CEMS使用原理

PS6000(PS6400) CEMS型烟气连续监测系统的原理及技术指标描述
1、系统设备概述
CEMS采用采样热管抽取采样法、非分散红外线吸收法测量烟气浓度，包括SO2、O2等多种烟气成分。

用皮托管流量计、压力传感器、温度传感器、湿度传感器测湿度、氧分析仪测量烟气参数，用工控机、PLC及本公司开发的软件系统来采集并处理数据、进行实时监控，生成图表、报表，控制系统操作。

2、烟尘分析仪
2.1、概述
本手册描述了DT600型烟尘浓度监测仪的安装、操作、检验及维护。

DT600基于烟尘粒子的背向散射原理，用于对固定污染源颗粒污染物进行在线连续测量。

注意：
DT600使用了一个10mw，650nm的半导体激光器，激光束及反射光光直射入眼睛会
造成严重的损害。

DT600没被安装在烟囱/道前，不要进行上电操作。

当DT600运行时，不要进入烟囱/道。

不得直视激光束及其反射光
在没有得到相应培训时，不得进行超出本手册范围的操作。

2.2 适用范围
DT600可用于各种污染排放源的颗粒污染物浓度实时连续测量,可配套烟气监测系统,也可单独一台或几台连接成一套烟尘监测网络,共用一个前台。

仪器可适用于电厂,钢厂,水泥厂等烟尘监测,也可用于除尘设备及其它粉体工程的过程控制.
2.3 技术特点
●采用激光背散射原理,不怕烟道的机械振动及烟气温度不均造成的折射率不均造成
的光束摆动.
●单端安装,无需光路对中.
●仪器设计贯彻“无工具”现场安装的思路，最大限度地降低现场安装的复杂度，仪
器及防雨系统的安装仅电器连接需要一支螺丝刀，不必带连接螺栓、螺母，10分
钟内即可完成安装，最大限度地减少由于现场安装调试带来的诸多问题.
●采用标准4-20mA工业标准电流输出,连接方便.
●仪器整体功耗非常小,大约5w左右.
●一般标准设置参数可适用于烟道璧厚小于400，烟道直径大于仪器名牌标示（D.GT.
2000）,在特殊的要求条件下测量区大小可以订制. 用户也可以在经维护人员的认可
及指导下调整.
2.4技术指标
●尺寸、重量: 160×160×250mm 4Kg
●环境要求: 温度：-40℃~65℃/相对湿度：0-100% R. H.
●测量误差: ±2%FS
●介质条件: 温度最高300℃（高温需定制）
●信号输出: 4-20mA
●最大输出负载: 500Ω
●灵敏度: 2mg/m3
●测量范围: 最小0-200mg/m3/最大0-10g/m3
●可以测量烟囱大小: 1-15m
●功耗: 3 W
●供电: DC 16-24V±10%
2.5 系统原理及构成
系统示意如图1所示.
图1 系统原理图
光学部分包括激光光源及功率控制、光电传感、散射光接收部分。

激光器发出的650nm 束以一个微小的角度射入排放源,激光束与烟尘粒子作用产生散射光,背向散射光通过接受系统进入传感器转变成电信号进行处理.电路部分实现光电转换、激光束的调制、信号放大、解调、光源的功率控制、V/I转换功能。

校准器用于产生一稳定的光信号,对仪器进行零点及跨度校准.
3、烟气（SO2、NOx）分析仪
3.1、原理
样气以恒定的流量注入检测室。

当红外线穿过检测室、参比室时，烟气吸收一定的红外线能量，穿过参比室和检测室后的红外线的光强度产生差值，检测器通过放大器将光强度差值转换成电信号，最后计算出样气中待测成分的浓度。

3.2、红外测量仪的结构
主控制单元：CPU、信号处理
-控制/显示功能，输出电流4-20mA。

-用DSP来加工处理控制信号（标准）。

-电源失效、仪器故障、标定、维护等状态给工控机。

温度控制单元：温控、校对；
光源部分：红外光源，截光器，PAS，滤光片；
气体单元：进气、排气、测量室、参比室；
前端面版：LCD显示，输入部分；
后端面版：电源、通讯、数字输入、数字输出、模拟输出。

3.3、特点
NDIR气体分析仪的特点是精确度高、多功能、操作简单，LCD显示、状态输入输出，具有4-20mA、RS485、RS232通讯接口。

分析仪器应具有自我诊断功能。

诊断功能包括检测电源和/或探头的失效、超出量程、采样烟气流量不足等，诊断情况通过数字输出接至微机数据采集系统中，并在微机数据采集系统中进行显示。

4、采样系统
4.1、采样系统描述
烟气采样装置包括不锈钢采样枪，粉尘过滤器及可调温控加热器。

采样单元设计成方便安装和维护的整体，安装在烟道取样孔上。

粉尘过滤器由不锈钢滤网制成，过滤精度1μm。

温控加热器0－350℃可调。

采样气体通过伴热管输送到烟气处理单元。

伴热管为耐腐蚀、耐高温的聚四氟乙烯管。

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。

伴热管外有坚固的耐热橡胶防护层，中间有玻璃纤维保温，温度0－280℃可调。

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。

样气通过AF60过滤器，将影响SO2测量的SO3、废气、粉尘去除。

再经过隔膜抽气泵、二级电子致冷器除水。

隔膜抽气泵最大抽气量约为10L/min。

样气进入电子制冷器被冷却到3-5℃，然后再经超精过滤器进一步干燥、除尘后，进入分析仪。

4.2、采样系统特点
★不锈钢采样探头和初级过滤器直接相连，大于1μ粉尘被完全滤除。

初级过滤器设计成筒形，拆卸、安装和更换方便。

★烟气采样装置适用于高湿、高浓度粉尘的排放气体。

★采用防腐材料，解决了烟气的腐蚀问题。

采用反吹风系统，确保系统长期稳定可靠的工作。

4.3、系统框图
4.4、可靠稳定的伴热管
耐腐蚀氟塑料的采样管，防冷凝的伴热电缆，集于一体。

采样管内部保持一定的恒温，
使气体在管内不冷凝，保持在露点以上进行输送。

坚固的加强型外护套，采样管的寿命在二十年以上。

5、温度、流量、压力、氧含量测量
5.1、温度
温度测量采用铂电阻温度探头PT100，铂电阻的阻值和温度的函数关系好，通过软件和硬件的补偿可以实现高精度的温度测量。

具有4-20mA、RS485、RS232通讯接口。

5.2、流量（流速）
用S型皮托管来测量烟道内烟气动压、全压计算烟气流速，结合烟道的截面积即可算出烟气的流量。

由S型皮托管、差压变送器、绝压变送器等构成。

烟气的流速是烟气参数中一个很重要的物理量，其测量精度直接影响污染物排放总量的测量精度。

考虑到排气筒壁对烟气的摩擦，烟气在筒壁处的速度为零，筒壁附近一个区域内烟气流速形成明显的梯度分布，这个区域通常叫边界层。

边界层的厚度与流体的温度和粘度系数、以及排气壁的粗糙度和参数有关，同时流体内部的湍流运动也对边界层形成制约。

无论如何，远离变径管的圆柱筒内烟气的平均流速基本满足轴对称关系。

烟气流速的测量使用S型皮托管，S型皮托管的结构如上，该皮托管由两根相同的金属管并联组成，测量端有方向相反的两个开口。

测定时，面向气流的开口测得压力为全压，而背向气流方向的开口测得的压力小于静压。

如上图制作的皮托管，其修正系数为Kp为0.84±0.001。

S型皮托管的测压开口较大，不易被颗粒物堵塞，便于在烟囱中使用。

皮托管两管的差压由微差压传感器测得，将模拟量转换为数字量后，按下式计算流速：Vs=Kp(2Pd/ρ)1/2
Vs—烟气的气体流速
Pd—排气动压
ρ—烟气密度
Kp—皮托管系统数
5.3、压力
压力测试仪安装在烟囱现场平台处，使用绝压传感器测量烟气压力。

本系统配置的压力测试仪具有4-20mA信号输出和RS485、RS232通讯接口。

5.4、氧含量
样气以恒定的流量注入氧电池。

当氧气穿过氧电池时，根据氧浓度的多少与氧电池内的化学成分发生化学反应所输出的电信号多少成一定的比例，最后计算出样气中待测成分的浓度。