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一、總則

1、什麼是CEMS

    本技術文件適用於煙氣在線連續監測系統（CEMS）,CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的縮寫,是指對大氣污染源排放的氣態污染物和顆粒物進行濃度和排放總量連續監測並將信息實時傳輸到主管部門的裝置,被稱為“煙氣自動監控系統”,亦稱“煙氣排放連續監測系統”或“煙氣在線監測系統”。供符合現行中國或國際通用標準的優質產品，並滿足有關計量法規、環境保護法規和標準、以及該行業提出的有關該系統在功能設計、結構、性能、安裝和試驗等方麵的技術要求。

2、CEMS的作用

    目前主要應用於各種工業廢氣排放源的連續監測中，包括火力電廠，垃圾焚燒電廠，化工廠，造紙廠等行業，具有很強的適用性，能夠在線測量 SO2 濃度、NOx 濃度、CO濃度、CO2濃度、顆粒物濃度、含氧量、溫濕度、壓力和流速等多項氣體參數。為保護環境，各地環保部門會針對當地實際情況，結合環保總局要求，制定出適合各地的污染物排放標準。為此，環保部門會實時監測有固定氣體排放源的企業將氣體排放情況。CEMS的測量結果通過無線或者其它方式能及時傳送到環保監測平臺，滿足瞭環保部門的要求，避免瞭環保部門的無理處罰。

二、系統設計

1、系統組成

    CEMS由氣態污染物監測子系統、顆粒物監測子系統、流量參數監測子系統、數據采集處理與通訊子系統和氧氣監測子系統組成。氣態污染物監測子系統主要用於監測氣態污染物SO2、NOx等污染氣體的濃度和排放總量；顆粒物監測子系統主要用來監測煙塵的濃度和排放總量；流量參數監測子系統主要用來測量煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣濕度等，用於排放總量的積算和相關濃度的折算；數據采集處理與通訊子系統由數據采集器和計算機系統構成,實時采集各項參數,生成各濃度值對應的乾基、濕基及折算濃度,生成日、月、年的累積排放量,完成丟失數據的補償並將報表實時傳輸到主管部門。氧氣監測子系統用於換算參數折算值，同時可以判斷系統密封情況。

2、YQ2000型CEMS

2.1、適用規范和標準

    供方提供的設備滿足但不限於下列標準，本投標書涉及的標準在本規范書出版時所列版本均為有效。

    大氣污染物排放標準（GB 13223）GB/T16157

    固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法HJ/T57

    固定污染源排氣中二氧化硫的測定 煙氣排放連續監測技術規范（HJ/T75－2007）HJ/T76－2007

    固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法

2.2、結構示意圖

2.3、系統工作原理和特點

    CEMS煙氣氣體分析系統針對煙氣排放現場情況，進行優化設計和合理配置。 

ü 針對工藝中粉塵，設計瞭三級過濾系統，並配置加熱反吹式過濾探頭，確保氣體分析機能夠穩定工作，測量精確。

ü 對於煙氣濕度，采用高溫乾燥過濾探頭，保證探頭高精度過濾性的同時利用高溫乾燥法和脈沖式振動反吹技術，可以自動的清理探頭濾芯上的雜質；獨特的快速拆卸設計使得維修方便，維護工作量很小。同時可以選配高溫超音波探頭，高效的防治堵塞。

ü 系統中配置瞭很多傳感器如濕度傳感器，流速傳感器，壓力傳感器實時監控運行情況，保證設備穩定、高校的工作。ü 系統全乾法流程，取樣器、取樣管，抽氣泵、各類管接頭等均采用316L防腐不銹鋼、聚四氟乙烯材料或特殊防腐處理，提高瞭系統防腐性，保證瞭系統的使用壽命。

ü 工藝中會產生水氣，這對分析機的檢測帶來很大影響，系統采用大容量減壓過濾器和冷阱捕水技術相結合，除去樣氣中的水，保證分析機的檢測過程順利進行；恒溫電子冷凝器可以在惡劣的工業環境穩定運行，對樣氣中的水分進行有效分離，獨特的螺旋設計保證測量數據的真實、準確性。

ü 排水系統為漸進式蠕動泵，可以時時進行排水增加采樣的有效時間，穩定性大大增強，避免瞭以前壓縮空氣的乾擾。ü 數據采集系統高度集成在機櫃中，操作界麵更加合理，人性化，增加瞭采樣，反吹等周期調節等。

ü 全部采樣管道采用耐腐蝕的聚四氟乙烯管，精準控溫，使工藝中產生的大量的SO2等腐蝕性氣體既能得到精確的檢測，同時保護整個分析系統不受損害，延長分析系統的使用壽命；

ü 紅外分析機，采用國際認可的紅外線分析方法，精度高，穩定性能好。

ü 具有數據比較、處理、自動校對、量程范圍設定、超限報警聯鎖功能。

ü 系統采用PLC控制，智能化分析機表，具有自動化程度高、維護工作量小、數據處理快速方便

ü 采樣探頭采用目前國際先進的內、外脈沖式振動反吹技術，獨特的快速拆卸設計使得維修方便，維護工作量很小。

ü 系統預處理中配置3種傳感器，濕度，流速，壓力。可以有效保證系統穩定，長期準確運行。

2.4、控制單元

    以PLC為控制中樞，完成系統采樣管道、取樣探頭過濾器的自動吹掃，完成系統自動標定、校對，及系統的流量低、分析值超限、故障等各種系統內部報警、聯鎖，並與DAS站連接。

2.5、系統分析原理圖

三、氣態污染物監測子系統

    本系統為機、電、機一體化成套裝置，按需方要求，安置在由需方提供的防塵分析小屋內。成套系統由取樣部分、預處理部分、氣體分析機組成。

1、取樣部分

    包括電伴熱式自動控溫采樣探頭（安裝在煙道上）、反吹系統和電伴熱自動控溫式采樣管。在原始氣體通道中不斷地從通過加熱探頭提取樣品，探頭帶有5微米或者更精細過濾器，可以過濾大量的塵埃，保證瞭進入伴熱管纜的氣體的灰塵含量大大降低，避免瞭灰塵堵塞伴熱管纜，從而大大降低瞭後期的運營維護費用。探頭加熱不低於120（根據煙道內溫度設定），該設計使被采樣氣體中水汽不會產生冷凝，從而有效的避免瞭極易溶於水的需監測的組分的流失。因采樣探頭內加裝瞭初步過濾系統，為避免系統長時間運行時灰塵堵塞探頭而帶來不必要的維護費，采樣探頭還加裝瞭反吹系統。反吹系統采用內外兩級脈沖吹掃特有的專利技術，對過濾器吹掃效果好，人工清潔維護的周期大大加長。采樣50分鐘，利用0.6Mpa壓縮空氣進行脈沖式反吹，反吹2分鐘。

    伴熱管纜是將氣體從采樣探頭運輸到分析機櫃的通道。因環境溫度下水汽是會凝結，為避免樣氣中的水汽凝結而造成監測組分的流失。就需要將這個通道內的溫度加熱至110℃以上，同時需要有良好的保溫裝置。我公司的伴熱管纜采用雙管伴熱，外套高效保溫套，有效的保證瞭通道內的溫度。取樣探頭材質為316L不銹鋼，伴熱管纜內氣管為PVDF材質。

   設計原理圖如下：

2、預處理部分

    預處理單元包括：壓縮機冷凝器、耐腐抽氣泵、精密過濾器、反吹單元等。預處理的作用是將樣氣凈化、除塵、除濕，其過濾精度可達0.1µ，將符合分析機器要求的超凈、恒溫、流量穩定的樣氣，源源不斷送入分析機器，從而確保瞭分析機器的分析準確性和長期可靠性。 氣體預處理設備安置在機櫃裡。樣氣從伴熱管纜進入機櫃內首先通過一個精密過濾器，其精度達到1um以上；從精密過濾器出來的氣體進入高效冷凝器；然後氣體通過一個三通閥，自動標定時間裡外部氣體也通過此閥；接著氣體經取樣泵采出；接下去是一個手動三通閥，通過它可以手動註入氣體來檢查機器的靈敏度；然後再次進入設定有固定溫度的冷凝器；這個時候樣氣已經成為恒溫、乾燥的氣體，再次進入保護過濾器，其精度達0.5um以上；從保護過濾器出來的氣體經過流量計後就完全符合氣體分析機的要求，進入氣體分析機進行測量，測量後氣體流入大氣。

    樣氣經過2次冷卻，樣氣降到冷凝4℃±0.1℃。整個過程的時間小於5秒鐘。因此，SO2及NOx等需監測的組份可以認為沒有損失，同時通過蠕動泵將冷凝水及時排出，收集在儲液管中。

    系統連續工作，正常無須維護。如有出錯或維護要求時系統有相應的信號送往控制室，維護人員及時發現。

    預處理部分中所有接觸樣氣的器件都是PVDF材質。

    設計原理圖如下：

3、氣體分析機

    紅外多組份分析機測量NOx、SO2分析機提供自動標定功能，用周圍環境氣體標定零點，同時敏感性被校正。各參數通道相對獨立，性能穩定可靠，智能化程度高。多組份氣體分析系統，配非色散紅外吸收法分析模塊和電化學氧分析模塊；同時監測SO2、NOx等氣體組分。SO2、NOx等極性分子具有永久電偶極矩，因而具有振動、轉動等結構。測量經吸收後紅外光的強度便能計算出相應氣體的濃度，這便是紅外氣體分析的理論根據。紅外氣體分析機利用瞭SO2、NOx具有較強的特征吸收帶這一特性，通過測量氣體吸收光強分析SO2、NOx含量。分析室包括微型紅外光源、反射鏡、調制盤、吸收池、濾光片和探測器。微型紅外光源用電加熱到800℃左右產生的紅外光，經吸收池被NOX或SO2吸收後再經過窄帶濾光片，濾去除上述波長外的其它光輻射的能量，入射到探測器上，則探測器上測到的是與NOX或SO2濃度相對應的光強，經過探測器光電轉化為電信號。再經計算機進行歸一化定標處理，積分反演為碳硫元素的百分含量。在光源與吸收池之間放有馬達調制器，把光信號調制成80Hz的交變輻射信號。

四、顆粒物監測子系統

1、系統的組成及工作原理

    顆粒物監測系統由激光粉塵機和吹掃系統組成。激光粉塵機包括激光光源及功率控制、光電傳感、散射光接收部分。激光器發出的650nm束以一個微小的角度射入排放源,激光束與煙塵粒子作用產生散射光,背向散射光通過接受系統進入傳感器轉變成電信號進行處理.電路部分實現光電轉換、激光束的調制、信號放大、解調、光源的功率控制、V/I轉換功能。校準器用於產生一穩定的光信號,對機器進行零點及跨度校準。為保證激光粉塵機能夠穩定高效工作，必須對其進行吹掃，防止因灰塵沉積在鏡片上而造成測量結果出現誤差。

2、技術特點

    a. 采用激光背散射原理,不怕煙道的機械振動及煙氣溫度不均造成的折射率不均造成的光束擺動。

    b. 單端安裝,無需光路對中。

    c. 機器設計貫徹“無工具”現場安裝的思路，最大限度地降低現場安裝的復雜度，機器及防雨系統的安裝僅電器連接需要一支螺絲刀，不必帶連接螺栓、螺母，10分鐘內即可完成安裝，最大限度地減少由於現場安裝調試帶來的諸多問題。

    d. 采用標準4～20mA工業標準電流輸出,連接方便。機器整體功耗非常小,大約5w左右。

五、煙氣參數監測子系統

    通過氣態污染物監測子系統、顆粒物監測子系統的監測，我們已經知道瞭排放氣體中污染物的含量，為瞭準確知道單位時間內污染物的排放總量，需要一定的參考數據，其中包括煙氣通道的截麵積、煙氣的流速、煙氣的壓力、煙氣的溫度。

六、數據采集處理與通訊子系統

1、系統（DAS）的組成

    數據采集處理與通訊子系統由工控機、液晶顯示器、組態軟件等組成。由專用系統運行軟件支持。可以以4-20mA的信號DCS系統連接，滿足對工況進行監測的需要。自動完成數據處理、報告的形式選擇和遠程傳送，產生的排放量報告可按用戶要求設計。同時提供完整的各參數的排放量及成套系統運行狀況的顯示。能夠提供對氣體分析機自動校正支持，並打印記錄其原始校正數據及結果。提供CEM系統的自動吹掃及部分故障的自動排除的支持。

2、系統（DAS）的功能

    數據采集處理與通訊子系統具有豐富的功能，

    具體包括：

    l 數據采集：根據需要，定時地采集各個通道的模擬量/數字量數據。采樣的對象可以包括CO、CO2、 SO2、NOx、O2、粉塵、煙氣排量參考參數（溫度、壓力、流速）等。

    l 數據處理：根據采樣得到的數據，可以計算得到各種測量項的分析結果以及需要的統計 數據，可以提供煙氣氣體成分即時值、指定時間段內的平均值和指定時間段內的排放量， 並且可以識別無效的數據。

    l 數據保存：根據需要，可以保存原始采樣數據和統計數據。如各通道采樣原始數據，即時煙氣氣體濃度，單位時間內煙氣氣體濃度平均值，小時、日、月、年內煙氣氣體濃度平均值和各種煙氣的累計乾煙氣排放量。

    l 數據顯示：可以即時顯示采集到的通道煙氣監測數據和監測日期時間。

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