技术方案热湿法new.docx
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技术方案热湿法new
FB1000型烟气排放连续监测系统
标准技术方案书
(热湿法)
天津市蓝宇科工贸有限公司
1引用标准
⏹HJ/T76-2007固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及监测方法
⏹HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范
⏹GB18484-2001危险废物焚烧污染控制标准
⏹HJ561-2010危险废物(含医疗废物)焚烧处置设施性能测试技术规范
⏹GB16297-1996大气污染物综合排放标准
⏹GB16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法
⏹HJ/T397-2007固定污染源废气监测技术规范
⏹GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准
⏹GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准
⏹GB18485-2001生活垃圾焚烧污染控制标准
⏹GB4915-2004水泥工业大气污染物排放标准
⏹HJ/T47-1999烟气采样器技术条件
⏹HJ/T48-1999烟尘采样器技术条件
⏹HJ/T55大气污染物无组织排放监测技术导则
⏹HJ/T212-2005污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准
⏹HJ/T419-2007环境数据库设计与运行管理规范
⏹HJ/T352-2007环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范
⏹Q/HFWY003-2009天津蓝宇有限公司烟气连续监测系统企业标准
2项目介绍
本项目为FB-1000H型烟气排放连续监测系统(CEMS),可对烟气中的二氧化硫浓度(SO2)、一氧化氮浓度(NO)、氧含量(O2)、烟气粉尘浓度、温度、压力、流速等参数进行测量。
根据需方提出的测量需求和工艺特点,采用天津市蓝宇科工贸有限公司所推出的FB-1000H烟气排放连续监测系统(以下简称FB-1000H系统)达到对排放烟气中有害物质的在线监测。
3供货范围
序号
名称
规格和型号
单位
数量
生产厂家
备注
1
气态污染物监测子系统
1.1
紫外差分光谱气体分析仪
FB-1000H
套
1
天津蓝宇
SO2、NO
1.2
采样探头
JSP2075/BF
套
1
天津蓝宇
1.3
电伴热采样管
SHGLEH150
根
1
南京吉纳波
2
颗粒物监测子系统
2.1
颗粒物分析仪
RBV-DUST
套
1
深圳彩虹谷
2.2
吹扫气管
Φ8
套
1
天津蓝宇
2.3
安装部件(法兰等)
自制
套
1
天津蓝宇
3
数据采集和处理子系统
3.1
工控机
IPC-810B
台
1
研祥
3.2
电控箱
自制
套
1
天津蓝宇
3.3
信号调理模块
LYTLB
台
1
天津蓝宇
3.4
液晶显示器
配置
台
1
飞利浦
3.5
CEMSVer2.0软件
CEMSVer.2.0
套
1
天津蓝宇
4
反吹子系统
4.1
反吹子系统
套
1
天津蓝宇
5
烟气参数
5.1
压力变速器
RBV-FTP
套
1
深圳彩虹谷
5.2
温度变速器
RBV-FTP
套
1
深圳彩虹谷
5.3
流速差压变速器
RBV-FTP
套
1
深圳彩虹谷
5.4
温湿度传感器
LYWSD
套
1
南京吉纳波
4系统介绍
FB-1000-H系统设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求,均符合国家有关环境保护标准和技术规范要求。
本系统由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统及数据采集与处理子系统组成,其中气态污染物监测子系统的预处理单元、分析单元和数据采集与处理子系统安装在机柜内,可以连续监测SO2、NO(标准、湿基、干基和折算)、烟尘(颗粒物)浓度、烟气流速、烟气压力、烟气温度等多项相关参数及统计排放率、排放总量等,并能对测量到的数据进行有效管理,具有现场数据实时传送、远程故障诊断、报表统计和图形数据分析等功能,实现了工作现场的无人值守。
整套系统结构简单、动态范围广、实时性强、组网灵活、运行成本低,同时系统采用模块化结构,组合方便,根据客户需求有所增减;并且能够与企业内部的DCS和环保部门的数据系统通讯。
FB-1000H系统组成
4.1监测项目
本产品能够直接用于脱硝装置的烟气在线监测。
因为脱硝装置会有一定量的氨气逃逸出来,而氨气容易结晶在气路中形成堵塞,影响设备的稳定性。
目前,可以通过在采样探头中加入洗氨装置来去除烟气中的逃逸氨,但是SO2和NO也会溶于洗氨装置的溶液中,形成强酸,腐蚀设备,同样会影响设备的稳定性。
本产品通过气路全程加热以及高温检测,使烟气温度一直保持在150℃以上,氨气不会结晶析出,从而确保了仪器的稳定性。
4.2监测方法
Ø烟气采样方法:
直接抽取法
ØSO2监测方法:
紫外差分光学吸收光谱法
ØNO监测方法:
紫外差分光学吸收光谱法
ØO2监测方法:
氧化锆法
Ø烟尘监测方法:
激光背向散射法
Ø温度监测方法:
温度传感器
Ø压力测量方法:
压力传感器
Ø流速测量方法:
差压法(皮托管)
4.3系统主要技术指标
项目
单位
数据
单套监测系统用电
kW
15
单套监测系统耗气量
M3/min
0.8
单套监测仪器耗气持续时间
时
24
烟气温度限制(最低/最高)
℃
-20—280
SO2、NO监测仪
型号
FB-1000
生产厂家
天津市蓝宇科工贸有限公司
监测方法
直接抽取测量法
数据处理方法
紫外差分吸收光谱法
量程
ppm
SO2:
0-3000
NO:
0-2000
分辨率
ppm
0.1
零点漂移
%/24h,%/周
≦±2.5%F.S/24h;
≦±5%F.S/周
跨度漂移
%/24h,%/周
≦±2.5%F.S/24h;
≦±5%F.S/周
测量精度
%
±2%F.S
反应时间
s
<2
环境温度限制
℃
-2—60
用电量
KVA
12
重量
Kg
18
工作状态输出
测量/故障/报警/校准
校准方式
手动
校准循环时间
一个月
测量方式
连续在线监测
O2监测仪
型号
YB-88
生产厂家
天津市蓝宇科工贸有限公司
监测方法
直接测量法
监测原理
氧化锆传感器
量程
%
0-21%
分辨率
%
1%
测量精度
%
≤±2%F.S
反应时间
S
≤1
环境温度限制
℃
-2—60
用电量
KW
0.15
重量
Kg
3.5Kg
工作状态输出
测量/故障/校准
测量方式
连续在线监测
颗粒物监测仪
型号
RBV-DUST
生产厂家
天津市蓝宇科工贸有限公司
监测方法
激光后向散射法
量程
mg/m3
0-4000mg/m3
分辨率
mg/m3
1mg/m3
测量精度
%
±2%F.S
环境温度限制
℃
-2℃~60℃
用电量
KVA
0.05
探头重量
Kg
4Kg
工作状态输出
测量/故障
校准方式
手动
测量方式
连续
压力测量
型号
RBV-TPF
生产厂家
天津市蓝宇科工贸有限公司
量程
烟气动压
烟气静压
(0~1000)Pa
(-10~+10)kPa
测量精度
烟气动压%
烟气静压%
≤±2.5%
≤±2.5%
温度测量
型号
RBV-TPF
生产厂家
天津市蓝宇科工贸有限公司
量程
℃
(0~500)℃
测量精度
%
≤±2.5℃
流速测量
型号
RBV-TPF
生产厂家
天津市蓝宇科工贸有限公司
量程
m/s
(0~40)m/s
测量精度
%
≤±2.5%
注:
具体测量量程可根据用户需求和应用工况确定
4.4技术路线
4.4.1取样和预处理单元
样气在射流泵的抽力下由取样探头取出,样气中的绝大部分颗粒物被取样探头中的过滤器滤除,滤除后通过伴热管线直接输送到气室进行分析,不需通过冷凝装置。
气室温度保持与伴热管线和采样探头一直在150℃。
由控制单元实现自动反吹、自动标定、温度报警提示等功能,并显示系统工作状态。
校准单元:
FB-1000H具有自动和手动校准的功能。
校准操作简单,非专业人员经简单培训后可熟练操作。
自动校准时间可根据要求自行设定时间。
反吹单元:
当系统部件如采样探头、温压流一体机与烟气接触时,提供的反吹子系统以防止烟气堵塞设备部件。
反吹空气系统失效时,有报警信号输出。
采用0.4~0.7Mpa的压缩空气对采样探头和温压流一体及进行脉冲式反吹。
反吹功能均可以手动或者自动操作,自动反吹周期可以任意设定。
4.4.2二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)浓度监测
我公司自主研发的FB-1000H型紫外差分光谱气体分析仪能够对烟气中的二氧化硫(SO2)和一氧化氮(NO)进行分析,因为紫外线不易受到水分子的吸收,所以可以直接对经过过滤除尘的潮湿烟气进行分析,基于多通道光谱分析技术(OMA)和差分吸收光谱算法(DOAS)等,能够同时测量多种气体组分如SO2、NO等,广泛应用于烟气排放连续监测系统、工业过程气体分析系统中。
光源发出的光束通过抛物面镜传到气体室,穿过气体室时被待测气体吸收,由光纤传输到光谱仪,在光谱仪内部经光栅分光,由阵列传感器将分光后的光信号转换为电信号,获得气体的连续吸收光谱信息。
根据此信息采用差分吸收光谱算法得到被测气体的浓度。
Ø多波段光谱分析技术(OMA)
由于各种气体分子在不同波段对光波有不同的吸收,通过对气体吸收后的连续光谱的分析,实现了多种气体的同时测量。
FB-1000H紫外光谱气体分析仪采用紫外波段的光源和专用阵列传感器,来测量在紫外波段对光波有吸收的气体浓度,比如SO2、NO等。
SO2吸收
NO,吸收
Ø差分吸收光谱技术(DOAS)
DOAS核心思想将气体的吸收光谱分解为快变和缓变两部分。
快变部分与气体分子结构和组成的元素有关,是分子吸收光谱的特征部分;缓变部分与烟尘、水汽、背景气,及测量系统的变化等因素有关,是干扰部分。
DOAS采用快变部分计算被测气体的浓度,测量结果不受干扰,准确性高。
FB-1000H紫外光谱气体分析仪同时采用独特的DOAS算法和PLS算法相结合的处理方式,消除了烟尘、水汽、背景气体的干扰,同时也消除了测量系统波动对测量结果的影响,保证了测量的准确性和稳定性。
仪表特点:
Ø可靠性高
采用氘灯作光源,采用固化光谱仪,无运动部件,可靠性高。
Ø测量精度高、稳定性好
采用DOAS(差分光学吸收光谱)算法,测量结果不受烟尘、水份等因素干扰,测量准确度高;同时DOAS算法也消除了由仪器老化引起的误差,测量稳定性好。
Ø多种组分同时测量
通过对连续光谱的分析,可同时测量多种气体化学组分的浓度,具备高集成度和性价比
Ø高度智能化、数字化
内置多块高性能处理器,处理器间采用高速数据总线通讯技术,各模块具备强大的数字化配置和监测功能;计算机式人机界面,操作简单、使用方便。
Ø丰富的买方接口
提供丰富接口,可方便集成到各类控制和监测系统。
可通过RS485和RS232等通信方式组建无线或有线网络,为仪器的日常操作、维护和管理提供便利。
4.4.3烟气粉尘监测子系统
⑴工作原理
RBV-DUST粉尘仪采用激光后向散射原理对烟道的烟(粉)尘进行测定。
内嵌的高稳定激光信号源穿越烟道,照射烟(粉)尘粒子,被照射的烟(粉)尘粒子将反射激光信号,反射的信号强度与烟(粉)尘浓度成比例,检测到反射的微弱激光信号后,通过特定的算法即可计算出烟(粉)尘的浓度。
⑵仪器组成
※监测仪器
仪器由电气系统、光学系统、结构件三大部分组成。
Ø电气系统采用数字信号处理技术,分为激光发射模块、接收模块、中央处理模块、接口模块四大部分,用先进的微处理器及嵌入式软件控制系统,实现光功率自适应稳定、大动态自适应锁相放大、极低零点漂移设计、抗恶劣环境等功能,提供快速、可靠和准确的定量烟尘浓度。
Ø光学系统由光源Po,挡尘镜片G,聚光透镜L组成。
如图:
粉尘仪光路示意
Ø结构件主要是法兰,法兰螺栓孔心距154mm,管外径89mm如图:
RBV-DUST法兰结构尺寸
※吹扫系统
吹扫系统为仪器提供保护气,用于防止光学窗口镜片污染。
吹扫系统的组成:
Ø气咀:
如下图所示。
气咀是固定在仪器上,与吹扫系统相连的接口,标配的气咀外径40mm,内设1寸管螺纹,采用变径将用户端反吹气接入气咀,用以实现反吹功能。
RBV-DUST吹扫口结构尺寸
⑶技术特点
Ø采用激光背散射原理,不怕烟道的机械振动及烟气温度不均造成的折射率不均造成的光束摆动。
Ø单端安装,无需光路对中。
Ø仪器设计最大限度地降低现场安装的复杂度和现场安装调试带来的诸多问题。
Ø采用工业标准输出,连接方便。
Ø仪器整体功耗非常小。
Ø智能化设计,适用于各种污染源烟尘的在线连续监测。
Ø结构紧凑、安装简单、抗雷击、抗恶劣环境、成本低、维护量小。
Ø采用多种先进技术。
包括:
光功率自适应稳定技术、大动态自适应锁相放大技术、极低零点漂移设计技术、抗恶劣环境设计技术,提供快速、可靠和准确的定量烟尘排放数据。
4.4.4烟气参数监测子系统
烟气参数监测子系统由VPT烟气参数监测仪组成,烟气参数监测仪把皮托管微压差/绝压传感器组、温度传感器集成一体化。
1流速测量
Ø仪器:
温压流一体机
Ø型号:
RBV-TPF
Ø生产厂家:
深圳彩虹谷
Ø测量原理:
皮托管加差压变送器(皮托管+差压变送器)
Ø测量范围:
0~40m/s(可根据买方需求定制)。
Ø测量精度:
≤±2.5%F.S.
Ø输入电压:
220VAC
Ø输出电流:
两线制4~20mA
Ø插入长度:
1000mm、1500mm、1800mm,或定制长度。
2动压测量
Ø仪器:
温压流一体机
Ø仪器型号:
RBV-TPF
Ø生产厂家:
深圳彩虹谷
Ø测量原理:
微压差传感器
Ø测量范围:
0~1000pa(可根据买方需求定制)
Ø测量精度:
±2.5%
Ø输出电流:
两线制4~20mA
3静压测量
Ø仪器:
温压流一体机
Ø仪器型号:
RBV-TPF
Ø生产厂家:
深圳彩虹谷
Ø测量原理:
绝压传感器
Ø测量范围:
60~140Kpa(可根据买方需求定制)
Ø测量精度:
±2.5%
Ø输出电流:
两线制4~20mA
4温度测量
Ø仪器:
温压流一体机
Ø仪器型号:
RBV-TPF
Ø生产厂家:
深圳彩虹谷
Ø测量原理:
温度传感器
Ø测量范围:
0~500℃(根据实际工况可选)
Ø测量精度:
±2.5%
Ø输出电流:
两线制4~20mA
Ø插入长度:
1000mm、1500mm、1800mm或定制插入长度。
⑷湿度测量
Ø仪器:
温湿度传感器
Ø仪器型号:
LYWSD
Ø生产厂家:
吉纳波公司
Ø测量原理:
电子传感器法
Ø测量范围:
0~300℃(根据实际工况可选)
Ø测量精度:
a.≤5.0%时,绝对误差应不超过≤±1.2%
b.>5.0%时,相对误差应不超过≤±12%输出电流:
两线制4~20mA
插入长度:
1600mm或定制插入长度。
4.4.5氧含量监测子系统
氧化锆氧分析仪采用的氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质,制备方法是在纯的氧化锆中掺入氧化钇或氧化钙,通过高温烧结而成的稳定氧化锆。
在600℃以上的高温条件下,它是氧离子的良好导体,一般做成管状。
如果在该氧化锆管内外涂覆铂电极,在用电炉对氧化锆管加热,使其内外壁接触氧分压不同的气体,氧化锆管就成为一个氧浓差电池,在两个铂电极上将发生如下反应:
在空气侧(参比侧):
O2+4e→2O2-
在低氧侧(被测侧):
2O2-→O2+4e
即空气中一个氧分子夺取电极上4个电子而变成两个氧离子,氧离子在氧浓差电势的驱动下,通过氧化锆管迁移到低氧侧电极上,留给该电极四个电子而复原为氧分子。
电池处于平衡状态时,两电极间电势值E恒定不变。
氧电势值E符合能斯特方程:
式中:
R——气体常数
T——锆管的绝对温度
F——法拉第常数
PX——被测气体氧浓度百分比
PA——参比气体氧浓度百分比,一般为20.6%
如果把氧化锆管加热到大于600℃的稳定温度,在氧化锆管两侧分别流过被测气体和参比气体,则产生的电势与氧化锆管的工作温度和两侧的氧浓度有固定的关系,如果知道参比气体的浓度,则可根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。
图3.7浓差电池
技术规格
测量对象
各种工业窑炉烟气,混合气体氧浓度
测量元件
氧化锆管
测量范围
显示0~20.6%vol%O2
输出电流
0-10mA或4-20mA
对应氧量
0~5,0~10,0~20.6,0~25volO2
检测器加热炉升温时间
约15min
检测器标准长度
180mm,400mm,600mm,800mm,1000mm,1200mm
检测点温度
低温型≤600℃
中温型≤750℃
高温型≤1400℃
重复性
±0.5F.S.%
基本误差
≤±2F.S.%
稳定性
≤±1%(仪器连续工作4h)
响应时间
当标准气体从检测器入口引入计时,5s内达到90%响应
环境温度
检测器:
-10℃~80℃
转换器:
0℃~40℃
电源及功耗
220±22VAC,150W
重量
转换器约为5kg
检测器约为5kg
4.4.6数据采集与处理子系统
数据采集与处理子系统由电控箱、上位机、CEMSVer2.0监测软件、企业DCS联网单元、数据远传单元等构成。
电控箱安装在户外的平台上,向平台上的所有设备进行供电,接收所有设备的信号输出,通过内部的处理单元转换为工业现场经常使用RS485协议传输到仪表日常维护人员办公室的上位机。
操作人员在可通过安装在上位机上CEMSVer2.0监控软件查询所有测量信息和仪表工作状态信息。
上位机软件同时生成国家环保部门要求的报表通过数据远传单元(GPRS、Internet等)传送到环保行政主管部门,上位机也可以连接DCS联网单元实现与企业内部的DCS联网。
Ø监控软件:
污染源在线管理系统监控软件CEMSVer2.0,该软件是根据国家、地方大气污染物排放标准,落实政府关于控制大气污染,改善空气质量的决定,实施大气固定污染源排放在线连续监测,为排污申报、总量控制、排污收费提供及时、有效的数据需要研制而成,可以用于个体污染源排放连续监测系统,也可广泛适用于各级环境监测站和大中型企业进行空气质量的监测评价和空气质量日报。
Ø特点:
Ø具有完整的数据采集、处理和传输功能;支持局域网分布操作。
Ø系统实时工作,实时数据采集迅速、稳定,传输速度快,通过远程通讯迅速及时地掌握烟气污染的实时状况,有较高的时间分辨率。
Ø系统具有定时自动校准、自动诊断和自动报警功能;在严格的质量控制程序下运行,所得数据具有较好的可比性和可追溯性。
Ø系统长期连续的运行,不但可获得大量数据,从容适应对各类污染源的监测要求,全面反应污染源排放和治理设施运行的真实情况,而且可得出污染变化规律,为污染预测预报、环境评价提供详实可靠的技术依据。
Ø系统根据不同情况,提供了良好的参数修正功能,可帮助系统管理员和维修人员对各种测量仪器和传感器的工作状态进行诊断。
Ø系统提供实时数据显示和实时曲线,能自动生成各种报表。
5系统安装
FB-1000H系统分为三部分安装,一部分安装在测量管道或烟囱上,一部分安装在仪表间,一部分安装伴热管和电缆管线。
其中采样探头、温压流一体机、颗粒物分析仪、电控箱等安装在测量管道或烟囱上;热电柜、分析仪表、数据采集子系统、反吹系统、校准系统等安装在仪表间;通过伴热管和电缆管线连接探头和机柜,并根据现场实际情况固定伴热管和电缆管线。
FB-1000H系统安装示意图
5.1使用环境条件
FB-1000H系统可在恶劣的环境下长期安全运行,满足以下条件:
供电电压:
AC220V±20%,频率50±2Hz
分析小屋内的系统部件环境温度:
5~40℃
分析小屋外的系统部件环境温度:
-30~60℃
湿度:
≤90%
气压:
86-106kPa
烟气温度:
≤400℃
系统采样流量:
9L/min
系统压缩空气最小压力:
0.4Mpa
整套设备的总用电量(kVA):
≧15KVA
5.2开孔位置要求
取样点的位置应根据不同的应用需要来选取,它对系统的采样测量有直接影响,由我公司专业工程师指导,并提供开孔尺寸和位置示意图。
1.环保监测应用:
取样点的位置一般选在烟气进入烟筒之前砖或钢结构的水平烟道中心线上;也可以安装在烟囱上,要考虑测量项目来选取。
2.给环保部门预留的对比测试口的内径应为100mm。
测试口的位置应能够使环保部门的测试正常进行,特别是保证有足够的空间,使测颗粒物的测试枪能够正常使用。
也可由环保专业人员指定,环保检测部门认定。
注意:
选点时应考虑影响测量的因素:
如温度、压力、流速、湿度、烟尘量的稳流段以及安装维护的安全、方便等等。
预处理机柜里安装各构件,并固定于分析小屋内;标气瓶固定在分析小屋内。
注:
1.各测点开孔之间的水平距离为600mm
2.孔D、F、A、O、C分别为颗粒物探头、温压流探头、采样探头、氧量探头和参比孔。
3.孔D、F、A、O、C开孔直径均为100mm。
4.预埋法兰应水平面保持向上5°左右倾斜度。
5.预埋法兰应在烟道外保留150mm的长度。
6.法兰盘螺丝孔应按图纸进行安装。
7.建议开孔时由我公司工程师指导施工。
5.3公用工程要求
5.3.1分析小屋的要求
(1)分析小屋位置:
应安置在防雷、通讯信号好的区域。
(2)分析小屋尺寸:
使用面积3000mm(宽)*3000mm(深)*2500mm(高)(单套系统),室内净高大于2.6m,放置体积为800mm*800mm*2100mm的机柜。
(3)室内环境要求:
CEMS分析柜对环境温度、湿度有一定要求,要求环境温度在5~40℃之间,相对湿度在90%以下,故分析小屋内需安装通风设施和空调(1P),可以延长设备使用寿命。
(4)分析小屋内有接地装置,一般接地电阻要求≤4欧姆。
分析柜四周与墙壁之间的距离不小于500mm。
(5)分析小屋照明:
考虑到CEMS分析柜安装、维护等日常操作,需安装照明,照明开关带三线或二线插座。
(6)内放置仪器位置的正上方,距离地面高度的2.5m处,为样气管路及电缆管路开孔,开孔尺寸为200*100mm,开孔数量1个;在机柜背面墙壁接近地面底部上开一孔,规格为ф80,作为废水废气排放口。
5.3.2供电要求
220VAC、50Hz、15KW(不含空调)。
5.3.3安装平台、扶梯要
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