CEM SYSTEM-火力发电厂烟道气在线检测系统

能源环保

一．概述     本系统可根据现场的具体工况参数和技术要求，进行灵活优化的配置，充分满足用户的要求，并确保系统的经济性，追求最佳性能价格比。整套系统采用德国M&C分析仪器有限公司成熟的分析控制技术和取样预处理技术，目前M&C公司的该类装置已在世界各国得到了广泛应用，在火电厂、冶金、石化、建材等行业有大量成功业绩，在国内也有广泛应用，(详见应用业绩)，收到了良好效果。     德国M&C分析仪器有限公司充分发挥国际著名公司的优势，在技术上保持领先水平，并为国内用户提供迅捷有效的，从技术咨询、设计、工程调试、到售后服务、备品备件供应等一整套服务手段。 M&C在国内与专业技术合作伙伴建立长期稳定的销售及工程服务中心。为用户提供全面的销前、销后技术支持，升级服务等工作。并长期提供系统所需的各类备品备件。 二．烟气连续监测系统(CEM)的组成     M&C已经设计了一套连续监控排放测量系统，该系统是针对于脱硫前(原始气)SO2/O2和脱硫后(清洁气)NOx/CO/SO2/ O2的测量。     该系统核心通常可由以下五个相对独立的四套装置组成。 ①   烟气成份连续监测系统(脱硫前) ②   烟气成份连续监测系统(脱硫后) ③   尘埃浓度检测系统 ④   热式多点质量流量检测系统 ⑤   数据采集和处理系统(DAS) 三．系统技术参数和指标 1.适用场所：     适用于火电厂烟气成份含量、烟尘、流量、温度等各参数的在线连续监测和分析。 2.适用工况条件： ①最大含尘量：20g/Nm3 ②烟气温度：<450℃ ③取样点烟气压力：-0.05Mpa-0.1Mpa ④烟道形状：矩形、圆形 ⑤烟道直径：任意 3.适用环境条件： ①环境温度：-20℃-+55℃ ②大气压力：50-106Kpa ③相对湿度：<90% ④现场无强烈振动 4.主要技术参数： 4. 1烟气成份连续监测系统 (1)结构形式：采用防尘式分析小屋结构，分析仪表单元、预处理单元、控制单元等均组装在分析小屋内。并配备空气自动调节系统，空调自动调节均衡室内温度，调整温度25℃，保证恒温，维持可靠测量。分析小屋现场就地安装，取样探头组件现场烟道直接安装。 (2)取样方式：电伴热干法直接采样式。 (3)分析参数及测量范围： 脱硫后(清洁气) 脱硫前(原始气) NOx 0~800mg/Nm3 SO2 0~6,000mg/Nm3 CO 0~500mg/Nm3 O2 0~21 vol.% SO2 0~600mg/Nm3 O2 0~21 vol.% (4)分析误差：有自动校正可忽略 线性误差：<±1%F.S (5)灵敏度：<±1%F.S (6)输出模拟信号：0/2/4-20mA或RS232串行口，RS485数字接口(可选) 数字信号： *出错(C, NO, NC) *维护/标定(C, NO, NC) *报警/维护要求(C, NO, NC) (7)供电电源：AC220V 50Hz 3KVA (8)系统过滤精度：<0.1&micro;m (9)智能化：自动校正压力，自动调零，双量程自动切换，量程超限报警，低流速报警，主维护报警。 (10)大屏幕液晶显示，编程快速，操作简单，测试和标定菜单操作。 (11)智能化控制，系统取样管道、取样探头及过滤器自动吹扫防堵(自动定时吹扫)系统自动定时校正系统，系统输出分析仪器、抽气泵、除湿器等故障报警。 (12)防护等级：IP54 4. 2尘埃浓度检测系统 (1)结构形式：现场直接安装式，收发单元与反射单元各用一个法兰直接安装在被测烟道两侧，直接对烟尘浓度进行测量，使外部光影响等于零，极大提高了检测准确性。 (2)测量参数及范围：0~500mg/Nm3(可选) (3)分析误差：±2%F.S (4)输出模拟信号：4~20mA(电气隔离)或RS232串行口，RS422数字接口 数字信号： *出错(C, NO, NC) *维护/标定(C, NO, NC) (5)供电电源：AC220V 50Hz 1KV (6)防护等级：IP64 (7)智能化：应用软件MEPA菜单操作，仪器参数(测量范围、分辨率、控制周期、测量值输出等)可现场直接设定。 (8)故障自诊断、测量值超限自动报警功能。 (9)检测单元定时自动清洗。 4. 3热式多点质量流量检测系统 (1)取样方法：直接插入式检测。 (2)流量范围：0-600000Nm3/h(可选) (3)分析误差：0.5%F.S (4)输出模式信号：4~20mA 数字信号传输接口：RS232串行口 (5)供电电源：AC220V 50Hz≮1KV (6)双行16位瞬时流量及累计流量显示，上、下限报警。 4. 4数据采集和处理系统 采用最新可编程控制器构成本系统的核心，操作界面为可以实现汉化的软件系统 Win CC。 I/O模件可在线热拔插，可在线进行模件的安装维护而不影响其寿命或其他模件的运行。 总线通讯速率为100Mbps。模件之间的通讯速率为12Mbps。 操作和监视系统实现下列DAS基本功能。 ●显示：过程显示，操作显示，曲线显示，棒图显示等； ●报警：报警收集，显示和确认； ●报表：用户报表等； ●数据管理：短期及长期数据存储等； 通过通讯方式完成与DCS或MIS系统的通讯 四．主要工作原理及技术特点 1.烟气成份在线连续分析系统工作原理 1. 1系统的组成 该系统为机、电、仪一体化成套装置，详见附图系统流程图。按用户要求，可安置在由我方成套提供的防尘分析小屋内，分析小屋可以露天安放。也可采用机柜方式，机柜安装在室内。成套系统由室内(柜内)和室外(柜外)两大部分组成。 1. 1. 1    室外(柜外)部分包括电伴热式自动控温采样探头(安装在烟道上)和电伴热自动控温式采样探管。 在清洁气体(脱硫后)和原始气体(脱硫前)的通道中不断地从通过加热探头提取样品，探头带有2微米过滤器，可以过滤大量的尘埃，探头加热不低于145℃，该设计使被采样气体不会产生冷凝；加热取样线连接探头和通往相应测量柜的连线，加热管道加热不低于135℃，防止气体产生冷凝结露。 1. 1. 2   室内(柜内)组件包括： a.预处理单元 预处理单元包括：JetStream&reg;压缩机式除湿器、MP&reg;耐腐抽气泵、FP&reg;CLF气溶胶过滤器、FP&reg;LA &reg;湿度报警精细过滤器、反吹单元等。其功能完成样气的净化、除尘、除湿，其过滤精度可达0.1&micro;，将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气，源源不断送入分析仪器，从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。 气体处理设备在机柜里，首先样气经过预冷室除去湿气，其中冷凝液集结在预冷器的下方；然后气体通过一个三通阀，自动标定时间里外部气体也通过此阀，接着气体经取样泵采出，接下去是一个手动三通阀，通过它注入气体来检查仪器的灵敏度。然后进入第二个有固定露点的冷凝器，穿过气溶胶过滤器分离硫酸，通过湿度报警精细过滤器并检测冷凝器的故障，产生辅助信号避免湿气进入分析仪，冷却器的故障信号或精过滤器报警信号产生，抽气泵切断，故障排除抽气泵自动启动。分析仪能够持续同时有选择的测量最多四种组份的气体，测量后气体流入大气，气体的冷凝物通过冷凝器下的排液泵排出。 系统连续工作，正常无须维护。如有出错或维护要求相应的信号送往控制室，维护人员及时发现。 b.分析单元 多组份分析仪测量 NOx/CO/SO2和O2。分析仪提供自动标定功能，用周围环境气体标定零点，同时敏感性被校正。各参数通道相对独立，性能稳定可靠，智能化程度高。 c.控制单元 以PLC为控制中枢，完成系统取样管道、取样探头过滤器的自动吹扫，完成系统自动标定、校对，及系统的流量低、分析值超限、故障等各种系统内部报警、联锁，并与DAS站连接。 1.2 主要技术特点： a.采用电加热控温干法直接取样方式，相对其它方法辅助环节少，可靠性高。并真实反映烟气成份含量，无附加误差，测量精度高。 b.采用防尘式分析小屋结构并配有空气自动调节系统，为分析系统创造了一个良好的现场应用小环境，为分析系统的长期可靠运行提供了有力保障。 c.探头过滤器采用特殊工艺制造的高效专用过滤器，具有强度高、适应性好，过滤效率高的特点。高效过滤器的采用，合理的过滤环节、取样管道自动吹扫的配置，保证了系统在高粉尘工况(最高可达20g/Nm3 )下的连续采样，及长期可靠运行。 d.系统全干法流程，取样器、取样管，抽气泵、各类管接头等均采用316L防腐不锈钢、聚四氟乙烯材料或特殊防腐处理，提高了系统防腐性，保证了系统的使用寿命。 e.系统采用PLC控制，智能化分析仪表，具有自动化程度高、维护工作量小、数据处理快速方便。 f.具有取样管道及取样探头温度设定控制和温度报警功能。 g.具有数据比较、处理、自动校对、量程范围设定、超限报警联锁功能。 h.系统部分故障自诊断功能。 2.   现场直接安装式尘埃浓度检测系统 2.1 系统的组成及工作原理 该系统主要由收发单元、反射单元、控制单元、自动清洗单元等组成。其中收发单元与反射单元为系统的主体测量部分。通过两个法兰直接安装在现场测量烟道的两侧，利用精密的自校准光学系统，基于光透射原理(两束交替光的方法)工作的。由发射器(LED)发射的调制光通过收发单元和反射单元之间含有粉粒的测量通道，废气中的粉粒引起的光衰减被一个灵敏检测器(E2 )测量出来。信息处理器把衰减后的光与发射参考光相比较从而确定被测气体的透明度和浑浊度，通过重量比较确定尘埃含量，由控制单元显示透明度、浑浊度和衰减值。 控制单元与收发单元之间由电缆连接。连接单元含有测量值的显示(4个字节 LCD)，2个控制元件和模拟、二进制、数字信号传输接口(RS232串行口、RS422 数字接口)。直接将测量结果送入DAS系统。 清洗单元是收发单元和反射单元的清洗辅助设备，它过滤空气，防止光学元件表面污染。并具有清洗单元故障报警提示功能。 OMD 41尘埃检测仪大部分无须维护，应该定期地对整个系统进行清洗检查维护，净化过滤器经常清洗和更换，定期维护过滤器视污染程度而定，光学表面应该定期清洗视环境条件和设备状况而定，经验一般8－26周，清洗后更换净化过滤器的部件。 2.2 主要技术特点 a.外部光影响等于零，现场烟道直接安装测量方式，彻底避免外部光影响产生的误差。 b.较高的在线应用长期可靠性，良好的防护罩措施，检测单元，特殊防腐材料的选用，保证了仪器现场长期运行的可靠性。 c.极小的现场维护工作量和较高的检测准确性，自动清洗单元对检测光学元件表面污染的自动监测、自动校正自动清洗，确保了仪器极小的现场维护工作量和较高的检测准确性。 d.现场安装非常简单，合理的结构设计和完善的配置，简化了现场安装，仅需在烟道上开两孔，现场法兰对接安装即可。 e.良好的人机对话功能，应用软件MEPA菜单操作使现场仪器参数(测量范围、分辨率、控制周期等)设定极为简单方便，测量值及操作状态直接显示。计算机输出接口和DAS有效连接使故障诊断、参数设定、测量值等远距离数字传送成为现实。 3. EPI9000型多点直插式烟气质量流量检测系统 3.1 仪器的组成及工作原理 EPI9000型多点式烟气质量流量计主要由9000MP系列流量变送器组合和9600MP 系列系统控制面板组成。 其中流量变送器探头组合是系统的核心，它由多个流量传感器组成。每个传感器由流量和温度传感单元组成。 当气体掠过热物体表面时，会带走热量，此热量正比于气体的质量流量及其热吸收特性。其中温度传感器不断测量介质的温度，加热传感器则与温度传感器保持一个固定温差。当气体带走热量时，两个传感器之间温差减小，惠斯登电桥失去平衡，自动提高加热传感器的功率，补偿气体带走的热量，恢复固定温差，此时电桥两臂之间的电位反映气体质量流量。流量信号通过增益调整校准后，产生0-5Vdc和4-20mA标准线性输出。EPI流量计采用坚固、可清洗的热式质量流量传感器来检测并补偿气体带走的热量。 9000MP系列质量流量计直接测量气体的质量流率，对温度变化进行修正，对压力变化不敏感，所以不需补偿可直接输入数据采集系统。 9000MP系统控制面板通过双线连接提供9000MP流量变送器探头组合的运行电源。变送器将信号通过4～20mA的信号回路送至数据采集系统。流量变送器有两种规格：直接输出多个探头的平均输出信号；或输出每个探头的一个输出信号，后各个探头的平均输出信号。系统控制面板可将这些输入信号转换成0-5VDC和4-20mA 信号输出用于直接读数。 3.2 主要技术特点 较高的测量精度及稳定性 根据EPI热式气体质量流量计的操作原理，我们可以看出热式气体质量流量计可以直接测量气体的质量流量，而无需象传统的体积流量计(如差压、正位移、涡街等形式的流量计)一样，如果测量标准状态下的气体体积流量，尚需同时对温度与压力监测，并根据气态方程换算。此种质量直测方式优点在于：用一种稳定性很高的热敏传感器代替了体积、温度、压力三种传感器，从而提高了测量精度及稳定性。 较宽的量程比高达100:1的量程比，远远高于差压(3:1)、涡流(10:1)等形式的流量计。使用寿命长，适应范围广。 9000MP系列质量流量计无运动部件，探头组合中所有接触介质的部位均由316SSS 制成，对气体中的粉尘、固体颗粒、油份、水份不敏感，可在锅炉烟气这种恶劣的工况下连续使用多年。安装简单、维护方便的插入式流量计，可以在管道不截断气流的情况下，通过一球阀曳取装置从管道中取出，进行清洗后再插回。而差压孔板流量计则需截断气流后，从管道上卸下，维护后再安装回去，而且必须维持与气流方向的严格垂直，否则会产生较大误差；同时截断气流时的并联管路也必不可省，大大提高了造价。 介质温度适用范围广，EPI热式气体质量流量计由于采用温度自补偿设计，其介质温度一般可适用从-40℃至200℃，插入式最高可达450℃。 4.数据采集和处理系统 4.1 系统的组成及功能 该系统由工控机、打印机、S7300PLC、UPS电源等组成。由专用系统运行软件支持，可与DCS系统连接，进行监测，自动完成数据处理和报告的形式和远程传送，产生的排放量报告可按用户要求设计。同时提供完整的各排放量及运行状况的显示；能够提供自动校正支持，并打印记录其原始校正数据及结果提供CEM系统的自动吹扫及部分故障的自动排除的支持。 4.2 技术特点 ●具有良好的系统运行安全性和可靠性,本系统良好分层加密措施，保证本系统不会出现未经授权的改变而引起的误操作。 ●CEM专用的系统运行软件，保证了对CEM系统的完全支持 ●具有诊断和故障排除机制，带有提供远程诊断服务

五．烟气连续监测系统设备规范汇总表：

气体成分分析仪(脱硫前) 精确度：≤２% 误差：≤２% 采样方法：伴热式 分析方法：红外线 环境温度限制(最低／最高)：－20℃～+50℃ 用电量：3KVA 仪用空气要求：0.3－0.7Mpa 输出模拟信号：0/2/4～20mA 数字信号： *出错　(C, NO, NC) *维护／标定　(C, NO, NC) *报警／维护要求　(C, NO, NC) RS232串行口 警报输出：每种气体组份４路报警输出 量程(低／高)：SO2参数　0～/6000 mg/Nm3 量程(低／高)：O2参数 0～5%～25% 气体成分分析仪(脱硫后) 精确度：≤2% 误差：≤2% 采样方法：伴热式 分析方法：红外线/顺磁 环境温度限制(最低／最高)：－20℃～+50℃ 用电量：3KVA 仪用空气要求：0.3－0.7Mpa 输出模拟信号：0/2/4～20mA RS232串行口 警报输出：每种气体组份４路报警输出 量程： NOx   0~800mg/Nm3 CO    0~500mg/Nm3 SO2   0~600mg/Nm3 O2    0~21% Vol% 数字信号： *出错(C, NO, NC) *维护／标定(C, NO, NC) *报警／维护要求(C, NO, NC)

系统数据： 烟气温度限制(最高／最低)(℃)：-40℃～+450℃ 设备对振动的要求：无明显振动 采样系统流速：3.5m/s 整个系统压缩空气要求 最大气流量：0.0028m3/s 平均气流量：0.0023m3/s 要求的最小压力：0.3 Mpa 所有采样设备的用电量(KVA): 5KVA 尘埃浓度测尘仪 量程(高／低)：0～ 500 mg/Nm 3 精确度：≤ 2% 误差：≤ 2% 采样方法：现场烟道直接安装式 分析方法：光透射度 环境温度限制(最低／最高)：-20 ℃～ +50 ℃ 用电量：0.75KVA 输出模拟信号：4～ 20mA 或 RS232 串行口　　　　 RS422 计算机接口 报警输出： *出错 *维护／标定 烟气流量计 量程(高／低)：0-600000m 3/h (可选) 精确度：≤ 0.5% 误差：≤ 1% 测量原理：热敏式 环境温度限制(最低／最高)：-20～ 55 ℃ 用电量：0.5KVA 报警输出：浓度超标报警 输出信号型式：4～ 20mA 数据采集系统 防护等级：IP 20 环境温度限制(最低／最高)：0～45℃ 用电量：2KVA

澎湃

老大，这样的文章以附件上传多好，这么看费劲啊

CXkingsu

向脱硫上的CEMS故障率确实比较高，而且还影响脱硫电价。

夜空

原帖由 CXkingsu 于 2007-3-5 00:28 发表
向脱硫上的CEMS故障率确实比较高，而且还影响脱硫电价。

脱硫用CEMS系统的关键在于烟气预处理系统！！！