火力发电厂CEMS系统检修工艺规程

CEMS系统检修工艺规程
1.Thermo 42i（17i）型CEMS分析仪
1.1工作原理
1.1.1 概述：Thermo42i（17i）型CEMS分析仪由采样探头、采样管线、CEMS分析柜三部分组成。

可监视生产过程中一氧化氮（NO）、氮氧化物（NOX）、氨逃逸（NH3）等参数变化情况。

若烟气采样流量、采样压力、分析仪机柜温度等参数超限，显示屏会发出明显的报警信号，引起操作人员注意。

该装置采用PLC为控制核心，具有更好的可靠性、绝缘性、抗干扰能力强和寿命长的特点。

1.1.2 特点
1）. 采用稀释式测量法，样气经过采样探头稀释模块与稀释气混合后进入分析仪，有效解决了直抽式CEMS在样气预处理过程中易发生的堵塞、腐蚀等问题2）. 输入端抗干扰能力强，输出端采样工业接线端子和印制板插头，连接更加可靠，插拔更加方便，绝缘性提高
3）. 分析仪采用抽屉式结构，不需拆任何外连线即可抽出，维修很方便
1.1.3 工作原理
Thermo 42i（17i）型分析仪的工作原理是，一氧化氮（NO）和臭氧（O3）发生反应并产生一种特有的发光，这种发光的强度与NO 的浓度成线性比例关系。

当受到电子激励的NO2 分子衰减至较低的能量状态时便会发出红外光。

明确地说就是：
NO＋O3→NO2＋O2＋hv
二氧化氮（NO2）必须首先转换成NO 才能利用化学发光反应来进行测量。

NO2 是通过一个被加热至大约325℃的钼NO2 至NO 转换器来转换成NO 的（选装的不锈钢转换器是加热至625℃）。

环境空气样品通过取样闷头被吸入42i 型分析仪中。

样品流过一根毛细管，然后流到模式电磁阀。

电磁阀把样品直接送到反应室（NO 模式）或者通过NO2 至NO 转换器再送到反应室（NOx 模式）。

位于反应室之前的一个流量传感器用于测量样品流量。

干燥空气通过干燥空气闷头进入42i（17i）型分析仪，通过一个流量开关，然后通过一个无声放电臭氧发生器。

臭氧发生器用于产生化学发光反应所需要的臭氧。

在反应室，臭氧与样品中的NO 发生反应以产生受激NO2 分子。

封装在热电冷却器内的光电倍增管（PMT）检测到此反应中产生的发光。

排气从反应室出发，通过臭氧（O3）转换器移动到泵，然后通过通风孔排出。

1.1.4主要技术性能
1）. 预置范围：0-0.05,0.1,0.2,0.5,1,2,5,10,20ppm
0-0.1,0.2,0.5,1,2,5,10,20,30mg/m3
2）. 扩展范围：0-0.2,0.5,1,2,5,10,20,50,100ppm
0-0.5,1,2,5,20,50,100,150mg/m3
3）. 监测下限：0.50ppb RMS（60秒平均时间）
4）. 零位偏移（24小时）：<0.40ppb
5）. 跨度偏移：±满刻度的1％
6）. 响应时间（在自动模式中）：40秒（10秒平均时间）
80秒（60秒平均时间）
300秒（300秒平均时间）
7）. 线性度：±满刻度的1％
8）. 样品流速：0.6-0.8LPM
9）. 操作温度：15-35℃（可在0-45℃的范围内安全操作）
10）. 电源要求:100VAC@50/60Hz
115VAC@50/60Hz
220-240VAC@50/60Hz
300W
11）. 模拟输出: 6V输出;0-100mV,1.5V,10V（用户可选择），满刻度5%的超量程，12分辨率，用户可选择的测量输出
12）. 数字输出：1个电源故障继电器为状态C，10个数字继电器为状态A，用户可选择的报警输出，继电器逻辑，100mA@200VDC
13）. 数字输入：16个数字输入，用户选择可编程，TTL等级，拉高
1.2 检修
1.2.1 检修需用仪器：螺丝刀、尖嘴钳、短接线、摇表、万用表、验电笔
1.2.2 检修项目
1）. 停电验电
2）. 卫生清扫
3）. 按钮接点检查
4）. 信号线路对地绝缘电阻测试
5）. 采样管线严密性检查
6）. 送电试验
7）. 标气校验
1.3 质量要求
1.3.1 分析仪内部应清洁，印刷电路板固定牢靠，接触良好
1.3.2 按钮接点应清洁，闭合时应接触良好
1.3.3 信号线对地绝缘电阻应不小于20MΩ
1.3.4 通标准气体校验，误差不大于5%
1.4
1.5 校验
1.5.1 校验工具：螺丝刀、尖嘴钳、8寸活扳手、万用表
1.5.2 校验步骤
1）. 检查采样管线畅通无漏气现象，标气瓶压力充足
2）. 按下CEMS分析仪上部零气校验按钮，打开零气流量调节旋钮，保持零气流量稳定在200ml/min
3）. 让分析仪对零气进行取样，直到NO、NO2、NOX、NO3和NT读数稳定下来
4）. 当响应稳定下来时，从主菜单选择Calibration（校准）>Calibration
NO Backgrounds，按下确认键，将NO参数置零。

同样步骤校验NOX与NT。

5）. 断开零气校验按钮，按下标气校验按钮，打开标气瓶调节阀，通入全量程80% 浓度的NO校准气源，保持标气流量稳定在200ml/min
6）. 让分析仪对NO标气进行取样，直到NO、NO2、NOX、NO3和NT读数稳定下来
7）. 当响应稳定下来时，从主菜单选择Calibration（校准）>Calibration NO Coefficient （校准NO系数）。

校准NO屏幕上的NO行显示当前的NO浓度，显示中SPAN
CONC行是你输入NO校准气体浓度的位置。

使用左右键移动光标并使用上下键
增大或减小光标处的数字字符，将NO浓度设定为NO标准气体浓度。

按确认键
保存新的NO系数。

同样步骤校验NOX与NT。

8）. 恢复CEMS分析仪至正常采样状态，校验完毕。

1.6 主要用途：用于运行过程中对NO、NOX、NH3、O2等环保参数监视调整。

1.7 系统接线：见图纸
1.8 维护
1.8.1 本仪器不要长期工作在高温或具有腐蚀性气体的环境下
1.8.2 定期（每两周）对分析仪进行校验
1.8.3 定期（每月）对分析仪采样探头滤芯进行清扫或者更换，并对采样管线严密性进行检
查
2.西门子SYS-CE-1 CEMS分析仪
2.1工作原理
2.1.1 系统概述
整套系统采用西门子公司成熟的分析控制技术和取样预处理技术，根据现场的具体工况参数和技术要求，进行灵活优化的配置，充分满足用户的需求，并确保系统的最佳性能价格比。

2.1.2 主要技术特点
1）. 系统设计稳定可靠，维护成本低、维护量少。

系统数据可利用率达到95%以上2）. 强大的自我诊断功能与主要仪器部件故障警报功能，及时反馈信息，便于操控3）. 采样系统具有反吹系统，防止烟气污染分析仪器部件
4）. 防腐设计，保证系统长期可靠运行
2.1.3 测量原理
1）. 烟气SO2、NOX分析系统为红外气体光谱测量方法，以非分散性IR辐射的吸收为基础，测量相关波段红外线的衰减幅度即可测量相关气体的浓度。

2）. 烟气O2测量为氧化锆法或电化学法
2.2 系统操作
1）. 维护状态：当分析柜控制按钮“自动/维护”抬起，SH1指示灯不亮时，系统处于维护状态，操作人员可对系统进行有关的维护测试。

这是按钮“取样泵”“吹扫”
起作用。

2）. 运行状态：当分析柜操作面板上控制按钮“自动/维护”按下时，系统处于运行状态，这是其他的操作按钮不起作用，系统将通过PLC控制自动运行，完成相关
的流路切换。

泵运行吹扫的功能。

只有当系统正常运行时，DAS系统接收的测量
数据为有效数据，若出现故障情况，PLC将跟踪连锁，并将相应的状态输入DAS
系统。

3）. 测量/校准：指气体分析仪的工作状态，通常情况下气体分析仪（ULTRAMAT 23）应处于测量状态。

4）. 零点校准：零点校准是一个自动校准过程，不需外部干预。

它包括通入零点气（空气）和测量气两个过程，两个过程时间（purging time）出厂设置为240S，通零
气（空气）时，ULTRAMAT 23发出“零气阀”信号，由PLC控制校零电磁阀Y1
动作，这是泵抽取的是环境空气，针阀RV2用于调节零气的流量，应调整在
1.0-2L/min通测量气。

ULTRAMAT 23关断“零气阀”信号，Y1释放。

这时抽取的
是样品气，以置换原来管路中的零气，当零气校准过程结束时，将不会造成测量
数据的波动。

5）. 量程校准：在进行量程校准是，操作人员要进行如下操作：
①进行ULTRAMAT 23 量程校准菜单选择量程校准至分析仪屏幕上出现“通入量程
气”的提示，这时ULTRAMAT 23 发出“量程阀”信号，PLC将控制量程校准阀
Y1动作。

②量程气气瓶上的减压阀缓慢开启，并观察ULTRAMAT 23 上流量计指示，使通入
的量程气流量在1.0-2L/min。

③观察ULTRAMAT 23 上的显示数值，当其稳定后，按“Enter”确认，ULTRAMAT 23
将完成量程校准。

④存储量程校准数据，操作ULTRAMAT 23 使其返回至测量状态，这时Y1将释放，
系统抽取样气。

⑤关闭气瓶减压阀。

2.3 维护
2.3.3 常见故障分析
1）. 流量低：探头过滤器堵塞和泵工作不正常是主要原因，应对二者进行检查，需要时还应做系统气密性检查（依据气路流程图）
2）. 保护过滤器积尘多：积尘多主要原因是探头过滤器损坏，应及时检查清洗或更换
3）. 保护过滤器变色：探头加热及取样管加热是否正常及压缩机冷凝器、蠕动泵工作是否正常，如出现保护过滤器异常不及时处理，将可能造成取样管线的堵
塞。

4）. 冷凝器后管路有水汽：应检查冷凝器及蠕动泵，尤其要检查蠕动泵管，如泵管不在正常位置应及时调整，如泵管损坏应及时更换。

3.西克SMC-9021型CEMS分析仪
1.系统简介：
固定污染物烟气排放连续监测系统（CEMS）是根据国家环保形势的需要而开发研制的；由于西克麦哈克（北京）仪器有限公司不仅在仪器成套分析系统的生产有着丰富的经验，而且总公司德国的（SICK MAIHAK）在环保监测领域方面有着世界领先水平的监测仪器；烟气污染物排放连续监测系统已经通过国家环保总局仪器检测中心的检测。

获得《中华人民共和国制造计量器具许可证》（许可证号：京制00000234）
获得《国家环保局颁发的许可证》（许可证号：HR-157）
获得国家环境保护总局环境监测仪器质量监督检验中心（质（认）字NO.2007-018）
获得《环境保护产品认证证书》（CCAEPI-EP-2005-103）
该系统符合HJ/T75-2007 《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》；
HJ/T76-2007 《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》；
SMC-9021烟气分析系统是西克麦哈克（北京）仪器有限公司为污染物连续监测设计的在线监测系统；根据不同的需要，可以选择不同的的测量参数；（如：SO2、NOX、CO、O2、m3/h、T、P、尘mg/m3、湿度等）。

并可以经过数据采集通讯装置，通过调制解调器（Modem、GPRS、CDMA）将数据传送至环保行政主管部门，使用单位也可以进行远程的监测或接入DCS系统。

广泛应用于各种固定污染物烟气排放连续监测、脱硫、脱硝、CDM领域等。

2、运行原理和测量变量
SMC-9021污染物烟气排放连续监测系统采用抽取式的测量方法，将被测气体从烟道中抽出，通过取样单元、样气传输单元、预处理单元，送至红外线气体分析仪器。

从而检测出气态污染物的浓度。

并在控制单元的控制下进行反吹、校准、报警等功能。

颗粒污染物的监测，采用SICKMAIHAK公司生产的FW300粉尘浓度测量仪，完成对烟气排放中颗粒污染物的连续监测。

污染物烟气排放的其他参数，则可以通过不同原理、性能的设备进行测量。

测量数据通过SICKMAIHAK公司生产的SMC-900型数据监控系统，完成数据采集、数据处理、数据存储、数据传输以及报表、打印等工作，并可以经过数据采集通讯装置，通过调制解调器（Modem 、GPRS、CDMA）将数据传送至环保行政主管部门，使用单位也可以进行远程的监测或接入DCS系统。

3、设备组件
3.1取样单元
取样单元采用SICKMAIHAK公司生产的SMB-202型取样探头。

3.2 样气传输单元
样气传输单元采用SICKMAIHAK公司生产的SMB-203型复合伴热管线。

3.3 样气预处理单元
样气预处理单元采用SICKMAIHAK公司生产的SMC-9021型系统柜。

其中包括：
仪表柜（机柜）外形尺寸为2100X800X800(mm)
过滤器、压缩机冷凝器、采样泵、流量计
校准系统（电磁阀、调压过滤器、气源等组成）
排水系统（蠕动泵、水罐组成）
反吹系统（电磁阀、储气罐组成）
配电及控制系统（PLC、24V电源、空气开关、接线端子组成）
3.4 样气分析单元
采用SICKMAIHAK公司生产的S700（SIDOR）系统红外线气体分析仪。

该仪器采用全新的模块式设计，可以灵活地应用于各种场合；自由设计和组合。

可以选择不同的测量参数；（如：SO2、NOX、CO、O2等）。

3.5 颗粒物分析单元
采用SICKMAIHAK公司生产的FW300粉尘浓度测量仪。

3.6 其它气体参数测量单元及DAS系统
流速测定仪
压力变送器
温度变送器
湿度变送器
SMC-900数据系统
4 设备配置
（1）取样探头1套
（2）复合管线1套
（3）系统机柜
样气预处理单元1套
反吹单元1套
校准单元1套
分析单元1套
控制及数据处理单元1套
以上组成了气态污染物检测系统。

该系统通过下列参数测量设备的选配可组成完整CEMS监测系统。

粉尘测定仪1套
流速测定仪1套
压力变送器1套
温度变送器1套
湿度变送器1套
SMC-900 DAS 系统1套
6.1项目计划
下列表格提供了整个项目计划中所需执行的事项，以保证正确安装和实现设备功能，可以在该表格中勾出所要执行的所有步骤：
用户必须准备的安装工作，包括：
1.安装带套管的法兰（焊接法兰）
2.安装接线
3.安装气路
需要注意以下几点：
1.当执行装配和安装工作时，要遵守相关安全规章和第一章中
的安全说明
2.在存在潜在危险的场合（高温、腐蚀性和爆炸性气体，烟道
内部高压）安装时，必须关闭现场危险源
3.在危险区域进行安装时，必须采取适当的防护措施
6.2.1安装带套管的法兰
步骤：
1.确认和标记安装点
2.除去隔离层（如有）
3.在烟道上开出适合的孔（有砖烟道、混凝土烟道）
4.插入带管的法兰，注意固定孔的位置
5.管道和法兰在现场进行焊接（砖烟道和混凝土烟道使用防护板；薄壁安装
使用支撑板）
6.一旦安装完毕，必须封闭法兰孔以防止气体泄漏
7.有条件时，应在法兰露出部分作保温处理
6.2.2 复合管线的装配
复合气体取样管的布置与固定：
复合气体取样管线应布置在桥架中，且与桥架中的电缆分开，水平走向最少每隔2m应有固定，垂直走向每隔1.5m固定，最小弯曲半径为0.5m。

为延长管线使用寿命。