第一次报告教材

CEMS实验室一、CEMS使用条件供电电压：AC220V±20%，频率50Hz

环境温度：-40-50℃

湿度：≤90%

气压：86-106kpa

烟气温度：≤600℃

防护等级：室外部分IP65，室内部分IP52

电磁辐射：FCC

B二、采样系统烟气采样装置包括采样枪，粉尘过滤器及可调温控加热器烟气，安装在烟道取样孔上，采样气体通过伴热管输送到烟气处理单元，根据烟气的露点，采样管温度一般控制在120℃－180℃，即可保证烟气在采样管内不会结露采样探头可以定时由系统自动或手动进行反吹清扫。由于气体采样和气体输送均采用可控伴热方式，因而最大限度的避免了结露而造成的管道污染、堵塞。不锈钢和聚四氟乙烯等防腐材料的使用，使系统的抗腐蚀大大的提高样气到达机柜后，首先进入气水分离器,热样气进入后迅速降温已达到室温或接近室温，析出水分。故在其后的管路中不会结露，从而避免SO2的溶解于水而影响测量精度，然后再经超精过滤器进一步干燥、除尘后，进入分析仪三、数据处理系统（DAS）系统硬件部分：工控机，plc软件部分：CEMS烟气在线监测系统软件

远程烟气在线监测系统软件通过工控机串行通讯口与数据采集处理系统（PLC）连接，并实时从仪器上采集数据；能将采集到的数据分析处理后保存到数据库中并通过图表等形式显示；可通过计算机控制仪器设备的各种操作；可对采集到的数据进行查询、打印或转换成EXCEL表格；可将监测数据生成并打印成国家标准的数据报表五、烟气采样探头防腐蚀和防堵塞一般探头的采样腔设计都是很短的，在遇到排出的烟气温度为60-80℃并且含有大量水雾（滴）时，烟气通过取样管接触到过滤器时烟气中的水雾不能完全气化，就会大量凝结，形成凝结水，同时酸性气体就会融于凝结水，形成酸水，从而对探头造成腐蚀；另一方面烟气中含有大量的细烟尘，在过滤器上遇到水后就形成水泥混合物，形成坚固的凝结物质，附着在过滤器上，反吹是很难吹掉的，造成过滤器的堵塞。六、气态污染物（二氧化硫、氮氧化物等）的测量方法完全抽取法采用红外光谱吸收原理、紫外光谱吸收原理，需要复杂的采样系统和烟气预处理系统

价格适中、应用广泛。稀释法采用紫外荧光法测SO2，化学发光法测NOx，特点是稀释气体品质和稀释比影响测量精度而且价格昂贵直接测量法分析方法是紫外差分吸收光谱法（DOAS）

取样方法二氧化硫氮氧化物稀释取样法紫外荧光化学发光直接抽取法非分散红外非分散红外非分散紫外定电位电解定电位电解直接测量法DOAS

DOAS

紫外吸收1、紫外荧光法SO2分析仪原理烟气样气进入仪器的反应室，在190nm～230nm的紫外光照射下，生成激发态的SO*2。激发态的SO*2主要通过荧光过程回到基态，其发射的荧光强度与SO*2的浓度成正比。利用光电倍增管接收荧光，即可得到待测样气中的SO2浓度。2、化学发光法NOx分析仪

原理化合物吸收化学能后，被激发到激发态，在由激发态返回至基态时，以光量子的形式释放能量。通过测量化学发光强度对物质进行分析测定。由若干方法可以对NOx进行化学发光测定，最广泛使用的是臭氧的发光反应3、直接抽取法气体分析原理

非分散红外法：含有2个或2个以上不同原子的分子，它们在红外光区有特征吸收。可测SO2、NO，通过内置转化器可将NO2转化为NO，得到NOX。转化器温度在190℃左右，转化率不低于90%，当烟气中NO2浓度低于NOX浓度的5%，可不转化。非分散紫外法定电位电解法七、烟气参数CMS含氧量的测量方法主要有氧化锆分析仪、顺磁氧分析仪、化学电池分析仪。目前应用较多的是氧化锆分析仪。氧化锆分析仪在电解质中，由于化学电位不同，电流将在电解质或含有不同浓度的化合物种类的气体之间流动。直接测量，快速响应；非常精确可靠地测量氧；低成本；计算干基浓度时，需要测量湿度。顺磁氧分析仪利用氧气的顺磁性测量含氧量。需抽取系统，进入分析仪前除去水分和颗粒物等；非常精确可靠地测量。化学电池分析仪利用电化学燃料电池产生的电流正比于样品中的含氧量。一般用于便携式非在线测量。平均寿命12个月7.1、氧含量分析方法1、氧化锆法利用ZrO2在高温（600℃）时的电解催化作用，形成烟气一侧的电极和与含有O2的参考气体（通常为空气）接触的参考电极产生电位的不同，从而测量出烟气中氧气浓度。探头使用寿命：1～2年。测量的是湿基氧的浓度氧化锆法7.2、磁氧法2、磁氧法：顺磁性：分子通过磁场时，不是被吸引就是被排斥。被吸引时是顺磁性的，被排斥时是反磁性的。大多数材料是反磁性的，少数是顺磁的，氧分子是顺磁性的。利用氧气的顺磁性的特性测量O2浓度。顺磁氧分析仪没有电特性的消耗，无须定期更换传感器或校准，维护成本低，寿命长。测量的是干基氧的浓度磁氧法7.3、原电池法3、原电池法电化学传感器原理。使用寿命约6-18个月，多用于便携烟气分析流速的测量方法皮托管差压法通过测量气体的动压和背压之间的微差压，计算气体的提及流量。应用广泛；需要温度、压力补偿；能够测量的最低流速3m/s左右。热传感法（热式气体质量流量计）采用热扩散原理（金式定律），即流过热源的流体分子多少与热量散失的多少成正比。量程比大，最低可测量0.1m/s；不适合含有水滴的烟气。超声波法测量超声波脉冲顺气流方向和逆气流方向的传播时间。价格昂贵。7.4、流速CMS

1、皮托管差压法保持皮托管正对气流测孔表面的清洁是保证准确测量烟气流速的重要条件，需要采用高压反吹技术定期反吹皮托管。安装时应避开有涡流的位置。测量低压差(ΔP)比较困难(实际测定的最小压差约为5Pa，能够测量的最低流速约为2-3m/s)。皮托管法测流速示意图

7.5、热线法（热平衡法）2、热线法（热平衡法）气体借热空气对流从探头带走热，并导致探头冷却。气流流经探头的速度越快，探头冷却得越快。供给更多的电量维持传感器最初的温度，对于加热丝类型的传感器，气体的质量流量正比于供电量。水滴将引起热传感系统的测量误差。防止探头腐蚀和灰尘附着。热线法测流速示意图7.6超声波法CMS3、超声波法CMS

在流体中设置两个超声波传感器，他们既可发射超声波又可以接收超声波，一个装在管道的上游，一个装在下游，通过超声波在流体中顺流和逆流方向传播时间差来计算出流速在烟气流速。超声波技术能够测量低至0.03m/s的气流流速。安装时应避开有涡流的位置。7.7、温度CMS

热电偶法热电阻法7.8、湿度CMS

1、电容法采用电容式传感器，探头直接插入烟道中，探头周围采用特制的过滤器进行保护。采用薄膜电容和PT100电阻组合专门设计的湿度传感器，利用水分的变化和电容值变化之间的关系直接测量水气分压，利用PT100测量温度，可以准确测量高温烟气的水分含量。直接插入式测量，探头需要特殊防护。

2、干湿氧法通常利用插入式氧化锆探头直接测量烟道中的湿态氧含量，利用完全利用抽取法将烟气抽取后降温除湿，测量出干态氧含量，经计算后得出烟气湿度。两台测氧仪器漂移不一致导致误差叠加目前CEMS还允许手工输入湿度值7.9颗粒物的测量方法浊度法（透射法）测量光穿过烟气后的不透过率(透过率)测量光路准直度要求极高，否则误差很大；低浓度((<

100

mg/m³)

)测量灵敏度不高光散射法测量颗粒物散射光的强度单侧安装无需对中；灵敏度较高，随着排放标准的严格，开始取代透射法。应用广泛。数据采集与处理系统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、统计；保持与环境监控平台（企业）的数据传输；通常采用工控机。样气处理系统分析仪对样气要求：1，接近标准气的洁净，干燥；2,粉尘<100微克/立方米3，流量，1L/min；4,露点，4摄氏度；5，系统总滞后时间<60s6,样气不失真样气处理系统的过滤除尘取样探头过滤器：0.3~20微米（单级）LKF2型高效探头过滤器:过滤精度0.3微米，99%，气流阻力小于80pa（1L/min），纳米疏水，疏油特性，LKF1型超高效聚合过滤薄膜，0.05微米，99%，气流阻力小于120pa（1L/min）过滤除尘最佳匹配组合1，LKF2型过滤器2,后级超高效膜式过滤器3，分析仪机箱内的小型超高效保护过滤器反吹单元为防止过滤器发生堵塞，常用压缩空气对过滤器实施与样品流向相反的吹扫，习惯称为反吹或反吹扫。冷凝器根据压缩机或者半导体制冷原理，将样气冷却到2~4的低温，从而获得低露点的样气并将冷凝水分离开来的装置。蠕动泵样气处理系统的重要部件，用于隔离状态下连续自动排放样气除湿后的冷凝液。样气脱湿，除雾，除水样气含水和雾的危害非常大，是破坏分析仪的主要杀手。样气除水采用气水分离器，有人连用三级，除雾用酸雾捕集器，样气冷凝脱湿，样气脱湿后，露点一般降低至4摄氏度左右。压机式样气冷凝器，制冷量大，体积大；半导气冷凝样气冷凝器，制冷量小于压机式，体积最小；漩涡样气冷凝器，本质安全抽气泵样气取样压力0.01~0.02Mpa时，必须用抽气泵，常采用德国KNF公司的N86KNE型，抽气量6L/min，极限真空度100mbar；还有LKP401型，LKP402型，化工采用防爆抽气泵，价格高，寿命短。样气的压力，流量高压样气要设置成前置减压箱，包括高压减压阀，T型高压过滤器，安全阀，加热器。一般减压至0.5Mpa以下后再向后级传递，到分析机柜后级处理后的压力要小于0.1Mpa才能即安全又保证了反应速