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煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（continuous emission monitoring system, CEMS）是由顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與傳輸子系統(tǒng)四部分組成。
其中顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要是對(duì)排放煙氣中的煙塵濃度進(jìn)行測(cè)量。氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要對(duì)排放煙氣中NOX、SO2、CO、CO2等氣態(tài)形式存在的污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，目前我國(guó)火力發(fā)電廠主要對(duì)煙氣中的NOX、SO2、CO氣態(tài)形式存在的污染物進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)。煙氣排放參數(shù)子系統(tǒng)主要對(duì)排放煙氣的溫度、壓力、流速等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)處理與傳輸子系統(tǒng)主要完成測(cè)量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)功能，并按照環(huán)保相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的格式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)境監(jiān)管部門。
下面主要針對(duì)火電廠重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)的環(huán)保參數(shù)涉及的系統(tǒng)進(jìn)行介紹，即顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。
氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)方式主要有兩種，即直接測(cè)量法和抽取測(cè)量法，其中抽取采樣法又分為直接抽取法和稀釋抽取法。下面簡(jiǎn)單介紹三種方法測(cè)量原理：
1）直接測(cè)量?jī)x表主要由發(fā)射裝置和接收裝置兩部分組成，分別安裝在所測(cè)煙道統(tǒng)一截面位置，其原理是由發(fā)射裝置對(duì)準(zhǔn)煙道另一側(cè)接收裝置發(fā)出一束紅外或紫外線，由于氣態(tài)污染物的濃度與吸收光線的強(qiáng)度有一定的函數(shù)關(guān)系，因此通過光的強(qiáng)度可以間接反映出所測(cè)氣態(tài)污染物濃度。
2）直接抽取法主要由帶有加熱器的取樣探頭、具有伴熱功能的煙氣取樣管路、煙氣預(yù)處理系統(tǒng)裝置、樣氣分析儀、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)組成。煙氣通過煙道內(nèi)取樣管進(jìn)入加熱取樣探頭，再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾掉其中粉塵后進(jìn)入具有伴熱功能的取樣管路內(nèi)，送到預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行加熱處理避免煙氣中帶水影響分析儀測(cè)量。
3）稀釋抽取法采樣系統(tǒng)是由稀釋探頭、稀釋探頭控制器、空氣發(fā)生器、分析儀器、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)等組成。其測(cè)量原理采用一定量的經(jīng)過處理的干燥空氣稀釋煙氣，經(jīng)稀釋器稀釋的煙氣中水分含量極度降低，因此無(wú)需伴熱樣氣管線傳送，可直接送分析儀器進(jìn)行氣態(tài)污染物濃度分析。
經(jīng)過一次凈煙氣環(huán)保測(cè)點(diǎn)移位改造，目前神福鴻電凈煙氣儀表出口CEMS采樣點(diǎn)移位于煙囪109m平臺(tái)，測(cè)量方法為抽取式原理。測(cè)量SO2、NOX、顆粒物三項(xiàng)污染因子、流速和氧量、溫度、壓力配套參數(shù)。
凈煙氣CEMS儀表其中SO2量程為0～75mg/m3并具備0～750mg/m3測(cè)量功能；NO量程為0～75mg/m3并具備0～750mg/m3測(cè)量功能；氧量量程為0～21%， 其中最小量程為0～5mg/m3，最大量程為0～200mg/m3。雙量程改造前脫硫出口CEMS分析儀SO2、NOX量程選用的是0～75mg/m3，可以滿足正常運(yùn)行時(shí)的測(cè)量需求。但是在脫硫脫硝系統(tǒng)尚未投入或者退出情況時(shí)，煙氣中的SO2、NOX含量非常高，超過75mg/m3，無(wú)法正確反映環(huán)保數(shù)據(jù)排放情況。
環(huán)保分析儀表更換為雙量程儀表，儀表自身根據(jù)采集氣態(tài)污染物實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量比較判斷輸出一個(gè)開關(guān)量來作為雙量程中的高低量程切換信號(hào)。信號(hào)通過隔離繼電器分為三路分別送到脫硫DCS、環(huán)保局、中調(diào)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)接收儀表輸出的切換信號(hào)來控制高低量程數(shù)值轉(zhuǎn)換輸出。
4.1 雙量程切換方案設(shè)計(jì)思路
首先將CEMS分析儀表本身雙量程切換信號(hào)（SO2量程切換信號(hào)、NOX量程切換信號(hào)）引出通過中間繼電器分為兩路，一路送至就地PLC上位機(jī)，一路送至脫硫DCS。在脫硫DCS相應(yīng)控制柜中再增加一中間繼電器分為兩路，一路送至脫硫DCS系統(tǒng)開關(guān)量輸入卡件，另一路送至中調(diào)控制柜。
4.2 雙量程切換方案實(shí)施
CEMS小間PLC控制柜內(nèi)增加卡件DX561，將DX561第一通道定義為SO2量程切換信號(hào)，DX561第二通道定義為NOX量程切換信號(hào)。CEMS儀表柜內(nèi)部控制回路增加2個(gè)繼電器：1個(gè)為SO2高低切換，1個(gè)為NOX高低切換。前后兩個(gè)切換信號(hào)分別從儀表本身控制系統(tǒng)開關(guān)量卡件D05、D06通道輸出送至中間繼電器。
5、測(cè)定系統(tǒng)
用氣體采樣探頭采集到待檢測(cè)的樣品氣體，通過氣體探頭內(nèi)的初級(jí)過濾器，先除去比較大的灰塵。此時(shí)如果過濾器上附有水分，過濾器馬上會(huì)被堵塞，同時(shí)使SO2氣體溶解損失, 為此預(yù)先將進(jìn)入的待測(cè)氣體加熱到約180℃以避免。另外，在測(cè)定所含SO2 , NOx氣體成分時(shí)為了使采樣探頭到主機(jī)箱間的特氟龍管內(nèi)不出現(xiàn)水份, 也必須進(jìn)行加熱，然后把待測(cè)氣體導(dǎo)入到主機(jī)箱。
從氣體入口進(jìn)入主機(jī)的樣品氣體通過電動(dòng)球閥用 ＂排液分離器＂ 冷卻到機(jī)箱內(nèi)部的溫度，從而使氣體中的水份分離出來, 再經(jīng)過 ＂前冷卻器＂除濕, ＂排液分離＂中產(chǎn)生的水份流入 ＂1＃排液器＂ , 溢水排出。樣品氣體在經(jīng)過 ＂過濾器＂后，進(jìn)入＂冷卻器１級(jí)制冷＂，被冷卻到４℃，又分離出水份，產(chǎn)生的水份經(jīng)＂蠕動(dòng)泵＂流入＂1＃排液器＂ , 溢水排出。樣品氣經(jīng)過＂冷卻器１級(jí)制冷＂后被＂抽氣泵＂吸取。該泵的吸取能力，為６L/min 左右，這時(shí)＂樣品氣體＂的收集量被其后的氣阻分流調(diào)整約１.５L/min流量進(jìn)入＂冷卻器2級(jí)制冷＂被冷卻到４℃，又分離出水份，產(chǎn)生的水份直接流入＂2＃排液器＂ , 溢水排出。這樣經(jīng)過兩級(jí)冷卻，氣體中所含水份濃度保持在４℃飽和狀態(tài)。可以通過＂流量計(jì)＂調(diào)整樣品氣體約以0.7L/min的流量進(jìn)入分析儀，后氣體經(jīng)分析后排到機(jī)箱外部。
CEMS系統(tǒng)特點(diǎn):
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、維護(hù)方便；
2、系統(tǒng)滿足最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)HJ T76/HJ T75規(guī)范要求；
3、系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，配置靈活，性能穩(wěn)定；
4、系統(tǒng)關(guān)鍵部件采用進(jìn)口品牌、測(cè)量精度高、維護(hù)周期長(zhǎng)；
5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能化程度高、具有遠(yuǎn)程操作控制功能；
6、系統(tǒng)全程冷干法取樣分析、具有全程校準(zhǔn)功能；
7、系統(tǒng)多個(gè)分析結(jié)構(gòu)模塊、可根據(jù)不同的用戶需求而靈活選配；
8、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度高，滿足環(huán)保數(shù)據(jù)上傳要求。
