烟气培训蓝盾光电子有限公司课件

祝大家新春快乐！新年卡YDZX-01型排放连续监测系统（CEMS）培训新年卡蓝盾光电子有限公司环境仪器厂鲁爱昕2006年春节主要内容

CEMS相关介绍

YDZX-01型CEMS讲解

CEMS安装日常操作维护其它讨论及答疑

CEMS相关介绍CEMS组成和描述

烟气CEMS由颗粒物CEMS和/或气态污染物CEMS（含O2或CO2）、烟气参数测定子系统组成。通过采样方式或非采样方式，测定烟气中的污染物浓度，同时测定烟气的温度、压力、流速或流量、烟气的含氧量，烟气的含水分量（或输入烟气含水量）；计算烟气污染物排放率、排放量；显示和打印各种参数、图表并通过数据、图文传输系统传输至管理部门。

CEMS相关介绍烟气排放连续监测系统示意图

CEMS相关介绍连续排放监测简要发展过程

CEMS相关介绍各种监测技术的介绍

抽取式（稀释法）使用一个稀释探头，用零气将烟气按照一定比例进行稀释混合，稀释后的烟气通过采样管送入分析仪。由于对烟气进行了大比例的稀释（如稀释比100:1）并利用在探头顶端两个热管口产生压降，因此气体的露点降低了，解决了气体到分析仪的传输问题。但是这种方法技术难点在于稀释比的控制，稀释探头的设计生产难度大，一般都采用进口。目前国内厂家自己设计生产的稀释探头都存在不少问题。采用这种技术的厂家有美国热电子、MonitorLabs等。

CEMS相关介绍各种监测技术的介绍

直接测量法

由直接在烟道或管道中测量的传感器或发射一束光穿过烟道，利用烟气的特征吸收光谱进行分析测量。现场监测系统的出现，使系统的结构变得更为简单、紧凑，不需用标准气体去标定仪器。这是连续排放监测最现代化的方法，也是目前最具代表性和最准确的气体和颗粒物分析仪。不需要任何抽取探头或采样系统，能够提供沿着整个测量路径的烟气和烟尘组份（从烟道的一边到另一边）更高的可靠性、准确性和更具代表性的测量。国外的代表厂家有SICK/MAIHAK、OLDHANM等。

点测量CEMS在烟道或管道断面某一点上或沿着等于或小于断面直径10%的路径上测定的CEMS。线测量CEMS在沿着大于烟道或管道断面直径10%的路径上测定的CEMS。

CEMS相关介绍名词解释

CEMS相关介绍一拖二系统示意图

CEMS相关介绍测量方式电化学法红外吸收法紫外吸收法紫外荧光法采样方式直接抽取方式直接抽取方式直接测量方式稀释抽取方式寿命1年10年10年10年光源寿命3~5年不小于1年3~12个月优点体积小，价格低可测量多种气体可测量多种气体，精度不受水气、烟尘的影响灵敏度高缺点电化学传感器漂移严重，气体之间的干扰严重有时无法排除对除水的要求高需要定期清洁镜片价格高，光源寿命短，只能测量SO2气体年运行费用5万元5万元1万8~10万几种气态污染物测量方法的比较

CEMS相关介绍表二：烟气采样方法的比较取样方法直接抽取法稀释法直接测量法测量过程烟气被除尘，通过加热保温的采样管，再经过细除尘、除湿后，进入导气管等预处理设施，最后进入测量仪器用稀释气体在探头内与烟气按照一定比例进行稀释混合，稀释后的烟气经管道送入分析仪器。将一束光直接照射到烟道气体中，利用烟气的特征吸收光谱进行分析测量优点多为干基，也有湿基无需加热管线，气体无需冷却简单，无需管线，响应时间快，湿基测量缺点维护量大，易堵易腐蚀；管线长，怕漏，反应较慢；在开炉和停炉时易堵技术复杂；管线长，反应较慢，怕漏；稀释比控制不好，影响测量精度；在开炉和停炉时易堵需要定期清洁镜片运行效果在国外烟尘浓度很低的情况下，可以使用三个月左右，在国内情况下，需要经常清理过滤器。运行效果较好，维护复杂，费用高运行效果较好，在火力发电等典型应用场合，需3~6个月清洁一次镜片单光程颗粒物监测仪器

烟尘颗粒物监测技术

烟尘颗粒物监测技术

双光程颗粒物监测仪

烟尘颗粒物监测技术

原理：将一光束设入烟道，光束与烟尘颗粒相互作用产生散射，散射光的强弱与总散射截面成正比，当烟尘浓度升高时烟尘的总散射截面增大，散射光增强，通过测量散射光的强弱，即可得到烟尘颗粒物的浓度。散射光颗粒物监测仪

原理：β射线作为辐射源，C14原子核在发生β衰变时，放出β粒子。β粒子是一种快速带电粒子，它的穿透能力很强，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。当吸收物质的厚度比β粒子的射程小很多时，β射线在物质中的透过强度可用下式表达

烟尘颗粒物监测技术

β射线法颗粒物监测仪器

烟尘颗粒物监测技术

其它颗粒物监测仪器

电荷法颗粒物监测仪（交、直流）光闪烁法颗粒物监测仪烟尘颗粒物监测技术

每种颗粒物监测技术的优缺点及应用场合？

烟气参数的测量

氧化锆氧含量监测仪器

烟气参数的测量

磁风式氧含量监测仪器

O2的磁风法测试是利用氧更易于被磁化这一特性而设计的。将加热元件插入用于测定和比较的小室，在测定室附加强磁场。在测定室，样气中的O2被磁场磁化，通过加热元件加热后，磁化率变小，从而产生气体的连续流（磁风）。产生的磁风强度与O2浓度成比例，并使加热元件冷却。测定室和比较室的两个加热元件与固定阻抗形成电桥，由磁风强弱造成加热元件的阻抗变化，形成电桥的不平衡电压，通过这一不平衡电压来测定O2的浓度。

烟气参数的测量

电化学氧含量监测仪器烟气氧含量测试采用酸性电解质原电池式传感器。原电池式传感器是由两个金属电极、电解质、扩散透气膜和外壳组成，两个金属电极中Ag为工作电极，Pb为对电极。传感器工作时O2通过扩散透气膜进入传感器，在工作电极上发生如下电化学反应：

O2+4H++4e-=2H2O

同时对电极上发生氧化反应：

2Pb+2H2O=2Pb+4H++4e-

这样其总反应为：

2Pb+O2=2PbO

此电池反应所产生的电流由下式给出：

i=[(nFAD)/L]C

其中：i：传感器输出电流；n：电子反应电子数；F：法拉第常数；

A：电极有效面积；D：O2通过扩散透气膜及薄液层的扩散系数；

L：扩散层厚度；C：O2气体浓度；当传感器的结构确定后，在一定温度下，n、F、A、D、L均为常数，则

K=nFAD/L

得出：i=KC

即传感器输出电流与O2气体浓度成正比关系，测量此电流即可定量O2。传感器工作中，通过I/V转换器，使其输出成为电压信号，即：

V(mV)=KC烟气流速的测量烟气流速的测量

S型皮托管烟气流速监测仪器阿里巴(Averaging)皮托管烟气流速监测仪器超声波法烟气流速监测仪器热平衡式烟气流速监测仪器靶式流量计法烟气流速监测仪器S型皮托管烟气流速监测仪器烟气流速的测量阿里巴(Averaging)皮托管烟气流速监测仪器阿里巴(Averaging)皮托管是在一根管上开出多个孔，在一个位置安装的皮托管可以监测相当于系列S型皮托管不同位置的烟道动压测量数据供流速、流量测量计算。可向多个传感器提供不同截面的不同动压，可以方便的计算出烟道截面的平均流速。

烟气流速的测量超声波法烟气流速监测仪器烟气流速的测量在流体中设置两个超声波传感器，他们即可发射超声波又可以接收超声波，一个装在管管道的上游，一个装在下游，其距离为L。如设顺流方向的传输时间为t1，逆流方向的传输时间为t2，流体静止时的超声波传输速度为c，流体流动速度为v，则t1=L/(c+v)；t2=L/(c-v)一般说来，、流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度，则超声波的传输时间差为Δt=t2-t1=2Lv/(c2-v2)可以求出流体的流速为v=c2Δt/2L实际应用中两个超声波传感器呈夹角相对安装，此时的超声波的传输时间由下式确t1=(D/cosθ)/(c+vsinθ)；t2=(D/cosθ)/(c-sinθ)热平衡式烟气流速监测仪器烟气流速的测量采用热扩散原理，其典型传感元件包括两个热电阻（铂RTD），一个是速度传感器，一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当这两个RTD被置于介质中时，其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定的温差，另一个温度传感器用于感应介质温度。流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件的热传递量来计算的。气体速率增加，传感器传递给介质的热量增多，因此需要供给更多的功率，而电子单元加热RTD的功率与质量流量成一定的对应关系靶式流量计法烟气流速监测仪器烟气流速的测量每种流速监测技术的优缺点及应用场合？烟气流速的测量YDZX-01型CEM系统

烟气排放连续监测系统（CEMS)采用国家环保总局及美国环境保护组织（USEPA）推荐的紫外差分吸收光谱法测量污染物气体浓度，其结果不受光强、烟尘、水汽的影响。系统具有运行维护费用低、稳定可靠、测量准确、无人值守等特点。本项目是我公司重点建设项目，利用中央财政预算内国债专项资金900万元，总投资3500万元，实施烟气在线监测系统产业化。概述CEM系统CEM系统介绍

本系统通过现场采样方式，测定烟气中污染物浓度，同时测量烟气温度、压力、流速、含氧量等参数，送至数据采集和处理系统计算出烟气污染物排放率、排放量，显示和打印各种参数、图表并通过数据传输系统分别传输至企业管理部门和环境管理部门。污染物（SO2、NOx、烟尘）测量系统烟气参数测量系统数据采集和处理系统CEM系统主要组成CEM系统CEM系统CEM系统组成图CEMS主体设备烟气在线监测仪监测仪主要包括：光学系统、机械结构、电子学测量和控制系统污染物测量系统分体式柜式/整体式监测仪连接示意图污染物测量系统内置式外置式两种方式的优缺点？污染物测量系统监测仪工作原理污染物测量系统监测仪光路图污染物测量系统空气净化导流系统1、电源转接板功能：电源转接及加热控制输出主要器件：R型变压器（输出15VAC两组，10VAC一组电压），固态继电器（两只，用5VDC控制，分别控制两块加热板工作），保险丝等（注意：保险丝的接触不良会造成电源故障）

怎样检查R型变压器和固态继电器是否有故障？监测仪电路及关键器件2、电源板功能：提供电路所需的各种电源（+24V除外），有12VDC，5VDC，±15VDC以及24VDC，其中12VDC，±15VDC都是经过整流滤波后形成的，5VDC是由12VDC经过开关模块MAX724后产生的。12VDC提供给MAX724、步进电机、两只散热风扇工作，±15VDC供给CCD作为信号放大用电源，5VDC为集成电路以及CCD电路供电。

5V或±15V电压过低会造成什么后果？CCD显示信号波形异常与那组电压有关？监测仪电路及关键器件3、开关电源功能：提供给氘灯板工作的电源

在设备工作时氘灯板指示灯如果不亮，可能是什么原因？监测仪电路及关键器件监测仪电路及关键器件氘灯点亮指示电路（原有的设计）开关电源输出调为（26±0.5）V，经过取样电阻的压降后，应满足24V±10%。取样电阻的电压作为氘灯是否点亮的指示信号用，氘灯点亮后，R200上会有较大的电流流过，这样光藕工作，才会使后续电路信号发生变化。监测仪电路及关键器件氘灯点亮指示电路（最新设计）氘灯板自带点亮信号，无需取样电阻，这时的开关电源电压应为24V±10%4、氘灯控制板和氘灯板氘灯控制板主要是氘灯工作状态指示，灯亮时指示灯亮。氘灯板控制氘灯工作，一般通电后30秒氘灯点亮。目前有两种氘灯板：M7628-2510和M7628-1070有那些情况会造成氘灯点不亮？监测仪电路及关键器件氘灯板技术参数监测仪电路及关键器件氘灯板引脚接线及外型尺寸监测仪电路及关键器件5、CUP控制板和CPU板功能：控制整个光学系统的正常工作，电机转动、加热、CCD信号采集、与工控机通讯等。加热指示等亮时，相应的加热板在工作。有那些情况会造成单片机复位？复位时有那些表现？监测仪电路及关键器件6、总线板功能：各电路板之间的连接。安装时注意连接是否松动或针脚是否变形甚至折断监测仪电路及关键器件7、氘灯功能：作为信号分析的光源。L6310：2000小时，使用M7628-1070氘灯板；L6565：4000小时，使用M7628-2510氘灯板；监测仪电路及关键器件氘灯引脚及尺寸监测仪电路及关键器件不同氘灯的寿命特性曲线监测仪电路及关键器件8、CCD功能：将光信号转换为电信号的装置。主要指标：512像元，像素0.1035nm。监测仪每次采集的谱线宽度是多少？监测仪电路及关键器件CCD引脚定义及功能监测仪电路及关键器件9、步进电机电机0：靠近氘灯一侧，目前已经没有实际作用电机1：靠近前窗镜一侧，主要有背景（Background）、灯信号（Light）和外光信号（Signal）三种位置状态电机是怎样实现定位的？如果电机不能定位，应从哪些方面排除？监测仪电路及关键器件10、加热板和固态继电器由CPU自动控制固态继电器的通、断来实现加热板的通风断电，从而实现对光谱仪和光学头部实现自动控温。并且加热时是脉冲方式的，而不是连续的。如果Heat0和Heat1的接线互换位置，会出现什么情况？监测仪电路及关键器件烟气在线监测仪的技术特点：一台设备可同时测量多种烟气成分；光栅光谱仪分光，二极管阵列PDA为光谱采样器，省去了用光点倍增管的光谱扫描机构，使系统更稳定，测量更精确；光谱采样在烟道中，省去了复杂的抽气和标定过程，实现了实时连续监测；气体浓度计算中应用光学差分吸收技术，可消除烟尘、水汽及光源幅度慢变化对测量结果的影响；空气吹扫装置保证烟道内光学元件不被烟气污染，延长了维护周期，其高了测量精度。特有的技术和设计，保证了系统几乎没有零点漂移。污染物测量系统污染物测量系统烟气在线监测仪的技术指标：检测项目量程零点漂移量程漂移线性SO22000ppm≤±1.0%F.S.≤±2.5%F.S.≤±5.0%F.S.NOx2000ppm≤±1.0%F.S.≤±2.5%F.S.≤±5.0%F.S.烟尘1000mg/m3≤±2.0%F.S.≤±5.0%F.S.相关性≥0.90传感器核心元件是用稳定氧化锆固体电解质材料制作而成的氧化锆管，在600℃以上的温度时，它具有良好的氧离子导电性。在锆管封闭端两侧涂覆多孔铂电极，当锆管两侧的氧浓度不同时，高浓度侧的氧分子获得铂电极上的自由电子，以离子的形式通过氧化锆离子导体到达低浓度侧，通过铂电极释放出电子，变成氧气释放出来。这样两侧产生一氧浓差电势，形成一个电池。烟气参数测量系统氧化锆氧量分析仪传感器结构原理示意图根据原理，那些情况会导致氧量测量结果不准确？烟气参数测量系统烟气参数测量系统氧分析仪常见故障分析氧量偏高/偏低加热温度不对其它故障速度场系数：烟道或管道断面排气平均流速与相同时间区间同一断面或非同一断面某一固定点的平均流速的比值。动压：单位体积气体所具有的动能，是使气体流动的压力，由于动压仅作用于气体流动的方向，动压恒为正值；静压：单位体积气体所具有的势能，它表现为气体在各个方向上作用与管壁的压力，管道内气体的压力比大气压大时，静压为正，反之为负；全压：动压和静压的代数和，是气体在管道中流动时具有的总能量。全压和静压为相对压力，有正有负；烟气参数测量系统名词解释烟气参数测量系统烟气流速测量仪烟气流速测量仪特点烟气参数测量系统测量精度高，稳定性好，可长期连续工作。具备自动反吹系统，可定时清理落入皮托管上的灰尘。关键气路系统及传感器均选用优质进口部件，可靠性高。在线监测仪器内部重要器件工作状况，具备自我诊断功能，并输出电流信号提示。烟气参数测量系统流速监测仪常见故障分析流速偏高/偏低温度异常其它故障数据采集和处理系统数据采集和处理系统

本系统是用一台通用的工业控制计算机为硬件平台，安装一套专用的数据分析软件，是CEM系统的控制中心，主要完成各种数据的采集、存储、分析、无效数据识别及CEMS日常运行的控制等功能。可计算污染物的排放量，并具有系统管理、自检、数据处理、实时数据显示、存储、历史数据查询、数据报表生成、系统异常自启动、系统故障诊断和报警等功能，同时通过专用数据线或公用电话线，管理人员和环保管理部门可以随时得到现场数据报告和设备工作状态报告，实现远程无人值守。烟尘在线监测仪后散射式烟尘在线监测仪光路示意图烟尘在线监测仪LGC-01烟尘在线监测仪外观烟尘在线监测仪带污染自动修正装置，保证镜片污染时不影响测量结果小型、轻量、便于运输和安装。采用调制光源，仪器只对接收到的调制光有响应，其它杂散光对仪器测量结果没有影响。单侧安装，不需要在烟囱/烟道壁的对面安装任何部件，安装费用低，无须准直。仪器本身带有内部零点和参考校准装置，自动校正仪器零点和量程漂移。后散射式烟尘在线监测仪主要特点现场安装（参见安装作业指导书）1、安装点位的选择（尽量选在气流平稳的位置，背阳面，而且要考虑到设备安装和日常维护的便利）2、安装平台的要求3、电源检查，要求供电电压220V±10%4、安装（注意接线的正确和设备摆放的合理性和美观，布线合理，不要拖泥带水）CEMS安装要求CEMS安装要求设备安装位置的选取

锅炉除尘器后烟道，气流比较平稳的区域，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。安装位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍直径，和距上述部件上游方向不小于2倍直径处。对矩形烟道，其当量直径D=2AB/（A+B），式中A、B为边长。如果不能达到这样的条件，那么未开口的距离可被采样管分开以下比率：距离入口2/3，距离出口1/3。CEMS安装要求CEMS安装要求设备安装平台和设备房

CEMS安装要求设备安装现场外景

CEMS安装要求设备安装现场内景

使用方提供至现场的设备电源：交流380V，三相四线，每相电流10A。要求长期供电不中断；使用方提供一路外线可直接拨入的电话线（环保局远程监控用）；使用方提供至现场的可靠接地线。CEMS安装要求其它要求

软件介绍实时数据

软件介绍用户登录

软件介绍系统调试

每条谱线的意义及各项操作？SO2：谱线从216nm—224nmNO：谱线从212—227（215、226两个吸收峰）SO2吸收饱和时的谱线：软件介绍怎样判断SO2浓度超过测量范围？怎样解决？软件介绍数据管理

软件介绍事件记录系统自检过程及各提示的意义？软件介绍系统参数每项参数的意义及正确设置？远程监控软件介绍实时数据显示参数定义远程监控软件介绍标准干浓度：即标准状态下的干烟气浓度，是指在温度273K，压力101325Pa条件下不含水气的烟气浓度，排放总量的统计就是以标准干浓度为基础统计的；单位换算SO2:1ppm=2.86mg/m3（64/22.4）NOX：1ppm=2.05mg/m3（46/22.4）折算浓度：标准干参数在考虑空气过量系数后得出的参数，是判断污染源是否超标就是以折算浓度为依据的。折算浓度的计算远程监控软件介绍数据查询统计远程监控软件介绍CEMS新增功能根据客户需求，增加了GPRS无线传输方式，真正实现对污染源的实时在线监测，环境主管部门可以随时随地了解污染源的排放情况。加郑州无线图片仪器维护现场巡视

检查完整性（现场设备是否缺少）；检查损坏（设备有无明显损坏，设备工作是否正常，尤其是检查电源是否跳闸、风机工作是否正常）；检查环境条件（设备是否淋雨等）。

仪器维护设备清洁

经常打扫现场，保持设备外观清洁；每三个月清洁主设备探头和角反射器表面的灰尘；每两个月清洗/更换空气过滤器等；每半年检查一次压缩机并放空冷凝水；定期的清洁工作根据现场的实际情况不同，周期会有所不同。

仪器维护仪器故障及处理

故障现象可能的原因对应的解决办法素质要求通讯不通，在工控机上表现为出现“timeout”提示，自检无法完成工控机串口故障BIOS中COM1、COM2设置颠倒，重新设置掌握BIOS中相应参数设置串口损坏，需换其他串口或更换主板串口线连接问题直接测量连接工控机和单片机的串口线是否导通，检查虚焊或断开处重新焊接对基本工具能熟练应用单片机芯片坏CPU板指示灯状态不正常，需重新更换芯片熟悉指示灯的意义及正常状态监测仪电源故障检查主机电源板各指示灯，各电源供电是否正常，找出故障所在（保险丝、变压器、接触不良、供电不正常等）并恢复掌握各电压正常范围其它故障在自检过程中，可能氘灯点不亮或电机不能定位等原因造成工控机接收不到反馈信号掌握工控机自检的过程仪器故障及处理

仪器维护单片机冷复位振动造成电路板或电源保险丝或其它部位接触不好检查电路板、接线、接插件接触是否良好，插针是否损坏或松脱，并确保接触良好；保险丝与座接触是否良好，如松动需将保险丝座重新压紧，必要时更换保险丝座具备基本的电子学和电磁学知识，能熟练应用万用表、烙铁等各种常用工具接插件氧化造成接触不好更换接插件CCD未连接牢靠或CCD故障重新连接CCD，或更换新的CCD电源质量不好确定电源电压是否正常，此相电源上是否有大功率感性负荷如大功率电机等。换成质量好的一相电源现场静电干扰现场可能是静电除尘，所有设备需可靠接地仪器维护仪器故障及处理

出现光强弱提示，测量值为零烟尘浓度太高（开炉或停炉时）积累现场经验，了解各种工况探头角反射镜或前窗镜受污氘灯老化或氘灯透镜污染清洁角反射镜或前窗镜更换氘灯或清洁透镜镜头清洁注意氘灯型号光学系统温度过高，CCD噪声大打开空调降温室温超过25℃时应打开空调，一般设置为制冷状态，温度设为25℃。系统判断光强弱的依据是什么？灯老化或灯透镜污染一定会造成光强弱提示吗？

仪器维护仪器故障及处理

测量值为零或恒定不变灯熄灭灯老化，不能点亮，更换对灯的控制、工作过程有了解24V电源坏或其保险丝熔断，更换氘灯板坏或其保险丝熔断，更换现场测量值超过了仪器设置的量程检查“系统设置”中相关参数是否设置太低调整参数设置理解“参数设置”中各参数的意义排放源停运根据现场情况合理设置停运值仪器维护仪器故障及处理

流速显示为零或误差较大皮托管嘴堵塞清理皮托管掌握皮托管的工作原理和工作过程气路漏气检查气路并更换破损的气管传感器故障更换传感器电磁阀故障吹扫时阀没有动作，造成零点校准时的实际零点不对，更换电磁阀仪器维护仪器故障及处理

拨号无应答现场停电恢复供电电话线接触不好或线路故障可检查电话线两端电压，正常为40V左右。检查线路MODEM故障MODEM接触不好重插，或更换工控机死机重新启动工控机仪器维护仪器故障及处理

氧量显示偏高仪器长期未校验取出探头在空气中校验取样处有漏风堵住漏风处标气孔密封不严密封标气孔风机故障风机坏或者风机信号故障更换风机或者检查风机信号接线仪器维护仪器故障及处理

工控机故障无视