抽取式cems用户手册.doc

烟气排放连续监测系统用户手册烟气排放连续监测系统用户手册操作分析仪前请仔细阅读该用户手目 录1 概述 22 技术优势 23 技术规格 24 系统说明 34.1 组成 34.2 机柜说明 44.3 流路原理 64.4 电气控制原理 74.5 各测量子系统介绍 84.5.1 SO2、NOx气体分析仪 84.5.2 粉尘分析仪 114.5.3 氧化锆/引流泵模块 124.5.4 温压流一体化 124.6 系统配置 135 软件介绍 155.1 功能简介 155.2 系统运行流程 155.3 操作说明 175.3.1 按键说明 175.3.2 主界面与其他界面的关系 185.3.3 分析仪校准 195.3.4 反吹 225.3.5 I/O设置 245.3.6 I/O测试 265.3.7 系统设置 285.3.8 查询 305.3.9 高级内部设置 335.3.10 切换到维护状态 365.4 上位机软件 376 现场安装相关事项 386.1 分析小屋 386.2 安装法兰开孔要求 396.3 选点要求： 417 维护 427.1 日常维护工作 42421 概述抽取热湿法CEMS能够测量SO2、NOx、O2、温度、压力、流速、粉尘、湿度，其中：l SO2、NOx采用高温伴热紫外差分吸收光谱（DOAS）分析技术l O2采用氧化锆l 湿度采用高温电容法l 温度、压力、流速分别采用热敏电阻（PT100）、压力传感器和皮托管微压差法l 粉尘采用激光后散射法高温伴热紫外差分吸收光谱（DOAS）分析技术除了能够测量SO2和NOx外，还能够分析NH3、Cl2、H2S、O3等气体。

与抽取冷凝法CEMS相比，本系统具有测量准确、反应灵敏、可靠性高、投资成本低、响应速度快、SO2无损耗等优点，在SO2含量少的场合，优势极为明显与原位法相比，分析仪具有支持校准、测量值波动小、可靠性高、设备维护简单等优点 本分析仪整机结构紧凑，方便运输和安装2 技术优势l 所有指标均在高温状态下测量避免冷凝水吸收SO2导致测量结果偏低，并腐蚀预处理管路；l 系统结构简单，集成度高在引流泵的作用下，烟气经探头、伴热管线后直接进入气体室，测量SO2和NOx浓度，再进入氧化锆/湿度/引流泵模块后，直接排出，系统构造简单，集成度高，维护方便；l 核心器件和算法全部自主研发核心器件包括光源、光谱仪、气体室、湿度模块、粉尘仪等全部自主研发；DOAS算法自主研发，系统具有较强的市场竞争力3 技术规格分析气体： SO2、NO、NO2、NH3、Cl2、H2S、O3、O2等；测量技术： DOAS，O2采用氧化锆；量程： (0-100ppm)～(0-20%) (SO2、NOx)，更小的量程需要定制，(0-25%)~(0-100%) (O2)；示值误差： ±2%；重复性： 2%；响应时间： ≤ 90秒；零点漂移： 2%F.S./周；量程漂移： 2%F.S./周；伴热温度： 120ºC～200ºC；样气流速： 1.5±0.1L/min；环境温度： -20ºC～50ºC；环境湿度： 0%～95%Rh；防护等级： IP65；输出： RS232（1路），4-20mA（4路）；输入： 4-20mA（2路）；电源： 220±15VAC 2kW；重量： ≈100kg。

4 系统说明4.1 组成图4.1 抽取式CEMS系统组成图 系统由置于烟囱上的采样探头、粉尘仪和温压流一体化探头，以及置于小屋中的分析机柜，标气和压缩气源组成其中采样探头负责烟气采样，内置陶瓷滤芯用于过滤烟气中的粉尘；伴热管线高温伴热避免烟气中水蒸气冷凝，粉尘仪用于测量烟囱粉尘浓度，温压流用于测量烟囱内烟气的温度、压力和流速；分析机柜负责抽取烟气，并直接高温测量SO2、NOx、O2、湿度指标；标气用于校准分析仪表；空压机产生压缩空气，用于对伴热管线、采样探头、温压流进行定期反吹4.2 机柜说明图4.2 抽取式机柜正面编号名称说明(1)高温紫外气体分析仪气体室外置(2)工控机安装数据采集、换算、显示、存储、上传软件(3)控制面板包括控制探头、伴热管线和加热盒的3个温控表，以及调零、反吹、量程校准3个按钮图4.3 抽取式系统反面编号名称说明(1)高温紫外气体分析仪后视图(2)加热盒可以伴热到120ºC，内置气体室、球阀（电动执行机构安装在加热盒外部，避免损坏）、氧化锆/湿度/引流泵模块(3)温控器(4)电磁阀3个，分别实现反吹、校准和引流泵供气(5)控制按钮背部(6)固态继电器与温控器配套(7)电气控制实现各种供电的分配、电磁阀/电动执行机构等的控制、信号输入输出等(8)氧化锆变送模块采集镐头信号，处理后形成4-20mA电流信号输出(9)微压流量计通过测量加热盒内流路上下游的压差，指示当前样气采样流速(10)开关电源2块，提供机柜内部24VDC、12VDC供电，以及外部粉尘仪、温压流一体化24VDC供电(11)数据采集模块负责采集粉尘仪、温压流一体化信号（4-20mA），并传输到工控机(12)过滤减压阀为系统提供压力稳定、干燥的高压空气4.3 流路原理图4.4 抽取式CEMS系统气路流图图测量状态：分析仪进入测量状态后，气路切换到采样气路，电动球阀开启，引流电磁阀开启，校准电磁阀关闭，反吹电磁阀关闭；在引流泵的作用下，被测气体经由取样探杆、采样探头、伴热管、二级过滤器、电动球阀进入高温伴热气体室，分析仪利用紫外差分吸收技术（DOAS）对气体进行分析，得到SO2、NO等气体的浓度（高温湿法），并利用氧化锆测量O2的浓度，最后烟气排到室外。

校准状态（调零、标定）：当按键“ZERO”或“SPAN”被按下或者定时校准时间到后，会进入校准状态进行调零或标定操作，此时电动球阀关闭，引流电磁阀开启，校准电磁阀开启，反吹电磁阀关闭；在引流泵的作用下，环境空气、N2或者标气经粉尘过滤器、校准电磁阀后被吸入气体室，对气体室中残留的被测气体进行置换，置换完成后，分析仪采集N2或标气光谱，经过DOAS运算，从而实现调零、标定注意：1. 通入N2进行调零时，必须将调零模式改为“氮气2”，将继电器5配置为“氧化锆断电”；2. 通入SO2、NO进行标定时，必须将继电器5配置为“氧化锆断电”；3. 进行氮气调零、SO2、NO标定时，需将针阀关闭反吹状态：当手动进行反吹或者定时反吹时间到后，会进入反吹状态，此时电动球阀关闭，引流电磁阀关闭，校准电磁阀关闭，反吹电磁阀打开；压缩空气经反吹电磁阀后，强力脉冲反吹采样探头滤芯，清灰防堵故障状态：当采样探头、加热箱温度低于设定报警温度（缺省为100℃）或者电动球阀没有转到位时，系统会自动进入维护\故障状态，此时电动球阀关闭，引流电磁阀关闭，校准电磁阀关闭，反吹电磁阀关闭；由于电动球阀关闭，样气无法进入测量气路，从而保护系统整个气路的清洁，直到退出维护\故障状态。

4.4 电气控制原理系统电气控制以紫外气体分析仪为核心，不再需要PLC，如图所示：图4.5 抽取式CEMS系统电气规划图4.5 各测量子系统介绍4.5.1 SO2、NOx气体分析仪图4.6 烟气分析仪外观图SO2、NOx气体分析仪采用高温紫外差分气体分析技术，其内部构成如图：图4.7 烟气分析仪内部结构图 分析仪紫外差分算法原理介绍：由于同种气体在不同光谱波段有不同的吸收，不同气体在同一光谱波段的吸收叠加作用，通过对连续光谱的分析，可以同时测量多种气体本系统采用全息光栅对被测气体吸收后的光进行分光，使用阵列传感器将分光后的光信号转换成电信号，获得介质的连续吸收光谱，实现了多种气体的同时测量本系统使用独特的差分光学吸收光谱算法对连续光谱数据进行处理得到气体浓度光束穿过长度为L的被测气体环境后，由于气体对光的吸收作用，光能量将发生衰减被测气体在波长λ处对光强的吸收，可用Beer-Lambert关系准确表述：I(λ) = I0(λ) exp {- L [ σi (λ) ci +ε(λ) ]}式中：I0(λ)－入射光在波长λ处相对强度；I(λ) －出射光在波长λ处相对强度；L－光程；ci －第i种气体浓度；σi(λ)－第i种气体的吸收系数；ε(λ)－粒子散射等因素导致的消光系数；由上式可见，普通的算法根本无法区分光衰减是气体吸收引起的还是粒子散射等非吸收引起的，而差分吸收算法是将气体的吸收分解为两部分：σi(λ)= σir(λ) +σis(λ)，其中σir(λ)是随波长快变化的部分，σis(λ)是随波长慢变化的部分，而粒子散射等因素导致的消光作用都是随波长缓慢变化的。

显然，吸收中随波长快变化的部分只与气体吸收有关，对其进行相应的算值便可得到相关气体的浓度分析仪光学原理如下图（图1.1）所示 图4.8 紫外分光光度法光学原理图分析仪光学原理图分析仪采用紫外差分算法检测气体浓度，其中SO2、NO等气体在紫外波段存在吸收，如图：图4.9 各组分气体在紫外波段的吸收图分析仪光路如下：图4.10 CEMS-2001在位式CEMS系统光路利用此光路，分析仪可以采集得到原始光谱，利用样气原始光谱和零气原始光谱，即可计算出吸收光谱，然后利用DOAS技术，可以计算得到SO2和NO等气体的含量，DOAS技术可以确保计算结果受光路污染、气体中粉尘等杂质的影响小紫外分析仪技术参数如下：名称紫外气体分析仪原理高温紫外差分吸收光谱量程最小量程为50ppm，最大量程为20%，支持双量程，量程比达到1:10示值误差< 2%重复性< 1% 零点漂移< ±1.5% F.S. / 7天量程漂移< ±1.5% F.S. / 7天工作温度-10 ~ 50°C响应时间（T90）<90秒4-20mA输入接口2路，可灵活配置，100欧负载4-20mA输出接口4路，输出内容可配置，最大带载能力<800欧开关量输入接口4路，可灵活配置继电器输出接口8路，输出内容可配置，DC24V通讯接口1路232电源/功率220±20% VAC / 100W4.5.2 粉尘分析仪图4.11 激光粉尘仪外观图型号：DMS-100； 测量原理：激光后散射方式； 技术指标：l 尺寸：160×160×250mm；l 尺寸：6kg；l 环境温度：-40℃～65℃；环境湿度：0～100%Rh；测量误差：±2%FS；l 介质温度：最高300℃（高温需定制）；l 信号输出：4-20mA；l 最大输出负载：500Ω；l 灵敏度：2mg/m3；l 测量范围：最小0～200mg/m3，最大0～10g/m3；l 烟囱大小要求：1～15m；l 功耗：3W；l 供电：DC (16～24V)±10%；详细说明介绍请参考《粉尘仪说明书》。