直接(zhji)抽取系统抽取系统 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第23页/共70页第二十四页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系统污染物测量子系统：直接直接(zhji)抽取系抽取系统：统：特点：特点： 红外红外/紫外光吸收测量分析单元紫外光吸收测量分析单元; 一个分析单元可同时测量一个分析单元可同时测量SO2、NOx、 CO2、CO； 可将测氧（可将测氧（O2）单元与红外单元共同置于同一分析仪内；）单元与红外

8、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测量数据为标准状态下的干态烟气数值 ，数据直观；，数据直观； 样气传输采用加热管线；样气传输采用加热管线； 样气冷却除湿；样气冷却除湿； 三级脱水装置；三级脱水装置； 干扰补偿；干扰补偿；第24页/共70页第二十五页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系污染物测量子系统：统：稀释稀释(xsh)抽取抽取系统：系统：稀释采样探头稀释采样探头传输管线传输管线样气预处理系统样气预处理系统SO2分析测量单元分析测量单元数据运算、输出数据运算、输出标定控制系统标定控制系统烟气分析主机烟气分析主机仪表气控制单元仪表气控制单元NOx分析测量单

9、元分析测量单元第25页/共70页第二十六页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系污染物测量子系统：统：稀释稀释(xsh)抽取抽取系统：系统：第26页/共70页第二十七页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系统污染物测量子系统：稀释抽取系统（采样稀释抽取系统（采样(ci yn)探探头）：头）：第27页/共70页第二十八页，共71页。气态气态(qti)污染物测量子系污染物测量子系统：统：稀释抽取稀释抽取(chu q)系统：系统：特点：特点： 紫外荧光测量紫外荧光测量SO2，化学发光测量，化学发光测量NOx; 需要多个分析单元组合；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

10、接测量法；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；样气传输不采用加热管线； 样气不需要冷却除湿；样气不需要冷却除湿； 探头稀释用零气需严格控制；探头稀释用零气需严格控制； 探头稀释比例需要随时校准；探头稀释比例需要随时校准；第28页/共70页第二十九页，共71页。测量项目测量项目测量原理测量原理 安装位置安装位置氧含量氧含量氧化锆法氧化锆法烟道、抽取烟道、抽取磁氧法磁氧法直接抽取采样直接抽取采样原电池法原电池法直接抽取采样直接抽取采样流速流速皮托管差压法皮托管差压法插入式插入式

11、热线法热线法插入式插入式超声波法超声波法对穿式对穿式湿度湿度电容法电容法插入式插入式干湿氧法干湿氧法烟道和抽取烟道和抽取烟气烟气(yn q)参数测量子系统参数测量子系统：第29页/共70页第三十页，共71页。烟气参数烟气参数(cnsh)测量子系统测量子系统：含氧量：含氧量：氧化锆法氧化锆法第30页/共70页第三十一页，共71页。烟气参数烟气参数(cnsh)测量子系测量子系统：统：含氧量：含氧量：磁压法磁压法第31页/共70页第三十二页，共71页。数据采集数据采集(cij)与处理子系统与处理子系统：采集各测量子系统的数据和状态参数；采集各测量子系统的数据和状态参数；对数据进行显示、计算、存储、统

12、计；对数据进行显示、计算、存储、统计；保持与环境保持与环境(hunjng)监控平台（企业）的数监控平台（企业）的数据传输；据传输；第32页/共70页第三十三页，共71页。第33页/共70页第三十四页，共71页。烟气烟气(yn q)脱硫系统：脱硫系统：脱硫系统脱硫系统(xtng)入口：入口： SO2，O2，颗粒物；，颗粒物； 脱硫系统脱硫系统(xtng)出口：出口： SO2，O2；烟气脱硝系统：烟气脱硝系统：脱硫系统入口：脱硫系统入口： NOx，O2；脱硫系统出口：脱硫系统出口： NOx，NH3，O2；环保排放监测系统：环保排放监测系统：总出口：总出口： 颗粒物，颗粒物，SO2，NOx，（，（C

13、O），），O2， 温温 度，压力，湿度，流量；度，压力，湿度，流量；第34页/共70页第三十五页，共71页。烟气烟气(yn q)脱硫系统：脱硫系统：第35页/共70页第三十六页，共71页。烟气烟气(yn q)脱硝系统：脱硝系统：第36页/共70页第三十七页，共71页。发电厂烟道气体(qt)监测系统汽轮机发电机烟道(yn do)脱硫设备烟道(yn do)脱硝设备电除尘器烟道出口锅炉水变压器引入口排水口 水处理油库过滤墙NOx/O2 /NH3分析单元SO2 分析单元NOx/SO2/O2 分析单元CO 分细单元O2 分析单元烟尘分析单元多参数监测单元烟尘分析单元第37页/共70页第三十八页，共71页

14、。各种测量方法在电厂脱硫脱硝系统各种测量方法在电厂脱硫脱硝系统(xtng)中的应中的应用用由于颗粒物，温度、压力、流速等测量由于颗粒物，温度、压力、流速等测量(cling)系统各厂家测量系统各厂家测量(cling)原理原理基本相同，上表仅对基本相同，上表仅对SO2，NOx，O2的测量的测量(cling)方法进行比较方法进行比较 采样方式采样方式脱硫系统脱硫系统脱硝系统脱硝系统备注备注直接抽取系统直接抽取系统80%以上以上20%稀释抽取系统稀释抽取系统较少较少较少较少直接测量系统直接测量系统（插入式）（插入式）极少极少较多较多第38页/共70页第三十九页，共71页。第39页/共70页第四十页，共

15、71页。CEMS系统工作系统工作(gngzu)流程流程系统系统(xtng)设计设计排污口整治排污口整治设备安装设备安装数据联网数据联网系统调试系统调试 安装位置 系统组成 技术参数 土建设施 预埋、预制 水、电、气施工 吊装、连接 管、线敷设连接 水、电、气连接 通电、通水、通气 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第40页/共70页第四十一页，共71页。第五部分第五部分 CEMS CEMS运行运行(ynxng)(ynxng)管理管理第41页/共70页第四十二页，共71页。定期维护定期(dngq)校验定期(dngq)校准责任主体企业、维护运营商烟气CEM

16、S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第五部分第五部分 CEMSCEMS运行管理运行管理第42页/共70页第四十三页，共71页。较稳定(wndng)54%稳定(wndng)26%不稳定(wndng)20%系统稳定性系统稳定性第五部分第五部分 CEMSCEMS运行管理运行管理第43页/共70页第四十四页，共71页。第五部分第五部分(b fen) CEMS(b fen) CEMS运行管理运行管理 采样系统故障采样系统故障(gzhng) 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直接抽取系统：1. 采样探头堵

17、塞2. 采样管路漏气3. 采样流量降低4. 除水系统效率降低5. 过滤元部件失效122345第44页/共70页第四十五页，共71页。第五第五(d w)(d w)部分部分 CEMS CEMS运行管理运行管理 采样系统故障采样系统故障(gzhng)稀释抽取系统稀释抽取系统：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1223345第45页/共70页第四十六页，共71页。第五第五(d w)(d w)部分部分 CEMS CEMS运行管理运行管理 采样系统故障采样系统故障(gzhng)直接测量系统直接测量系统：1. 镜片灰尘堆积2. 监测孔堵塞1212第46

18、页/共70页第四十七页，共71页。第五部分第五部分(b fen) CEMS(b fen) CEMS运行管理运行管理分析仪器故障：分析仪器故障：光路污染光路污染(wrn)器件寿命器件寿命成分干扰成分干扰漂移漂移量程不匹配量程不匹配标定失误标定失误第47页/共70页第四十八页，共71页。第五第五(d w)(d w)部分部分 CEMS CEMS运行管理运行管理 安装位置：安装位置： 紊流影响紊流影响 水汽大水汽大 维护维护(wih)测试方便测试方便第48页/共70页第四十九页，共71页。第五部分第五部分 CEMS CEMS运行运行(ynxng)(ynxng)管理管理计算误差：计算误差： 面积面积(m

19、in j)，直径，直径 误差放大效应误差放大效应第49页/共70页第五十页，共71页。第五部分第五部分(b fen) CEMS(b fen) CEMS运行管理运行管理数据数据(shj)联网：协议匹配，传输有效率联网：协议匹配，传输有效率人为破坏：修改参数，破坏设备，中断通讯人为破坏：修改参数，破坏设备，中断通讯链路链路第50页/共70页第五十一页，共71页。第五部分第五部分(b fen) CEMS(b fen) CEMS运行管理运行管理系统系统(xtng)设计设计系统运营维护系统运营维护人为因素人为因素CEMS系统数系统数据不能真实据不能真实反映实际工反映实际工况况.第51页/共70页第五十二

20、页，共71页。系统(xtng)设计第五部分第五部分 CEMS CEMS运行运行(ynxng)(ynxng)管管理理 采样点选择采样点选择 设备功能、结构设计设备功能、结构设计 设备防污能力设备防污能力(现场现场(xinchng)保护保护) 可靠性和维护周期可靠性和维护周期第52页/共70页第五十三页，共71页。系统(xtng)运营维护第五第五(d w)(d w)部分部分 CEMS CEMS运行管理运行管理 明确运营维护责任主体明确运营维护责任主体(zht) 加强运营维护规范加强运营维护规范 供货商供货商/运营商提供有效服务运营商提供有效服务 加强运营维护监管加强运营维护监管第53页/共70页第

21、五十四页，共71页。人为因素第五部分第五部分 CEMS CEMS运行运行(ynxng)(ynxng)管理管理 行业运营行业运营(ynyng)维护监督管理制度维护监督管理制度 在线服务人员环境保护公益心在线服务人员环境保护公益心 排污交易机制没有建立排污交易机制没有建立 政府的运营政府的运营(ynyng)补贴（设备方和第三方补贴（设备方和第三方）第54页/共70页第五十五页，共71页。第五部分第五部分 CEMS CEMS运行运行(ynxng)(ynxng)管理管理在工作中如何监督在工作中如何监督(jind)检查检查CEMS工作状况工作状况一、一、 现场现场CEMS系统核查（采样点、设备状态）系统

22、核查（采样点、设备状态）了解系统的组成和类型；了解系统的组成和类型；检查设备安装检查设备安装(nzhung)位置、安装位置、安装(nzhung)质量；质量；检查采样系统、冷却系统、反吹清洁系统、测量系统的工作状态。检查采样系统、冷却系统、反吹清洁系统、测量系统的工作状态。二、二、CEMS数据分析数据分析观察温度、压力、流速、含氧量等烟气参数与污染物浓度的变化关系；观察温度、压力、流速、含氧量等烟气参数与污染物浓度的变化关系；观察实测浓度、折算浓度、排放总量之间的变化关系；观察实测浓度、折算浓度、排放总量之间的变化关系；观察历史数据的变化趋势；观察历史数据的变化趋势；第55页/共70页第五十六页

23、，共71页。第五部分第五部分 CEMS CEMS运行运行(ynxng)(ynxng)管理管理在工作中如何监督检查在工作中如何监督检查(jinch)CEMS工作状工作状况况三、三、CEMS数据与烟气治理设施工况参数对比分析数据与烟气治理设施工况参数对比分析温度、流量、含氧量变化趋势；温度、流量、含氧量变化趋势；入口烟气数据与出口数据对比；入口烟气数据与出口数据对比；脱硫剂投放的水量、脱硫剂投放的水量、PH值、风量等参数的历史变化趋势；值、风量等参数的历史变化趋势；旁路烟道的阀门控制记录；旁路烟道的阀门控制记录；四、现场对比测试四、现场对比测试调节工况观察调节工况观察CEMS数据变化规律；数据变化

24、规律；手工便携设备现场抽测比对；手工便携设备现场抽测比对；重点不合格或超标现场技术重点不合格或超标现场技术(jsh)分析和核查；分析和核查；第56页/共70页第五十七页，共71页。第五第五(d w)(d w)部分部分 CEMS CEMS运行管理运行管理在工作中如何监督检查在工作中如何监督检查(jinch)CEMS工作状况工作状况v五、日常运营五、日常运营(ynyng)维护记录核查维护记录核查v日常巡检工作内容；日常巡检工作内容；v备件更换记录；备件更换记录；v维护工作记录；维护工作记录；v维修工作记录；维修工作记录；第57页/共70页第五十八页，共71页。第五部分第五部分(b fen) CEM

25、S(b fen) CEMS运行管理运行管理CEMS运行运行(ynxng)监督的辅助保证监督的辅助保证提高设备提高设备(shbi)运营管理的覆盖率运营管理的覆盖率完善运营管理体系完善运营管理体系提高手工监测能力提高手工监测能力改进、完善、提高现有系统功能和可靠性改进、完善、提高现有系统功能和可靠性借助其他手段，如：图像监控、边界测量、区域监测等借助其他手段，如：图像监控、边界测量、区域监测等第58页/共70页第五十九页，共71页。 图1中SO2 采样点不能在当旁路烟道有烟气流(qli)过，正确测量出真正排放的 SO2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。第59页/共70页第

26、六十页，共71页。 如果有两台以上锅炉时，图3中 SO2的采样位置不能反映全部排放(pi fn)情况，应按图4或图5方式选择安装位置。第60页/共70页第六十一页，共71页。 流速(li s)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。第61页/共70页第六十二页，共71页。 温度变化 ：通常脱硫前烟气温度在100以上，湿法脱硫后烟气温度在80 以下。如果脱硫后的温度升高，有可能是脱硫系统未能正常(zhngchng)投运，此时SO2浓度应与脱硫前相当。下图假设：脱硫前温度120 ，SO2浓度100ppm；脱硫后温度40 ，SO2浓度10pp

27、m。第62页/共70页第六十三页，共71页。 流速变化 ：通常(tngchng)流速为零时说明风机停运，可能是停炉了，SO2 应为零或很低；风机开启后，流速很快达到正常数值，此时SO2应随即升高，如果不是这样，应检查CEMS设备是否故障或其他原因。 下图假设：正常开炉时，流速为10m/s，SO2浓度100ppm。第63页/共70页第六十四页，共71页。 含氧量变化(binhu) ：锅炉燃烧要消耗氧，电厂排放烟气的氧含量通常会低于8%，随着氧含量的升高，SO2的浓度应该降低。当氧含量达到接近21%时，SO2浓度应降到接近零。下图假设：锅炉正常燃烧时，SO2浓度为100ppm。第64页/共70页第六十五页，共71页。 实测浓度与折算浓度 ：但SO2实测浓度不变时，SO2折算浓度随含氧量升高而升高。如果不是这样，说明CEMS系统在计算上存在着问题。排放量：排放量应随着SO2 折算浓度的升高而变化，如果SO2折算浓度升高而排放量