烟气在线监测系统范文精选

[摘 要]本文结合神木公司脱硫及脱硝CEMS的维护经验，介绍了CEMS系统的组成与功能，烟气相关参数在线监测原理，分析了CEMS系统在运行中存在的问题和常见故障，提出了解决方法和改进措施， 有效降低了CEMS系统故障发生率，确保系统正常运行、污染源数据有效，实现社会环境效益。

[关键词]脱硫；脱硝；CEMS；西门子；气体分析仪

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0022-04

一、概况

神木公司脱硫系统出、入口烟气在线监测系统及脱硝系统锅炉出口左、右侧烟气在线监测系统均是由北京雪迪龙自动控制有限公司生产，型号为SCS-900-1， 锅炉出口在线监测参数有NO、O2；脱硫入口监测参数有SO2浓度、NO浓度及烟气含氧量；出口监测参数有SO2浓度、NO浓度、烟气含氧量、烟气温度、压力、湿度、流速及烟尘浓度，气体分析成分有分析仪采用SIEMENS公司生产的ULTRAMAT 23型气体分析仪，均采用抽取式烟气的气体分析（SO2 、NOx 、02 ）采样方法采用直接抽取加热法。气体分析器选用西门子公司生产的ULTRAMAT23 多组分红外气体分析仪。送环保部门的数据传输仪采用西安讯腾科技有限责任公司生产的CTDR-2-G型数据采集传输仪。

1、系统基本组成：烟气取样系统、NO2/NO转换器、气体分析仪表、在线粉尘浓度仪、烟气流量计、DAS系统以及无线数据采集传输仪。

1.1、烟气取样系统：烟气经过采样探头（SP ）和电加热采样管线由取样泵（M1 ）抽取至分析柜。

采样探头（SP ） ：由连接法兰（DN65 ， PN6 ）探头取样、过滤器（碳化硅陶瓷2 腼孔隙）加热装置、温控器组成。

摘 要：环境保护越来越被公众所认同，现在大气污染成为需要解决的突出问题。生产企业排出的烟气中含有各种污染物，具体排放的指标需要遵守国家关于固定污染源烟气排放标准。对此，企业需要配有固定污染源烟气排放连续检测系统（CEMS）。

关键词：CEMS AO2040红外分析仪 氧化锆分析仪 烟尘检测仪 数据采集系统

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0140-04

为保护我们共有的地球，环保部门对烟气排放企业需要进行固定污染物排放的监督，烟气监测系统就是按照环保部门要求，企业设立的排放物进行连续监测的系统。

固定污染源烟气排放连续监测系统（简称CEMS），由烟尘监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、DAS（数据采集系统）、气源电源通讯等辅助设施子系统等组成。通过选定的采样方式，测定烟气中污染物量，数据按要求进行显示、记录、传输和调用。

标准的监测项目为8个参数：二氧化硫量（SO2）、氮氧化物量（NO NO2）、颗粒物量（烟尘）3个污染物参数和对应的湿基流量（包含流速、温度、压力）3个排放参数、以及换算干基用的氧量（O2）、湿度（RH）2个参数。

1 CEMS系统

1.1 系统简述

摘 要：脱硫CEMS烟气在线监测系统主要用来连续监测烟气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度及排放总量。我厂采用石灰石-石膏干法脱硫工艺、直接抽取法测量。

关键词CEMS；脱硫；连续监测；SO2

中图分类号：TN931.3 文献标识码：A

我厂一期2×330MW脱硫于2008年底投产，采用石灰石-石膏干法脱硫工艺，无烟气旁路，烟气连续检测系统采用的是北京雪迪龙公司的SCS-900型系统，测量采用直接抽取法。

1 我厂脱硫CEMS烟气在线监测系统概述

脱硫在线监测系统测量的主要参数：SO2、NOX、O2、流量、烟尘、温度、压力等，其中SO2、NOX采用NRIR不分光红外法、O2采用电化学法用分析仪检测，粉尘浓度（激光后散射法）、流量（皮托管差压法）、温度、压力等通过安装在现场平台上的仪表进行检测，这些数据经过信号处理传至PLC，上位机与PLC进行通讯（RS485）采集到环保要求数据。通过DAS站对环保数据进行存储、打印、统计和传输，并分别传至DCS和环保局。

2 系统原理

2.1 系统原理

摘要：近年来电力企业环境保护与在线监测需求越来越大，制造商推介的CEMS也不少，但不同企业、不同烟气排放点有着不同的对象特征。本文在简要分析了环境保护与自动监测控制的作用与意义，针对大唐淮北发电厂#8机SO2烟气重点阐述了其流量、成分、粉尘浓度的自动检测及其系统的集成、设计要点。

关键词：CEMS烟气；在线检测

前言

随着我国节能减排力度的加大，企业环保与经营管理念的提升和可持续性发展也迫切要求企业通过加强监测、强化管理的手段来解决污染问题。我厂近年来也日益重视环境监测问题和完善监测系统，在#8机安装CEMS烟气排放在线监测系统开始进行烟尘和SO2浓度监测。

淮北发电厂与许多企业一样都无法避免有污染排放点，少则几个、多则几十个，金属粉尘和SO2是气型污染物的主要污染因子，这些污染源排放的大量粉尘和SO2烟气，不仅加剧了各种设施的腐蚀，而且对周边环境也造成了极大的危害。

烟气排放在线监测系统（CEMS）面对的困难与问题很多：高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性等恶劣气体条件；应保证必要的检测准确度；应有较快的反应速度；应易操作、易检修；防尘、防溅、防腐等防护要求；应有较高的自动化程度，较少的维护工作量，因此应对气体成分、粉尘浓度、烟气流量等进行分析。

一、气体成分分析

过去主要采用传统的分析方法如化学分析法、气相色谱法，其缺点是：必须对烟气进行人工取样，在实验室进行分析，其中操作者的操作技能对分析的精度有很大影响；而且传统方法只能单一成份地逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能；分析费时，响应速度慢，效率低，难以实时地分析工况。而目前#8机采用的是光学技术，在不影响被测气体本身状态时于烟道上进行实时的直接测量。其原理是气流通过测量探头同时吸收仪器发出的光使光强衰减，测出衰减程度即确定了SO2含量。该法具有以下特点：利用SO2对一定波长紫外光的强吸收特性消除其它成份影响；可测范围大，可达0～6000 mg/Nm3。

【摘要】CEMS（烟气在线监测系统）在电厂中主要应用与火力发电厂，用于对于气体污染物和颗粒物的浓度进行连续监测和信息收集工作。它具有十分重要的环保作用。本文将详细阐述该系统的发展历程、工作原理、在火电厂中的具体应用以及重要作用。

【关键词】CEMS；火电厂；重要性

1 CEMS系统的发展

国外从上个世纪五六十年代开始，就在化工厂、水泥厂和燃煤电站等装置烟气在线监测系统以监控排放的污染物的浓度。能够生产CEMS系统设备的厂家基本集中在英国、德国、美国和日本等发达国家，其生产标准也都以美国的EPA为基准。直到六十年代末，美国发现了荧光检测技术，德国设计了不透明度光学系统，以及环境分析仪和现场分析仪的发明都为CEMS技术的成熟奠定了基础。于是，第一台CEMS设备诞生于1971年的美国。1975年，美国制定了严格的系统性能技术指标，对于某些工厂的排放源头予以强制性安装CEMS的规范，就此该系统才逐渐的普及开来。随后1990年的清洁空气的法案的修整、1995年的酸雨计划、2003年的氮氧化物排污交易计划、2009年的清洁空气州际法等一系列的法案的出台或者修整都在逐步的完善了美国乃至世界的CEMS的应用。

2 CEMS系统工作原理

CEMS（烟气连续监测系统）用于连续自动监测固定污染源的污染物排放浓度。将仪器安装在污染源上，实时测量监测污染物的排放浓度和排放量，同时，将监测的数据传送到环保监控中心。该系统主要包括了4个子系统，分别是气态污染物监测系统、颗粒污染物监测系统、烟气排放参数测量系统、系统控制及数据采集系统。每一个子系统都有多种监测测量技术，技术不同，工作原理和过程不同。下面将以气态污染物和颗粒污染物的监测为例，选择一种方法作为代表进行分析。

气态污染物的监测采样方式有，抽取采样法和直接测量法，国内电厂主要使用直接测量法。直接测量法又分为点测量和线测量两种。点测量是将传感器安装在探头端部，探头直接插入烟道，使用电化学或光电传感器聿饬拷闲》段内的污染物浓度。线测量是将传感器和探头直接安装在烟道或者烟囱上，再利用光谱分析技术或者是激光技术来对被测物进行长距离直线型的在线测量。该项技术主要基于光谱学和光学，在CEMS系统中的使用占率约为10%。

颗粒污染物的监测中的方法有浊度法和光散射法，光散射法是国内主要使用的方法，光学部分包括激光光源、功率控制、光电传感、散射光接收部分。原理是激光器发出的650nm束以一个微小的角度射入排放源，激光束与烟尘粒子作用产生散射光，背向散射光通过接受系统进入传感器转变成电信号进行处理。

摘 要：随着国家节能减排力度的加大，新建机组必须同步建设脱硝设施，在役机组逐步进行脱硝改造，脱硝烟气在线监测系统是脱硝设施的主要组成部分。本文主要介绍了一种新型双池多层厚膜氧化锆分析仪测量氮氧化物在脱硝在线烟气监测系统中的应用，并介绍该分析仪的结构和工作原理，技术特点。

关键词： 极限电流型氧化锆 喷射引流 铵盐沉积

中图法分类号： X831 文献标识码： A

0 引言

氮氧化物是燃煤电站排放的主要污染物之一。2011年国家环境保护部《火电厂大气污染物排放标准》中，规定了严格的排放标准，2014年7月1日现有火力发电锅炉NOX排放值要求低于100 mg/m3。脱硝烟气在线监测系统的可靠性对脱硝系统的正常运行起着至关重要的作用。

1 双池多层厚膜氧化锆的原理

1.1 普通氧化锆型氧气分析仪的传感器检测原理：

氧化锆固体电解质为氧离子导体，在600℃以上，具有较好的氧离子导电性。它是利用氧化锆的浓差电动势（即浓差电池）效应，来检测气体中氧气含量的。其检测原理见图1，在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧浓度不同时，氧浓度高的一侧的氧以离子形式向氧浓度低的一侧迁移，结果使氧浓度高的一侧铂电极失去电子显正电，而氧浓度低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时（600℃以上），只与两侧气体中氧气含量的差有关。若一侧氧气含量已知（如空气中氧气含量为常数），则另一侧氧气含量（如烟气中氧气含量）就可用氧浓差电势表示。测出氧浓差电势，便可知道烟气中氧气含量，其形成的电压与氧气浓度差对数相关。

[摘 要]随着工业化进程的发展迅速和人民生活质量的不断提高，大气污染以成为人们密切关注的话题。大气污染物主要包括二氧化硫和氮氧化物，脱硝指的就是除去烟气成分中的氮氧化物。火电厂脱硝系统的安装已被列入国家“十二五”减排计划日程。我厂已先后安装了1-4号锅炉脱硝反应器装置，并配置了相应的烟气在线监测系统。随着国家环保局对火电厂NOx排放标准不断提高，早先安装的烟气在线监测系统升级改造势在必行。本文针对沧东电厂4号机组脱硝烟气在线监测系统升级改造的必要性和实施进行了阐述。

[关键词]CEMS；NOx；倒挂

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0067-01

一、背景介绍

我公司一期工程为两台2×600MW亚临界燃煤发电机组，分别为1号机组、2号机组。二期工程为两台2×660MW超临界燃煤发电机组，分别为3号机组、4号机组。3号机组于2009年3月投入商业运行，脱硝系统同主机同步建设，同时投入运行。脱硝选择性催化还原技术（以下简称SCR），同时配备了一套烟气在线监测系统（以下简称CEMS）。1、2、4号机组与2013年初陆续安装了脱硝装置，采用的也是SCR技术，同时配备了一套CEMS系统。每套脱硝CEMS系统共安装有4套烟气在线监测系统，用来测量脱硝系统A、B侧出、入口NOx、O2浓度。1、2、3号机组脱硝CEMS系统测量方法：NOx为直接抽取式红外差分光学吸收光谱法；O2为电化学法。4号机组脱硝CEMS系统测量方法：NOX为直接抽取式紫外差分光学吸收光谱法；O2为氧化锆法。

二、脱硝CEMS系统升级改造的必要性

1、原CEMS测量系统的缺点

（1）故障率

摘 要： 介绍在线监测系统的研究背景和研究意义，根据火电企业的实际情况，分析系统的业务需求并进行总体设计，系统建立一套电厂数据与SCADA、GIS数据库对应的标准体系，基于B/S构架，搭建SCADA、GIS、AERMOD专业平台，采用.NET平台对系统进行分层结合，并用Web Service新一代网络交换架构实现数据通讯，采用Ajax、XML等技术手段，实时采集火电厂各项烟气数据和脱硫装置的运行数据，分析环保设施的健康水平，实现对烟气排放指标和脱硫装置运行情况的在线远程监控和分析，构建基于.NET平台的烟气在线监控系统。

关键词： .Net；烟气；在线监测系统

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210110－01

国家统计局2009年1～9月电力供给结构数据显示，火电占整个电力供给的80.35%。火力发电过程中会排放出巨量的二氧化硫，二氧化硫是主要的大气污染源，可加速酸雨形成，加重污染。因此，国家环保部通知，要求各火电机组必须安装二氧化硫及烟尘等污染物监测装置，并接受各地督查中心核查。这就需要一套火电厂在线监测系统对各火电机组运行状况、脱硫设备进行实时监测，该系统的运行无疑对国家节能减排具有重大意义。

火电厂的烟气监测参数繁多，涉及的系统设备复杂，若操作不慎易导致发电主机停机等影响电网的重大事故。因此必须建立满足火电厂自身业务需求的烟气在线监测系统。本文设计并实现了一个基于.NET技术架构的在线监测信息系统，该系统应用于火电厂的烟气在线远程监控，也是环保部门进行环境监察的有效工具。

火电厂烟气在线远程监控管理系统通过实时采集火电厂各项烟气数据和脱硫装置的运行数据，分析环保设施的健康水平，实现对烟气排放指标和脱硫装置运行情况的在线远程监控和分析。针对中电投下属约180台火电机组，每台机组考虑100个数据量，主要监控各电厂入口和出口CEMS数据、脱硫主要设备运行状态（包括FGD出入口烟气参数、烟气挡板状态、增压风机、GGH、循环泵运行状态以及其它参数）。

通过本系统的建设，实现对整个集团电厂脱硫装置主要设备的监视和主要参数排量分析，真实掌握各电厂脱硫装置的实时生产信息，加强对电厂的监管力度和分析，同时为集团领导决策提供更有效的依据。

1 系统工作流程

摘 要：红外线气体分析仪具有准确度高、稳定性好、操作简单等优点，可广泛应用于各大企业的烟气污染物排放检测领域，为企业和环保部门制定决策提供科学的依据。本文主要围绕红外线气体分析仪的测量原理、测量方式、技术及其应用进行阐述，希望能为读者提供一定的参考。

关键词：红外线；NDIR；烟气；监测

0 引言

工业发展带来经济腾飞的同时，也给环境带来极大的负担。环境污染，尤其是大气污染程度不断加深，严重影响了人们的正常生活和身体健康。固定污染源烟气的排放是大气污染气体的主要来源之一，研发具有实时性、智能化、稳定性好、可靠性高且操作简单的烟气监测系统，对于我国烟气自动监测系统的发展，控制烟气中污染物质的排放具有实际意义。

1 红外线气体分析仪在烟气自动检测系统中的应用

1.1 测量原理 我国当前使用的气体分析仪器在监测范围、测量精度、组分分析方面，存在较大的局限性，而新型的非分散红外线（NDIR）技术，则能实现对多组分烟气浓度的检测，该技术检测原理为气体红外吸收，在测量过程中无需消耗物质，因此具有使用寿命长、稳定性好、选择性强、测量范围广、高精准度，具有广泛的推广意义。

烟气中的主要成分为硫、氮、碳的氧化物，主要以二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）为主，这类气体在红外波段有独特的吸收波，被称为特征吸收波（表1）。特征吸收波根据物质不同，波形各异，因此可用作鉴别各类物质的依据。而气体浓度的确定，则是根据特征吸收光谱对红外能量的吸收能力进行检测的。根据朗伯-比尔吸收定律可知，当待测气体组分有红外光通过时，气体分子吸收特定波长的红外线。

表1 烟气中各组分特征吸收波

摘要：火电厂既是一个具有公用事业性质的行业，同时也是一个高污染排放的行业，对该行业的污染物排放量进行监测，不仅有利于行业本身的发展，同时也对人民、社会及环境有着很重要的意义。本文主要是从对火电厂脱硫烟气在线监测系统的重要性的分析入手，继而对火电厂脱硫烟气在线监测系统运行中需要注意的问题进行了一一的剖析，希望通过本文能够让脱硫烟气在线监测系统在火电厂的应用中更加的完美，使其对火电厂的作用能够更加充分的发挥出来。

关键词：火电厂；脱硫烟气；在线监测；系统

Abstract: the power plant is both a has the nature of the utility industry, it is also a high pollution emissions of industry, the industry emissions of monitoring, is not only beneficial to the development of the industry itself, and at the same time, the people and the society and the environment has a very important significance. This article mainly from the power plant flue gas desulfurization of on-line monitoring system of the importance of analysis, and then to the power plant flue gas desulfurization operation of on-line monitoring system for the problems to be pay attention to detail the analysis, this paper can let hope that through on-line monitoring system in flue gas desulfurization thermal power plants in the application of more perfect, make its power to the role can more fully play comes out.

Key words: the power plant; Flue gas desulfurization; Online monitoring; system

中图分类号：TN931.3文献标识码：A文章编号：

一、火电厂脱硫烟气在线监测系统的重要性

众所周知，火电厂是一个具有公用事业性质的行业，同时，因其运行方式的缘故，它也是一个高污染的行业，因此，如何控制好火电厂的排污工作已成为业内及社会所共同关注的焦点之一。同时，伴随着我国经济的发展和科技实力的增加，在火电厂中应用现代高科技进行各方面的控制已是越来越多，譬如说，火电厂脱硫烟气在线检测系统，该系统正是结合了火电厂的运营特点及现代的高科技而形成的，用以对火电厂的脱硫烟气进行在线监测，通过火电厂脱硫烟气在线监测系统的应用，可以有效地监测到火电厂脱硫烟气的指数，看其是否与我国有关的排污标准相符，进而对火电厂的排污工作进行控制，是我国环保主管部门对火电厂进行排污监测及控制的有效手段之一。火电厂脱硫烟气在线监测系统的应用不仅对控制火电厂的脱硫烟气的指数有着重要的意义，同时对于环境的保护及社会的发展也有着不可替代的意义。

然而，由于各方面的原因，火电厂脱硫烟气在线监测系统在火电厂中的应用还是不太成熟，有许多问题还是有待解决的，只有在火电厂脱硫烟气在线监测系统的运行过程中，加强对这些问题的注意，才能够充分发挥出火电厂脱硫烟气在线监测系统的作用，为行业、人民及社会做出贡献。