CEMS系统说明书--(美国热电子)解析

烟气自动监测系统美国热电公司

第一章•Thermo烟气自动监测系统介绍•

Thermo烟气自动监测系统的选型及设计均建立在易操作、易扩充、高精度及低维护的基础上。系统用零气按一定比例混合稀释烟气后对烟气进行测量。

本方法满足美国国家环保局40CF60的规范要求。

系统中主要仪器设备包括：

1、带有稀释孔的采样探头

2、采样管线

a、非加热样品传输管线

连接探头及仪器间探头控制器的管线为：采样管、校正气管、稀释空气管和真空表管。

b、加热样品传输管线。

根据现场的实际情况，Thermo公司也可配备加热样品传输管线。

3、根据监测项目选择的环境分析仪，安装于特别的仪器柜中：

a、Thermo 探头控制器

b、Thermo 43C/43i型SO2分析仪

c、Thermo 41C/410i型CO2分析仪

d、Thermo 42C/42i型NOx分析仪

e、Thermo XJ6003型数据采集系统

4、零气

a、零气发生器

b、用户自己提供零气

5、校准用标准钢瓶气

稀释探头连续抽取少量样品气，样品气通过细过滤后经过几秒的时间清除微小尘粒。样品气流速由玻璃音响小孔控制，由于玻璃的膨胀系数低，因此流速精度可控制到2%以内。

在实际操作中，稀释空气流经探头且在探头中产生文丘里效应，靠探头中文丘里产生的负压把样品气抽取出来。玻璃小孔控制样品气流量，因此稀释比由稀释空气的压力和玻璃小孔的尺寸来决定。通过选择玻璃小孔的尺寸，稀释比可由12 ：1 到350 ：1。

稀释后的样品气水的含量会降低，根据水的含量在周围环境中不结露为原则选稀释孔和稀释比例。如果选用100 ：1 的稀释孔则意味着样品气中99%的气体是干燥纯净的。稀释后的样品气正好可以用环境分析仪器来测量，这样就保证了测试精度。

稀释后的样品气经过样品气管通过200SPC探头控制器输送到各分析仪器中去。

校准是通过标准气来完成的。标准气经过校准气管一直输送到探头中稀释孔前。这样标准气和样品气流经同样的路径，保证校准的准确。校准包括用零气和标准气校准。

技术规格：

烟气温度：达398.9 ℃

探头长度：标准 5 英尺

分析仪器箱的公用设施用电：230V，单相，50Hz,15A

压缩空气：0.2SCF/M 压缩空气，露点-40 F，60PSIC 无化学污染物

探头的公用设施：不需要

数据接口：对每种测定气体都有0—10V 的模拟输出电压。

响应时间：一般为3—5分钟。

飘移（2到24小时的零飘和跨飘）：小于满刻度的2%。

相对精度：小于20%。

重量及尺寸：总重30磅（取决于长度）

探头材质：Hastelloy C 2376 Inconel 600, Pyrex玻璃，304不绣钢

第二章Thermo稀释探头

A、探头技术

稀释探头技术是把少量连续样品气在探头温度下过滤并稀释，然后送入分析仪器进行分析。最佳实现方法是通过文丘里效应进行样品气采样、稀释、并远距离输送。

和传统的采样系统相比，该技术具有以下优点：

1、由于采样速度低，延长了过滤器的寿命。

2、通过把露点降低至周围环境最低温度以下，因而无需加热探头和管线。

3、无需在探头上加阀门和用电设施。

4、分析仪器不再受到样品气结露的困饶。

5、系统中所有部件都可由校正气检验。

6、可以使用传统的环境分析仪器，减少对操作者的培训。

流经音响小孔的气流特点：

对任何小孔，如果其阻力长度和它的直径相比很小，并且其下流向压力比上流向压力小0.46倍的话，流过小孔的流量则和下流向压力无关。流量受到每个气体分子运动速度的限制，即音速。

文丘里效应的特点：

当抽气真空度大于1/2个大气压时，不需要过多的气流，即可获得稳定的稀释样品气。稀释比：

稀释比是由文丘里气流的范围来决定的。

B、详细介绍

CEMS系统是在探头顶端烟气温度下进行样品预处理的气体采样监测系统。通过音响小孔把过滤的烟气与干燥零气相混合的方法对样品进行处理。干燥零气在探头处被加热到烟气温度。这个独特的在探头进行稀释的技术，把露点降低到安装地点环境极限温度以下，消除了在采样管线中结露的可能性，因此不再需要加热管线。同时，也解决了普通采样系统中的许多问题。另外，因为没有去除样品气中的水分，整个测量过程是优选的带湿测量。

探头所有暴露在烟气中的部分用耐热耐蚀的铁铬镍合金Inconel 600（探头顶端）、镍基铁合金Hastelloy C276 （粗过滤）和Pyrex玻璃（音响小孔）制成。这些材料经过精心的选择，以避免在烟气中被腐蚀。烟气经过一级粗过滤和两级细过滤后，才进入音响小孔。粗过滤是由1/6英寸大的Hastelloy网状屏组成。细过滤是由可更换的石英棉和热处理过的陶瓷材料组成。探头用2英尺的探管和安装法兰安装在烟囱或烟道上。Thermo 公司提供的箝压式法兰可在一分钟内完成拧松两个螺栓的拆卸探头任务。一般每一季度需更换石英棉一次。一般抽取烟道气的速率为1—3立方英寸/分钟。相当于抽取1立方码烟道气要用11到33天。如此微小的采样速率大大减少了对采样探头的维护工作。由于烟道气是经干燥空气稀释和加热处理过的，因此样品可直接输送到分析仪器。输送速度大约为输送100英尺用10秒钟。

C、安装

1、文丘里型探头

探头包括四个基本组件

a、稀释孔、稀释孔架，稀释喷嘴/热交换器

b、不锈钢延伸管

c、安装法兰

d、管套

（1）英文说明书图2是探头稀释处的剖面英文说明书图。样品经过粗过滤后进入稀释孔周围，在稀释孔前装有石英棉，石英棉挤在玻璃室中以增加细过滤效果。

根据所需的稀释比例而选定的稀释孔，通过固定螺帽将其固定在稀释喷嘴/热交换器上。

零跨校准气直接进入装有稀释孔的玻璃室中。其产生的压力对粗过滤层进行反吹，把粗过滤层上的尘埃反吹回烟囱中，这种技术保证零跨校准的可靠程度。

（2）四根1/4英寸的不绣纲延伸管和稀释喷嘴/热交换器连接在一起。这四根延伸管经过安装法兰和聚四氟乙烯管与仪器柜相连。所有连接都必须保证密封良好，以保持系统的真空度和压力。

（3）探头上的法兰需和用户提供的法兰相连接。（见附英文说明图3和附英文说明书图4）