脱硝CEMS操作手册-CEMS

烟气连续监测系统
操作手册
（脱硝）
目录
本手册只使用于万基电厂脱硝项目CEM系统的操作进行概括性介绍，并未对所有设备的所有操作进行全面详述，每种设备的具体操作请详细阅读设备说明书。

如果本说明书中的叙述与具体设备的说明书有矛盾之处，请以设备的说明书为准。

第一章系统介绍
一、烟气连续监测系统简述
1、系统任务
（1）实现大气污染物排放源的实时连续监测
（2）为脱硫、脱硝系统实现系统控制提供测量参数
（3）计算污染物排放量，并为环境管理提供数据
（4）为炉窑控制提供参数
2、监测项目
（1）普通烟气监测：NO X、O2
（2）脱硝系统：FGD入口、FGD出口监测，根据FGD控制要求配置
3、系统组成
（1）气态污染物监测装置：测量NO X等
（2）烟气参数监测装置：O2
（3）系统控制装置：PLC
二、气态污染物监测
1、监测项目
NO X、O2
2、简介
稀释系统采用独特的现场样品预处理的气体采集方式。

在采样探头顶部，通过一个音速小孔进行采样,并用干燥的仪表空气在探头内部进行稀释。

样品气进入分析仪之前不需要除湿处理，因为样品气经过稀释后（稀释比通常选择在100：1至250：1之间），有效地降低了样品的露点温度，使之低于安装地的环境最低温度，从而避免了样品气在环境温度下产生的结露现象；另一方面，样品气虽然经过稀释，但仍为带湿气体，测量过程是典型的湿法测量。

由于稀释探头采样不需要除湿设备，因而无需增加购置除湿设备的成本及其维护费用，除湿设备的损
坏会导致湿度增加使样气结露并腐蚀而导致分析仪器故障。

稀释法可以彻底避免样品气在采样管线中冷凝结水，这样就无需加热气体传输管线并可避免许多与其他采样技术伴随而来的麻烦。

这种测定方法不仅避免了除湿过程中产生的NOX损失，而且彻底消除了直接采样法经常发生的由于水份没有从样品中彻底消除而带来的腐蚀影响。

稀释法提供带湿样品气测量数值和带湿烟气流量值，因而不再需要为数据修正提供额外的湿度计。

具有以下优点：
●稀释系统大大提高了系统的可靠率，降低了系统运营和维护成本
●根据美国的调查，稀释系统的平均运营成本只有直接采样系统的1/3 到1/2
●采用探头内瞬间稀释技术，彻底消除冷凝水影响，无需跟踪加热采样管线
●稀释后烟气含水量被降低到露点以下，采样管无需加热或保温
●彻底避免因为结露而对仪器产生的可能损坏
●稀释技术解决了烟气含尘量高而引有的堵塞问题
●烟气采样流量只是直接采样系统的100分之一，相应烟气中含尘量也只是100分之一
●采用从采样探头开始的全系统动态校准
●采用系统校准，保证系统的准确性，最大程度保证昨天精度
●样品气传输快，维护工作量小，消耗品用量少
●国家技术监督局系统认证，国家环保局认证，ISO9001认证
3、稀释采样系统
3.1稀释法采样探头
探头所有暴露在烟气中的部分，采用的是精心选择的耐热耐蚀的铝铬镍合金Inconel600,镍基铝合金Hastelloy C276或不锈钢304pyrex玻璃等材料，以避免探头在烟气中被腐蚀。

稀释探头采样流量通常为100立方厘米/分钟，而非稀释探头采样流量大约是3500立方厘米/分钟，因而稀释法更不容易发生探头过滤器堵塞，维护周期长，维护费用低。

为保证恒定的稀释比，热电公司的探头设计采用独特的音速小孔设计。

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0.5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。

这就使得整个探头的流量控制是靠气动来完成的，因而无需任何专用电源和电路，具有体积小、安装简单、维护方便的特点。

稀释系统保证的是稀释比的恒定，而并非给出一个确认的稀释比例。

通过稀释比例的恒定，保证系统的准确性。

对临界小孔（音速小孔）的解释：理论上，小孔压缩长度比其直径小，临界小孔的下游绝对压力与上游绝对压力之比小于或等于0.53时会产生临界流速，通过小孔的体积流量与上下游压力无关；它只由气体速度决定，接近声速。

临界小孔由硼硅酸盐耐热玻璃制成，最高工作温度可达650℉。

小孔的前部装有一个由高纯度石英纤维制成的精过滤器。

过滤器被包起来以防止过滤材料开缝。

精过滤器将微粒收集在松散的过滤材料中。

这个过滤器对胶质的固体（湿水蒸气和干的固体组成）特别有效。

耐热玻璃小孔与探头的泵使用石墨管箍经过一个标准不锈钢Swagelok TM装置相连。

探头采用文丘里管抽气，经加压的纯净气体用于驱动喷射泵或驱动气动抽气器（文丘里管）。

一定体积的压缩空气（一般是3至7升）通过尖喷嘴吹进文丘里管，造成真空。

3.2采样管线
由于稀释样品的露点低而无需跟踪加热，所以连结采样探头和分析仪器的采样管线是无需加热型的。

稀释系统的采样管线由四根聚四氟乙烯管组成，其中两根分别用于往采样探头输送校准气和反吹空气，一根用于往各种分析仪器输送稀释后的烟气样品，另一根用于输送稀释气体。

所有采样管线除真空管线外都是正压，从而避免了由气体泄漏所引入的误差。

稀释采样法在样品的采集和传输过程中，不象非稀释采样法那样需要采样泵及若干个流量控制阀，从而减低了购买和运行维护成本，而且减少了故障隐患。

采样管线距离可达150米。

3.3稀释空气净化系统
稀释空气和零点校准气采用除尘、除水、除油，以及必要时除CO2和浓度过高的空气本底中的SO2和NOX的仪表空气，它应该是干燥的,露点为-30 C 到 - 40 C ，压力620 ± 68 KPa。

热电公司采用专门的空气净化装置，很好地满足了以上要求。

3.4自动校准
稀释系统可在预先设定的时间间隔内自动或手动对仪器的零点及跨度进行系统校准。

系统校准是将校准气注入到探头顶部，对系统的所有部件包括探头过滤器、采样管线、探头控制器以及分析仪器进行校准，这种系统校准方式与直接采样系统所采用的只对分析仪器进行的部分校准具有本质的区别。

系统校准可由手工完成或控制装置自动设定完成。

系统采用干燥压缩空气校准零点，采用钢瓶气校准跨度。

数据采集及处理系统将规定值与校准数据进行比较，以检验仪器的准确度。

系统校准在美国环保局要求中规定是必须的，无论针对何种采样系统。

否则无法判定监测系统的系统误差。

4 分析系统
在气体分析技术方面，美国热电公司采用自行开发生产的世界上最先进可靠的分析仪器。

分析系统采用模块化的组合方式，可以根据用户的实际监测要求，灵活地配置系统构成。

各项参数独立监测，保证每一台仪器都在最优化的条件下工作，与多参数分析仪器相比，具有结果更准确、维护更便捷的特点。

这种系统组合很好地满足了广大客户的实际应用，使热电公司在全球范围内享有很高的声望，并占有很大的市场份额。

美国热电公司是化学发光法NOx分析仪的发明者，其市场占有率超过60%；同时，美国热电公司的其他气体分析仪器也拥有世界上最大的市场占有率，广泛地受到用户的好评。

4.1 NO-NO2-NO X气体分析仪
4.1.1分析仪特点
综合了上一代42型分析仪优异的光学、机械及化学性能，增加了高性能的电子器件，改进了用户界面。

仪器采用化学发光法对氮氧化物进行分析，其工作可靠有效，输出简单易读，对氮氧化物的分析能力可从1ppb到100ppm。

热电公司的设计工程师给用户引入了人机对话的操作方式，用户对仪器的操作可通过显示屏和几个简化功能键完成。

每步操作都有提示信息，用户可根据提示进入所需功能界面。

仪器可以按照用户设定的格式存贮测量结果，最多可存贮一个月的NO，NO2及NOX的小时均值。

仪器的故障诊断功能可显示仪器的各项即时工作状态参数。

可显示的参数包括压力、流量、直流电压、机内温度、反应室温度、PMT工作电压和转换器温度等。

4.1.2原理
NOx分析仪采用化学荧光法原理（见下图）
(1)NO＋O3→NO2*＋O2
NO2*→NO2＋hv
该反应的发射光谱在600－3200nm范围内，最大发射波长为1200nm。

（2）NO2＋O→NO＋O2
O＋NO＋M→NO2*＋M
NO2*→NO2＋hv
反应发射光谱在400—1400nm范围内，峰值波长为600nm。

样品气经过滤，样品气通过毛细管及模式阀门分别进入NO2转换室和反应室，在此室NO与O3反应产生特征荧光，荧光强度与NO浓度成正比，从光电倍增管得到荧光强度信号，从而得出NOX浓度。

4.1.3 技术指标
型号: 42i
测量原理: 化学荧光法
予设定量程：0-0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50 and 100 ppm
0-0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 and 150 mg/m3
客户量程：0-0.05 to 100 ppm
0-0.1 to 150 mg/m3
零点噪声：0.20 ppb RMS (60 second averaging time)
最低检测限：0.40 ppb (60 second averaging time)
零点漂移(24 hour)：小于0.4 ppb
量程漂移(24 hour)：满量程的+/-1%
反应时间：40 秒(10 second average time)
80 秒(60 second average time)
300 秒(300 second average time)
精度：+/-0.4 ppb (量程500ppb)
线性：量程的+/-1%
流量要求：0.6 liters/min. (标准)
运行温度：20 C - 30 C
电源要求：100 vac, 115 vac, 220-240 vac +/-10% @ 300W
尺寸和重量：16.75”(W) x 8.62”(H) x 23”(D), 55 lbs. (25 kg)
输出：可选择：电压，RS232/RS485, TCP/IP, 10 状态继电器, 和电源故障指示(标准).
0-20 或4-20 mA 隔离电流输出（可选）
三、烟气参数测量
（一）氧量测量（氧化镐法）
检测元件是用氧化锆（ZrO2）制成的固体电解质。

氧化锆在高温下具有传导氧离子的特性：在氧化锆中掺入一定量的氧化钇（Y2O3）或氧化钙（CaO）杂质，使氧化锆内部形成“氧空穴”，在高温下形成氧离子的通道。

一般将氧化锆制成试管状，在锆管封闭端两测涂有多孔型铂电极。

在高温状态下（一般T>6000C），当锆管两测氧浓度不同时，高浓度测的氧分子夺取铂电极上的自由电子，以离子的形成通过“空穴”到达低浓度测，再经铂电极释放出多余的电子，从而形成氧离子流，在电解池两测电极上产生氧浓度差电势，当电解质的氧离子迁移率t i=1时，对于理想气体，上述反应所产生的电动势E可用能斯特（Nerst）公式表示：
RT Po Po
E= In =0.0496Tlg
nF Px Px
式中：T—绝对温度（0K）；
P O—参比气体的氧浓度P0=21%O2；
P x=被测气体的氧浓度；
E—氧浓差电势。

由上式可知，当温度T为常数，选用已知浓度的参比气体（本仪器选用空气P0=21%O2）时，则测得氧浓差电势E，即可计算出被测气体的氧浓度Px。

第二章主要设备列表
序号名称规格型号单位数量
1 机柜2mX0.8mX0.8m台16
2 空调三菱台16
3 稀释探头PR2000WE 台32
4 NOx/SO2 去除器台 1
5 20l/min无热除水器台 1
6 5L 储气罐个 1
7 探头控制器CLT2000WE台 1
8 NO-NO2-NOx 分析仪42I-BNMSDCB 台 1
9 NH3分析仪17i 台 1
10 测氧仪CE-2D 套 1
11 流量计454-FT 台 1
12 24VDC电源台 2
13 PLC S7-200 套 1
14 高浓度NO标气瓶 1
15 低浓度NO标气瓶 1
16 O2标气瓶 1
第三章系统的启动与关闭
一、概述
最初的CEMS启动通常由我公司的现场技术人员进行。

本章节描述的是系统关闭及关闭后重新启动的步骤。

二、关闭系统
1、如果关闭无热干燥机的电源，应将仪用空气气源关闭。

2、关闭系统时，必须关闭校准气体钢瓶。

3、关闭探头控制器电源时，应将探头加热电源一并关闭。

三、启动系统
1、检查所有系统接线和管路已正确连接。

2、将稀释探头的电源开关打开。

3、打开稀释探头加热器开关后检查温度控制是恒定的并能维持设定点。

设定温度控制器温度在290F 的情况下，必须保证探头加热正常。

4、打开无热干燥机电源。

5、启动工厂供仪用空气系统。

（1）打开仪用空气阀门。

（2）对全部的管路和接头检漏。

（3）检查无热干燥机出口压力大约为80 PSI。

储气罐压力大约为80PSI，并且保证储气罐压力稳定。

（4）检查氧校准板上的调节阀，保证阀已关闭；检查氧校准空气气路压力表，必须小于0.05MPa；检查去往干燥剂的气路的调节阀已打开，保证有微量气流即可。

6、检查探头控制器压力表，“DILUTION AIR”压力表，为20PSI，并且必须保证压力稳定；“ZERO AIR”压力表约为2.0PSI。

7、打开分析仪电源。

在打开NOX分析仪电源前，必须保证干燥剂未失效，如果干燥剂已全部变为粉色，必须更换。

检查NOX分析仪排气管理已与活性碳罐正确连接，防止臭氧直接排放。

8、分析仪刚启动后，可能出现一些分析仪内部温度报警，分析仪完成预热后，各种报警将自动消除；当报警全部消除后，应对系统进行校准，校准步骤见后文，相关章节。

9、分析仪完成预热后，如果仍然存在报警，应进行相应检查，相应步骤见分析仪操作手册。

10、打开测氧仪电源。

11、打开流量计电源
12、打开24VDC、PLC电源。

第四章系统日常操作
一、分析仪操作
本部分只对分析仪的部分日常操作进行介绍，详细介绍请阅读分析仪操作手册。

1、报警查询
报警菜单屏幕会显示一些由分析仪监控的项目，如果监控的项目超出了设定的上限或下限，则该项目的状态将从“OK”（“良好”）分别转到“LOW”（“过低”）或“HIGH”（“过高”）。

如果该报警不是等级报警（LevelAlarm），则状态将从“OK”（“良好”）转到“Fail”（“失败”）。

这里会显示探测到的报警数量，表示已经发生了多少次报警。

如果没有发现报警，则显示数字零。

为了观察某个项目的实际读数以及它的最大值和最小值，可将光标移到该项目上，然后按下按钮。

只有激活了零点/量距检查或自动校准选项后才能看到零点/量距检查或自动校准屏幕。

主板状态，接口板状态，I/O扩展板状态（如果安装了）表明了电源正在工作，连接成功。

关于这些报警，没有设置屏幕。

在主菜单上，选择Alarms。

使用按钮和按钮上下移动光标。

按按钮进行选择。

按按钮返回到主菜单或按按钮返回到运行屏幕。

下图是NOX分析仪的报警菜单列表：
2、校准
可使用校准系数菜单对仪器进行手动校正。

在主菜单，选择Calibration Factors。

使用和上下移动光标。

按接受选项。

按返回主菜单或返回运行屏幕。

二、采样分析系统校准操作
1、校准流程
稀释法进行整个系统流程校准。

将校准气打到探头最前端，充满了稀释孔周围的全部空间。

然后校准气经稀释样品气管输入分析仪器，也和普通样品气走过同样的路径，这样使整个系统都得到了检验。

2、零点校准
IN探头反吹OUT探头反吹流量计反吹IN探头校零IN探头校夸OUT 探头校零OUT探头校夸
图4-1
入口探头的校准用浮子流量计出口探头的校准用浮子流量计
如上图，如果校准入口仪器的零点，按下“IN探头校零”按钮，使零气输入探头。

等到仪器读数稳定后（要求等待15分钟），如果读数有一定误差，可以按前述步骤，调整分析仪背景值，使读数为零。

3、量程校准
3.1确定校准气瓶、气瓶减压阀、管路、探头控制器已正确连接。

3.2关闭减压阀出口阀，打开气瓶，如图4-1，如果校准入口仪器的量程，按下“IN探头校夸”按钮，打开气瓶减压阀出口阀，并调整减压阀，使入口探头的校准用浮子流量计的值大约在1.0L/min。

3.3分析仪读数稳定（约15分钟）后，如果读数有一定误差，可以按前述步骤，调整分析仪校准系数，使读数正确。

三、氧分析系统校准操作
校零校夸
图4-2
针阀浮子流量计
1、零点校准
如上图4-2，首先按下“校零”按钮，然后打开标气瓶减压阀出入口的旋钮，之后缓慢转动针阀，同时注意浮子流量计的读数，当浮子流量计读数达到300ml/min时，停止对针阀的转动，等到仪器读数稳定后（要求等待5分钟），如果读数有一定误差，可以按手册中校准步骤，调整仪校读数，使读数正确。

2、量程校准
如上图4-2，首先按下“校夸”按钮，之后缓慢转动针阀，同时注意浮子流量计的读数，当浮子流量计读数达到300ml/min时，停止对针阀的转动，等到仪器读数稳定后（要求等待5分钟），如果读数有一定误差，可以按手册中校准步骤，调整仪校读数，使读数正确。

四、日常维护检查
烟气连续监测系统要坚持每日和定期巡检。

并按照本规程要求认真填写巡检记录，并保证数据的真实性。

1、每日检查
每日维护巡检记录表
机组号：日期：
项目检查情况备注检查无热干燥机出口仪用空气压力（40－80 psi）
检查储气罐压力（40－80psi）
检查探头DILUTION AIR压力表（20 psi）
检查探头INSTRUMENT AIR压力表（1.5—2.0 psi）
检查探头加热器温度（290F）
检查机柜空调温度是否正常
检查分析仪是否有报警
分析仪报警记录报警内容原烟气NOX分析仪
净烟气NH3分析仪
2、每周检查
机组号：日期：
项目检查情况备注每日检查
采样分析系统校准
仪器换气扇过滤棉，并清洁
干燥剂颜色变化，五分之三变粉红是必须得更换
仪器进气口滤膜，保持气流畅通
3、每月检查
机组号：日期：
项目检查情况备注每日检查
每周检查
测氧仪校准
检查稀释探头的过滤芯，并更换
检查就地反吹气用过滤器的过滤芯，并清洗
4、每季度检查
机组号：日期：
项目检查情况备注每日检查
每周检查
每月检查
检查采样探头前部滤网，并清洁之
检查校准气瓶压力，如果小于200psi，则必须更换标准气
清理流量计探头
5、每年检查
机组号：日期：
项目检查情况备注每日检查
每周检查
每月检查
每季度检查
检查零气系统颗粒物过滤器滤芯
检查分析仪泵膜
检查干燥剂是否失效
检查氧化镐探头晶体阻值
第五章常见故障及解决方法
一、分析仪器
故障现象故障产生可能原因解决方法
-------------------------------------------------------------------------------------------- INTERNAL TEMP 高报警仪器后板的换气扇积灰清洗
COOLER TEMP 高报警仪器后板的换气扇积灰清洗
-------------------------------------------------------------------------------------------- 单台分析仪零点或跨点单台分析仪器的原因参考该仪器说明书
校准误差较大
-------------------------------------------------------------------------------------------- 所有分析仪零点或跨点都有校 1.机柜温度太高或太低 1.检查室温及空调
准误差，但误差大小不同 2.单台仪器有问题 2.参考该仪器说明书
-------------------------------------------------------------------------------------------- 所有分析仪跨点校准都有 1.稀释空气压力太低 1.检查控制器稀释
相同比例的误差，但零压力表
点校准正确 2.稀释孔有漏气 2.检查控制器真空度
把探头取出检查稀
释孔是否安装牢固
3.稀释空气管路堵塞 3.检查控制器真空度
看是否过低。

把探
头上的稀释空气管
取下，看有无气流
4.咨询Thermo公司
-------------------------------------------------------------------------------------------- 所有分析仪跨点校准数值偏低 1.稀释空气太多 1.检查稀释空气压力
表
2.稀释孔有部分被堵塞 2.再做一次跨点校正
住第二天再检查
-------------------------------------------------------------------------------------------- 不论零跨校准，分析 1.稀释空气完全没有了 1.真空度将指示为零
仪器读数都为零检查稀释空气管线及
稀释空气问题
2.稀释孔完全被堵住 2.换稀释孔
3.PMT和OZONATOR被OFF 3.打开PMT和OZONATOR
-------------------------------------------------------------------------------------------- 单台仪器零点和跨点的值 1.分析仪器问题 1.参考该仪器说明书
偏高量相同 2.稀释空气不纯净 2.咨询Thermo公司
--------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------
二、氧仪
故障现象故障产生可能原因解决方案
-------------------------------------------------------------------------------------------- 锆管工作温度低于700℃保险丝断更换保险丝
电炉引线断修复或更换
电炉丝断电炉电阻在60－80Ω左右为正常，
如果炉丝断应返回厂家修复
热电耦故障正常状况下偶丝阻值不大于5Ω，
如有异常返回厂家修复
热电耦丝断确认热电耦丝已断（非接触故障）。

应返回厂家修复
升温过程缓慢，1小时内才达到700℃离要求700℃差几十度时，可能是电
炉供电功率不够，改变变压器次级抽
头位置，适当提高变压器输出电压后
即可解决。

若离要求700℃差几百度，
电炉工作电压是输入电压的一半，则
是双向可控硅半波导通，应增加可控
硅的触发电流，还不能解决问题，更
换可控硅。

-------------------------------------------------------------------------------------------- 氧含量显示缓慢锆管使用寿命到期更换锆管
-------------------------------------------------------------------------------------------- 仪表显示大范围波动锆管断裂，锆管两侧的阻值应为开路更换锆管
-------------------------------------------------------------------------------------------- 氧含量显示异常检测器两侧风压差值过大，应在检测器前端加装减压过滤装置
导致锆管无法正常工作
--------------------------------------------------------------------------------------------。