火电厂烟气排放连续监测系统设计探讨

3.4.烟气参数监测子系统

烟气参数监测子系统的监测项目包括温度、压力、湿度、氧量和流速，其中温度、压力、湿度、氧量的测量均为常规方法，流速监测方法的选择需注意烟道的长度是否满足安装要求。

烟气流速的监测有三种方法：压差传感法、超声波法和热传感法。
压差传感法利用压差传感器、皮托管等测出烟气的动压和静压，动压和静压与被测烟气流速成一定的比例关系，从而可定量烟气流速。

超声波法通过超声波顺着烟气流向和逆着烟气流向通过已知距离的两个点时，其传输时间不同，连续测定传输时间差可实现烟气流速的连续监测。

热传感法是指烟气通过热传感器时，带走的热量与烟气流速和热传感器的电阻阻值变化成比例，通过测量热传感器的电阻阻值变化可求得烟气流速。

当烟道长度小于6倍当量直径时，超声波法可取得较准确的测量结果，该法价格也较高。

3.5.数据采集处理子系统

数据采集处理系统目的是采集实时可靠的污染物排放数据，为运行人员提供实时的污染物排放参数，并指导机组优化运行和控制烟气污染物排放。系统可进行计算处理、记录，形成日、月、年报表，生成历史趋势图表，完成丢失数据的弥补，并可将监测数据、系统运行状态和各种报表传输到电厂DCS系统和环保管理部门。

DCS至少应存储5年以上监测小时平均值,监测参数数据，并能检索、显示各种直观的图表和打印。系统可根据环保法规在CEMS软件中设定烟气污染物排放报警限值，当污染物超标及仪器发生故障时，CEMS软件进行报警。

4南京协鑫热电有限公司CEMS技术方案

4.1CEMS方案说明

根据烟气所需测试SO2、NOX、O2各项指标的要求，本方案选用完全抽取法的取样方式进行取样。CEM系统由加热的取样探头（对样气粗过滤）和自限热（140℃）的伴热取样管线保证气体在采样和传输过程中保持烟气的原来品质，通过预处理迅速冷凝除湿并将冷凝液通过蠕动泵排至储液罐内，除湿后的气体经再次细过滤除尘通过取样泵送至德国MAIHAK公司的S700系列微机化模块式分析系统进行分析。其中SO2、NOX、选用UONR（高精度、高选择、高稳定性的多组分红外分析仪）进行分析，NO2通过转换炉变成NO，由NO分析器测出NOx。O2气选用OXOR-P（高精度的磁力机械式氧气分析器，具有比电化学等原理不可比拟的长寿命、高精度等特点）进行分析。最后通过数据处理（工控机）进行取样、反吹、校验等动作执行和强大的总量计算形成报表满足环保的测试要求。提供RS485、隔离的（4—20mA）测量信号输出和量程转换、标定、故障等状态信号等多组继电器开关量输出。满足向DCS和环境监测站提供信号。完成整个测量和信号传输设置参与脱硫设备控制的要求。

CEMS采用“一拖二”系统配置，在烟囱两侧烟道上分别安装一套采样装置，共用一套分析仪器。即用两个取样和输气管路，一套预处理设备和分析测量仪器。与此相应，数据处理和通讯装置也共用一套。为了缩短取样时间采用两个取样泵，在取样的烟道切换前提前取样。切换时间为15分钟，每个周期的采集时间不低于10分钟。反吹程序不影响测量。

4.2CEMS主要设备选型及参数

4.2.1烟尘分析系统

仪器：烟尘分析仪
型号：FW-56-I
原理：浊度法
测量范围：0～1000mg/Nm3（其它量程可设置）
零点漂移：≦±2最小量程/周
全幅漂移：≦±5满量程/周
响应时间：10s
线性度：≦±1
输出：两路4～20mA
产地：德国SICK

4.2.2SO2、NO分析仪

仪器：多组份气体分析器
型号：S710
原理：非分散红外吸收法
测量范围：0～500～2500mg/m3（量程自动切换）
检出下限：浓度校准后10mg/m3
零点漂移：≦±1最小量程/周
全幅漂移：≦±1满量程/周
响应时间：5s
线性度：≦±2
校准：具有自动校准功能（校准周期可设定）
输出：两路4～20mA
产地：德国MAIHAK
NO2®NO转换炉

4.2.3O2分析仪

仪器：氧分析器
型号：S710（同SO2共用一台S710）
原理：磁力

机械式
测量范围：0～25
零点漂移：≦±1最小量程/周
全幅漂移：≦±1满量程/周
响应时间：5s
线性度：≦±1
输出：两路4～20mA
产地：德国MAIHAK

4.2.4烟气压力、温度测定

仪器：烟气压力、温度测定仪
型号：SMC-202（压力传感器型号：3051C;温度传感器:144）
原理：压差;温度（热电偶）
测量范围：温度：0～300℃
压力：-5～5kPa
精密度：温度：±3℃
压力：≦±3
输出：两路4～20mA
产地：德国

4.2.5超声波流速仪

型号：FLOWSIC100
原理：超声波法
量程（高/低）：0～40m/S
采样方法：现场直插式
分辨率：±0.1m/s
环境空气温度限制（最低/最高）：-20～＋55℃
用电量（KVA）：0.1
警报输出：无源接点（任意设置报警值）
产地：德国SICK

4.2.6湿度测量

选用芬兰VAISALA公司生产的HMP235A型高温电容法湿度计，因为有温度校准，精度高。但考虑到电厂的工况稳定，烟气含水量变化不大，采用短时测量取平均值输入做湿度校准计算。防止湿度计的意外损坏。HMP235A的主要技术指标
测量变量：相对湿度
测量范围：0～100RH
最大变差：在授权的高质量校准以后，±1RH（0～90RH）
±2RH（90～100RH）
用盐溶液校准（ASTME104-85）:±2RH（0～90RH）
±3RH（90～100RH）
响应时间（T90）：在20°C时，15S
传感器：HUMICAP°K
温度：测量范围：－40～ 180°C
精度：±2°C
传感器：PT100，RTDIEC7511/3B级
电子线路典型温度影响：±0.005°C
计算变量：
露点：－40°C～ 100°C
混合比：0～500g/kgd.a.
绝对湿度：0～600g/m3
湿球温度：0～ 100°C
输出：两个模拟量输出可选，量程可选。0～20mA；0～1V
4～20mA：0～5V0～10V
串联数字输出：RS232C；RS485；RS422或数字电流环
报警继电器两个：8A/230VA；24VDCSPCO

4.2.6数据处理单元

YQ-02型,为工控机系统,具有编程“采集“存储“传输功能；软件系统主要包括动态连接、企业日报、企业月报、企业日志、参数设置、串口设置、技术支持几个部分。

4.3系统主要特点

4.3.1气体污染物采用直接抽取法测量。

4.3.2易损件少，可在地面进行维护工作。

4.3.3所有仪器均可上网传输数据，可远程诊断，早期发现征兆及时处理故障。

4.3.4用工控机对测量系统进行集中控制管理，按照环保部门要
求传送数据和报表。同时可以用作控制脱硫除尘设备。

4.3.5取样探头
为加热型取样探头，温度可调节，最大温度为180℃，在探头过墙处也加热，保证在探头处样气不降温、不冷凝。探头内部具有双级除尘过滤装置将样气大的颗粒初步滤掉，滤芯更换方便易行，建议每三个月换一次，同时探头处还有反吹气接口，反吹气的目的是吹扫气路及滤芯（加温的滤芯效果更佳），提高滤芯的寿命和取样路径的畅通。同时探头具有温度传感器，监控探头的温控效果。接触烟气内表层喷氟，防腐性强。

4.3.6取样管线
取样管线为自限热加热管线和聚四氟乙烯取样管及反吹管集成的复合管线。自限热加热管线的特点为140℃（国标），功率为40～60W/m，通过热导的形式将取样管加热，从而保证在样气传输过程中不结露，自限热加热管线为：片点状并联加热材料构成，如：本材质达到140℃恒温不再加热，当低于140℃时开始加热。即温度为整根管线的温度，可靠性强，并设有温度传感器监控温度变化。

4.3.7预处理单元
干燥除湿：为压缩机双级除湿，温控精度高，双级除湿效率高。两极间为取样泵（流量5L/min，耐腐蚀耐负压泵），双级除湿对应双级蠕动泵排水，保证冷凝水的排放。
精过滤器（第三级）更换期为半年。

4.3.8传感器
在整个气路中设有湿度、温度、压力传感器，起到检查除湿、加热、取样效果，保证样气在传输过程不冷凝或湿气不进入分析仪器。

4.3.9分析单元
采样德国SICK.MAIHAK公司的专利技术-S710红外线多组份分析仪：SO2、NO、CO采用红外法；O2采用磁力机械式（寿命长、精度高）。该仪器具有湿度交叉干扰的修正，温度、压力、流速的自动补偿技术使仪器具有很高的精度和长期稳定性。对仪器的校准采用“校准气室”内置的方法，比其它等效方法（滤光片等）更符合实际的气体标定。实现不用标准气的前提下任意设定校准周期实现自动校准,同时系统具有手动校准功能。

4.3.10反吹单元
定时和不定时吹扫取样管路，保证取样畅通。

4.4设备清单

序号设备名称型号规格单位数量生产厂产地

1气体污染物分析系统GXH-9021套1SICK/MAIHAK（德国）
分析主机S710SO2/NOX/O2台1SICK/MAIHAK（德国）
NO2®NO转换炉SMB-204台1SMC
加热型取样探头及双侧法兰SP2000套2M&C（德国）
伴热取样管线30m根2加热带为美国THERMON
机柜2000×600×800个1SICK/MAIHAK
气体采样泵KNF个2德国KNF
压缩机制冷器（两级冷凝）JCT个1奥地利JCT
蠕动泵SR25个2M&C（德国）
PLC可编程控制器PLC个1日本松下
储水罐SMC7001个1SICK/MAIHAK
气动球阀SCY220-04个4德国原装
连接件及电磁阀Swagelok个4美国Swagelok
储气罐SMC8001个1SMC