CEMS(烟气自动监控系统、烟气排放连续监测系统、烟气在线监测系统)教学文案

烟 气 在 线 连 续监测 系统CE MS培训 教材(P PT78页 )培训课 件培训 讲义培 训ppt 教程管 理课件 教程pp t
烟尘计DOA-3030测量原理
烟道气中颗粒物采用光透射法进行连续监测。 当含烟尘的烟气通过光束时，由于烟尘对光的 吸收和散射作用，造成光量衰减。本设备就是 根据光量的衰减量，利用吸光度同烟尘浓度的 关系从而计算出烟尘浓度: Conc = K1×K2×Abs + K3
烟尘计DOA-3030测量光路
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NSA-3080内部组件
排液分离器 前冷凝器 NO转换器 雾吸收器 DFU过滤器 采样泵 主冷凝器 排液锅 红外气体分析仪 PLC组件
NSA-3080内部组件
排液分离器：烟气冷凝和烟尘过滤 前冷凝器：低于环境温度5摄氏度 NO转换器：将NO2还原成NO 雾吸收器：去除烟气中的SO3成份 DFU过滤器：过滤微尘，1微米 采样泵：抽取烟气 主冷凝器：1－2摄氏度 排液锅：收集和排放烟气冷凝水 红外气体分析仪：烟气浓度分析 PLC组件：采集数据，系统控制
围
从0～20到0～400mg/Nm3 （烟道距离：10m的情况）
重现性 线性
零点漂移 跨度漂移 响应时间 传送输出 环境温度条件 所需電源
功率 防护等級
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
±0.5%FS以内 ±２%FS以内 ±1%FS/30天 ±1%FS/30天 ３sec 以内 4-20mA 直流 -20～+55℃ AC200～240V，50Hz 47W ＩＰ６５

《火电厂烟气连续监测系统典型设备技术规范书》
G-HB97-01
《火电厂烟气连续排放连续监测技术规程》
HJ/T-2000
《固定污染源排放中颗粒物测定与气态污染物采样方法》 GB/T16157-1996
《烟气采样器技术条件》
HJ/T47-1999
《烟尘采样器技术条件》
HJ/T48-1999
《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》
HJ/T 75-2007
《固定污染源烟气连续监测系统要求及检测方法》
HJ/T 76-2007
CEMS 系统组成
烟气排放连续监测系统 SCS-900 series
1、烟气成份分析系统 1.1 分析对象：SO2,NOx, O2 1.2 系统构成
采样单元 样品预处理单元 分析仪表 2.烟尘浓度监测系统 3.质量流量检测系统 流量：Qs 压力：P 温度：T 湿度：H2O 4.数据采集、处理及控制系统
烟气成份分析系统组成
采样管 采用电伴热形式，中间样气管采用聚四氟乙烯耐腐蚀软管。
采样管内温度控制在140-160℃，使得烟气中水含量以蒸气状态存 在，防止水结露与SO2生成酸，并有报警装置。
PT100测温电阻 温度范围140－160度
电拌热带
∮8聚四氟乙烯管
样气管
保温材料
∮50聚氯乙烯管
采样管内部结构示意图
样品预处理单元
样品预处理单元
将烟道中的气体按照分析仪器能够接受的压力、温度、流量、含水量、含 尘量以及干净程度完成其处理功能。主要完成以下几项工作： 样品抽取：用取样泵将烟道中气体抽取，供分析仪器测量SO2、 NOx、
O2的含量。 气水分离：样气温度下降出现游离水，气水分离器将气、水分开，然

降低企业风险
合规的排放数据是企业自律和环保守 法的基础，有效的运行维护有助于降 低企业因排放超标而面临的风险。
提高设备稳定性
良好的运行维护可以及时发现并解决 设备故障，提高设备的稳定性和使用 寿命。
培训目标与期望效果
01
掌握CEMS在线监测设 施的基本原理和组成结 构，了解各部分的功能 和作用。
02
保障数据准确性
维护设备的正常运行状态 ，确保监测数据的准确性 和可靠性。
保养计划制定原则和方法
针对性原则 全面性原则 灵活性原则 制定方法
根据设备类型、使用频率和环境条件等因素，制定具有针对性 的保养计划。
保养计划应覆盖设备的所有关键部件和易损件，确保设备整体 性能稳定。
根据设备实际运行情况和维护需求，适时调整保养计划。
及时反馈
在维护过程中发现任何异常或问题， 应及时向上级领导或设备厂商反馈， 以便及时处理和解决。
06
安全操作规范与应急处理措施
安全操作规范要求
严格遵守设备操作规程
按照设备使用说明书和操作规程进行日常操作和维护，确保人员和设备安全。
实行作业许可制度
对高风险作业实行作业许可制度，经过许可审批后方可进行作业。
行，以判断故障部件。
隔离法
将系统分为若干个独立部分， 逐一排查每个部分，以确定故
障所在位置。
排除故障技巧和经验分享
熟练掌握设备原理和结构
了解设备的工作原理和内部结构，有助于快速准确地诊断故障。
善于利用技术资料
查阅相关技术资料，了解设备常见故障及排除方法，提高故障排除效 率。
保持冷静和耐心
在排除故障过程中，保持冷静和耐心，避免盲目操作和扩大故障范围 。
系统软件故障

01
02
03
04
05
定期校准和验证程序
制定详细的定期校准和验证计划， 包括校准周期、校准项目、验证方
法等。
使用标准气体对分析仪进行定期校 准，确保测量准确性。
对采样系统进行定期验证，包括采 样流量、采样温度等参数的验证。
对数据处理和通讯系统进行定期测 试，确保数据传输和处理的准确性。
05
数据处理、报告生成及传 输要求
采用各种分析仪表对烟气中的气态污染 物和颗粒物进行浓度测量。
数据传输环节
将测量结果转换为标准信号，通过数据 传输系统实时传输到环保部门。
系统组成与结构
预处理系统
包括除尘器、除湿器、温度压 力补偿器等，用于对烟气样品 进行预处理。
数据传输系统
包括数据转换器、通信接口等， 用于将测量结果转换为标准信 号并实时传输到环保部门。
报告生成格式和内容要求
报告格式
采用统一的报告模板，包括标题、 报告日期、监测点位、监测数据、 结论等部分，以便于阅读和理解。
报告内容
详细记录烟气排放的监测结果，包 括各项污染物的浓度和排放量，以 及相关的气象和环境参数。
数据分析
对监测数据进行统计分析，如平均 值、最大值、最小值、超标率等， 以评估烟气排放的污染状况。
光散射法
通过测量颗粒物对光的散射程度进 行分析，适用于颗粒物粒径较小的 场合。
微量振荡天平法
利用颗粒物在微量振荡天平上的质 量变化进行分析，适用于高精度、 高灵敏度的颗粒物监测。
03
CEMS安装与调试
安装前准备工作
01
02
03
确定安装位置
选择合适的监测点，确保 CEMS能够准确测量烟气 排放。

采样探头
负责从烟道中抽取具有代表性 的烟气样品。
预处理系统
对烟气样品进行除尘、除湿等 处理，以满足后续分析仪器的 测量要求。
数据采集与处理系统
负责采集分析仪器的测量数据 ，并进行处理、存储和传输。
采样与测量技术原理
采样技术原理
通过采样探头从烟道中抽取具有代表性的烟气样品，采样探 头的设计需考虑烟道的尺寸、形状、流速等因素，以确保取 得的样品具有代表性。
数据传输
将处理后的数据实时传输到主管部门，以供监管部门对污染源的排放情况进行 实时监控和管理。数据传输需满足实时性、稳定性、安全性等要求，通常采用 有线或无线传输方式。
02
烟气排放连续监测技术应用
火电厂烟气排放监测案例
火电厂烟气排放特点
高温、高湿、高粉尘、高腐蚀 性
监测技术选择
激光光谱法、紫外光谱 2
微型化、智能化传感器技术
提高CEMS系统响应速度和准确性，降低维护成 本。
多参数、集成化传感器
实现多种污染物同时监测，提高监测效率。
3
新型气体传感器
针对VOCs、恶臭等污染物，开发高灵敏度、高 选择性气体传感器。
大数据、人工智能在CEMS中应用
数据挖掘与预测分析
利用大数据技术对CEMS历史数据进 行挖掘，实现污染物排放趋势预测和 报警。
发展历程
从20世纪70年代开始，国外开始研究烟气排放连续监测系统。经过几十年的发展，烟气排放连续监测技术已经相 当成熟，并被广泛应用于各种污染源排放的监测。
烟气排放连续监测系统组成
伴热管线
将采样探头取得的样品传输到 预处理系统，同时保持一定的 温度以防止烟气中水分冷凝。
分析仪器
对经过预处理的烟气样品进行 测量，得到污染物的浓度值。

3
烟尘烟气连续自动监测系统运行管理培训教材
5.1 烟气氧含量
为什么测定? 在燃烧期间，由于使用了过量的空气导致燃煤锅 炉和废弃物焚化炉烟气中出现氧(O2)。国家要求 污染物的排放浓度应为折算浓度，因此必须准确 测量烟气中的含氧量。 烟气CEMS中常用的测定方法? 1、氧化锆分析仪(in-situ式和抽取式) 2、顺磁/热磁氧分析仪 3、电化学法氧分析仪。
热传感技术能够测量低至0.05m/s的气体流速。测量流速范围通常 为(标准状况下) 0.5~150m/s 。
24
烟尘烟气连续自动监测系统运行管理培训教材
烟气流速测定
5.2.5 靶或流量计法 原理 在烟道或管道中垂直于烟气方向上安装一个圆形的靶，烟气经过时由于受阻必然要冲 击圆盘形的靶，靶上所受的作用力，通过力矩转换方式测出靶上所受动压，便能够求
12
烟尘烟气连续自动监测系统运行管理培训教材
烟气氧含量
5.1.3电化学氧舍量监测仪 测量原理
原电池式传感器由两个金属电极、电解质、扩散透气膜 和外壳组成，两个金属电极中Ag为工作电极，Pb为对电 极。传感器工作时O2通过扩散透气膜进入传感器，在工 作电极上发生电化学反应。传感器输出电流与O2气体浓 度成正比关系，测量此电流即可定量O2。
22 气速。
烟尘烟气连续自动监测系统运行管理培训教材
烟气流速测定
5.2.4 热平衡法 热传感法有两个传感器：一个加热，一个不加热。不加热的传感器为温度传 感器。速度与温度传感器与电桥连接，当流动的烟气使加热传感器冷却时， 增加通过加热传感器的电流以保持温差的恒定。增加的电流(和产生的电 压 信号)相当于加热传感器的热损失。热传感仪产生的输出信号与气体的质量流 量成正比。 输出信号=f(热的损失)=f(Tv-Ts)=ρvsAS

直接测量式
• 直接测量式
二氧化硫 氮氧化物 颗粒物 流速
含氧量 湿度
DOAS
DOAS
浊度法
S 型皮托管 氧化锆
电容法
GFC
GFC
散射法
热丝法
非分散紫外
光闪烁
超声波法
常用厂商分析仪原理
生产厂商 二氧化硫 氮氧化物 颗粒物 含氧量 湿度
流速
西门子 西克 ABB 聚光 宇星
非分散红外 非分散红外 光散射法 电化学
吹扫净化系统
CEMS的监测项目
NOx、SO2、CO、CO2、O2、NH3 烟尘、流量、温度、压力、湿度
CEMS系统采样基本技术
• 直接抽取式
– 冷干法 – 热湿法
• 稀释抽取式
• 直接测量式
直接抽取式
• 冷干法
二氧化硫 氮氧化物 颗粒物 流速
含氧量
非分散红外 非分散红外 β 射线法
背托管 氧化锆
CEMS系统维护
• 日常维护工作
– 检查分析仪表工作状态 – 检查上位机数据存贮状况。要检查历史数据的
存储情况，分钟、小时、日、月、年历史纪录 的原始数据库记录。检查是否有缺失数据现象， 确保上传数据的有效性 – 检查环保子系统数据是否上传正常 – 检查PLC工作状态 – 仪表间环境
CEMS系统维护
其光源所发出的红外线是两道平行的光线，一道通 过样品池，称为测量光路；另一道通过参比池，称为 参比光路。样品池内的气体来自于样品气体，红外线 通过时会被样品气体吸收；而参比池内的气体为N2， 红外线可完全通过，不被吸收。红外检测器内部被金 属隔板分成两个气室。光源所发出的两道光线通过样 品池及参比池后，分别进入检测器内部的两个气室。 样品气体吸收红外线并转为热能，由于两室热能不同 而有温度差或压力差，此压力差会使金属隔板产生变 形而改变电容器（由金属隔板及抗电极所组成）的电 容，进而改变电压。电压信号通过前置放大器放大、 整流，再将信号传至CPU板，计算出相应的气体浓度。

NH3极易被吸附，测量难度很大，例如垃圾焚烧排放。 SO2和NOx遇冷凝水造成损失，并且腐蚀管路和分析仪
器。
热—湿法是采用专用的加热采样探头将烟气从烟道中抽 取出来，过滤后经过伴热传输，使烟气在传输中不发生 冷凝，然后进入分析仪进行分析检测。
2.1.1.1 热—湿系统的特点
采用直接高温测量方法，能够对包括水和HCl、NH3在内 的污染物进行多组分同时测量。
主要监测对象（“十一五”期间）
污染物 烟气参数
颗粒物
气态污染物
SO2 NOx CO、HCl
氧含量 烟气流速 烟气湿度 温度、压力
1.2 CEMS的组成
CEMS的组成-现场端部件
CEMS应用领域
一、系统组成
烟道出口
多参数监测单元 烟尘分析单元
烟道脱硫设备
O2 分析单元
发电厂烟道气体监测系统
2.1.3 后处理方式
样气经过过滤器后被输送至伴热带输气管路，通过两级冷 凝脱水，再经细过滤器后进入分析仪，对烟气含量和浓度 进行分析。 与热—湿系统不同：经过降温、除湿处理，可以选用多种 分析仪
2.1.2.1 后处理方式的特点
需要加热采样管 存在冷凝水的相关问题 系统简单，检测方法是多样，能灵活适应工程变化 系统组件易于改进或更换
实际问题： •1 保持整个采样伴热管均匀的温度比较困难 •2在冷凝器的低凹处，冷凝的水和酸会导致系统的腐蚀增加 •3如果在探头处没有充分滤除细颗粒物，管路会堵塞，而从 加热管中除去颗粒物是很困难的 •4如果加热丝断了，难于发现断裂处 •5采样管会因冷凝物或与采样管发生反应的物质而被污染， 消除污染同样是困难的
2.1.4.2 采样伴热管
安装注意事项： ➢ 现场安装时要尽量减少伴热管的长度。——不超过76m ➢ 从探头到除湿装置或分析仪器的整条管路，倾斜度不得小于

•R1 •R2
•R3 •R4
• Wheatstone Bridge
• R1 R2 •=
• R3 R4
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•
规格 测定成分 测定范围
重现性 零点漂移 跨度漂移
线性 响应时间 （Td＋T90） 传送输出 样品气采集量 环境温度条件 自动校正 所需電源 路漫漫其修远兮防, 护等級
•Main Amp. •CPU
•Motor
• Figure of Sector
•Reference Cell
•Detector
•Display
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•R0
•M0
•S
•Ms
•M0’
•R0’ •Ms’
•Ref. Signal
•Meas. Signal
•Ref.
•Signal of DetecStiognral
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•
磁风法O2分析仪内部结构
• 去除CO2干涉装置
•加热组件 • W1
•Magnet
•Magnet
•样品气体入口
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•R
•R
1
2
•环型加热装置 •加热组件 • W2 •自然对流状态
•磁风流
•惠斯顿平衡电桥 400mA
•
磁风法O2分析仪原理
•
•Meas. Signal
非分散红外测量技术
NDIR技术称非分散红外测量技术，英文全称为NonDispersive Infrared Radiation. 其光源所发出的红外线是两道平行的光线，一道通过样 品池，称为测量光路；另一道通过参比池，称为参比光 路。样品池内的气体来自于样品气体，红外线通过时会 被全样通品过气，体不吸被收吸；收而。参红比外池检内测的器气内体部为被金N2，属红隔外板线分可成完两 个气室。光源所发出的两道光线通过样品池及参比池后 ，分别进入检测器内部的两个气室。样品气体吸收红外 线并转为热能，由于两室热能不同而有温度差或压力差 ，此压力差会使金属隔板产生变形而改变电容器（由金 属隔板及抗电极所组成）的电容，进而改变电压。电压 信号通过前置放大器放大、整流，再将信号传至CPU板 ，计算出相应的气体浓度。