前言：中文期刊網精心挑選了煙氣監測范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
煙氣監測范文1
【關鍵詞】CEMS；控制系統；PLC；組態王
引 言
煙氣排放連續監測系統（Continuous Emission Monitoring System， 以下簡稱CEMS）是指能夠對固定污染源排放的污染物進行實時的、連續的在線測量，并且能夠將信息實時傳送到相關主管部門的一套裝置。
1 CEMS系統設計思路
CEMS系統主要包括顆粒物測量、煙氣參數測量子系統、氣態污染物測量、數據采集與處理系統。
1.1顆粒物測量
顆粒物是指燃料和其他物質燃燒、合成、分解以及各種物料在處理中所產生的懸浮于液體和煙氣中的固體和液體顆粒狀物質。[1]在實際應用中，顆粒物的測量一般采用光學測量原理。常見的有光學動態濁度法和光學背散射法。
動態濁度法一般為雙側安裝，包含發射單元、接收單元、控制單元三個部分。通過監測從發射端到接收端的光強變化的變化率，這個變化率是由顆粒物的分布對光強的削弱引起的。控制單元通過對光強的變化率進行測量和計算，從而得到工況下的顆粒物濃度。
光學背散射法為單側安裝，其集發射、接收、控制單元于一體。其通過發射高穩定的激光信號，照射顆粒物粒子，被照射的顆粒物粒子將反射信號，反射的信號強度與顆粒物濃度的變化成正比，從而根據算法計算出工況下顆粒物物的濃度。
在實際應用中，可根據現場實際工況、安裝條件等選擇合適的技術完成顆粒物的測量。
1.2煙氣參數測量子系統
煙氣參數測量子系統測量包括煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流速（流量）、煙氣濕度等煙氣參數。
1.2.1煙氣溫度的測量
煙氣溫度的測量一般采用熱電阻或熱電偶法。以熱電阻為例，其利用金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一原理來測量。在CEMS系統設計中，可采用法蘭式安裝，配置相應溫度變送器，即可完成溫度信號的測量。
1.2.2 煙氣壓力的測量
煙氣壓力的測量原理是指將作用于擴散硅、壓阻、電容、陶瓷等感壓元件的壓力值轉換成電信號，再進行信號處理，最終輸出標準模擬信號或數字信號。在CEMS系統設計中，一般選擇擴散硅式或電容式壓力變送器進行壓力測量。
1.2.3 煙氣流速（流量）的測量
煙氣流速（流量）的測量一般基于差壓式（S型皮托管）和熱式測量原理。差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。熱式測量原理是測量探頭通過與流體介質的溫度相比較進行加熱，當流體經過探頭的時候，會帶走加熱線圈的一部分熱量。通過測量這兩個熱敏電阻之間的阻值差變化來反應流體流速的變化。
在CEMS應用中，測定顆粒物的參比方法是以S型皮托管測定煙氣流速實現等速采樣的，當流速在5m/s以下，用S型皮托管測流速比較困難，測定結果準確度差。因此，參比方法采樣點應盡可能選煙氣流速大于 5m/s的位置。[1]
1.2.4 煙氣濕度的測量
煙氣濕度的測量一般選用將電容性聚合材料制成的濕度傳感器，再通過高速A/D以及信號轉換電路，實現對濕度的高速響應。在目前的CEMS技術規范中，濕度的連續自動監測并非是強制要求的，可以采用手工測量并在系統中輸入。
1.3氣態污染物測量
氣態污染物是指以氣體狀態分散在煙氣中的各種污染物。[1]
在CEMS系統應用中，氣體一般要求測量二氧化硫（SO2）、氮氧化物（以NO2計）、氧氣（O2）。而在測量原理上有激光光學、紫外光學、紅外光學、電化學原理，目前市場上采用紅外光學測量原理測量二氧化硫與氮氧化物，采用電化學原理測量氧氣比較成熟。
紅外光學測量方法是以比爾-朗伯定律為基礎的，比爾-朗伯定律的基本數學表達式為：
A=lg（1/T）=Kbc
A--------吸光度，
T--------透射比，是透射光強度比上入射光強度
c--------吸光物質的濃度
b--------吸收層厚度
K--------摩爾消光系數，是一常數
其物理意義是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時，其吸光度A與吸光物質的濃度c及吸收層厚度b成正比。在儀器中，氣倉長度是一定的，即吸收層厚度b已知，則只要通過檢測部件將入射光強與透射光強檢出，那么我們就可以根據以上公式確定氣體的濃度。
電化學測量氧氣傳感器基于燃料電池原理來工作的。氧氣在陰極與電解液的分界面被轉換成電流，并且所產生的電流與氧氣的濃度成正比。經過信號調理從而可以計算出氧氣數值。
1.4數據采集與處理系統
數據采集與處理系統主要完成煙氣采樣、預處理的控制；各信號數據的采集、處理、顯示；計算煙氣污染物的折算數據、排放量；顯示和打印各種參數，圖表；并通過有線網絡或無線網絡傳輸至相應管理部門。
2 CEMS系統工藝設計
圖1 CEMS系統煙氣采樣及處理過程設計圖
如圖1所示，氣體處理分為三部分：
1.氣體采樣
煙囪或煙道內樣氣經過加熱采樣管加熱采樣管線煙氣入口箭頭氣體除濕器采樣泵氣體除濕器過濾器分析儀流量控制精密過濾器分析儀廢氣排出，從而完成采樣分析過程。加熱采樣管和加熱采樣管線為了保證樣氣不會因為溫差而冷凝成水或結晶，從而堵塞氣路；氣體除濕器采用半導體式或壓縮機式原理將樣氣中水分除去，蠕動泵將冷凝水的水排出；采樣泵為整個氣路的動力裝置，完成樣氣從煙囪或煙道到分析儀的采樣過程；過濾器和精密過濾器為了保證進入分析儀的樣氣無塵，從而保護分析儀表；流量控制閥為了保證進入分析儀的氣流穩定。整個采樣過程保證了進入分析儀的樣氣無塵、無水且流量穩定。
2.系統反吹
系統反吹主要通過0.4-0.6MPa的潔凈壓縮空氣或氮氣對加熱采樣管進行定時反吹，保證加熱采樣管不會因樣氣含塵量太大或取樣時間太長而堵塞加熱采樣管。
3.氣體標定
隨著分析儀使用時間的推進，分析儀不可避免的會因為溫度和時間的變化出現零點漂移和量程漂移現象，此時，需要通過標定選擇閥切換通入純氮氣標定分析儀零點；通入對應量程的標定氣體來標定分析儀的量程。
3 數據采集與處理系統設計
圖2 數據采集與處理系統
如圖2所示，西門子PLC S7-200作為下位機負責信號的采集和系統控制及指示功能；上位機采用監控工控機搭載組態王6.53，負責采集數據的顯示、歷史數據的儲存、以及各類報表、曲線的生成；數采儀負責將采集的數據及狀態等通過GPRS或網絡等傳輸至環保局或其他主管單位。下位機和上位機之間通過西門子PPI協議通信；上位機和數采儀之間通過RS232串口通信。
3.1 下位機設計
S7-200系列小型PLC可以應用于各種自動化系統。結構緊湊，低成本以及功能強大的指令集，使得S7-200控制器是各種小型控制任務理想的解決方案。[2]
在下位機的編程中，主要涉及數字量的采集控制以及模擬量的采集處理。
示例1：數字量控制
LD SM0.0
LPS
AW>= C0， 10
AW< C0， 100
= 煙道反吹電磁閥：Q0.0
LRD
AW>= C0， 0
AW
= 煙道采樣電磁閥：Q0.2
LPP
AW>= C0， 120
AW
= 取樣泵：Q0.4
如示例1，系統采樣周期為VW0，實時時間計數器為C0，程序通過取C0值來控制不同時期煙道反吹電磁閥、煙道采樣電磁閥、以及取樣泵的輸出狀態。
示例2：模擬量處理
LD SM0.0
CALL Scale_I_to_R：SBR3， 流速模擬量：AIW10， 32000， 6400， 流速量程最大：VD428， 流速量程最?。篤D528， 流速：VD328
CALL Scale_I_to_R：SBR3， 溫度模擬量：AIW12， 32000， 6400， 溫度量程最大：VD432， 溫度量程最?。篤D532， 溫度：VD332
如示例2，通過添加模擬量比例換算指令庫“Scale_I_to_R”，可以直接用來完成模擬量輸入到S7-200內部數據的轉換。在S7-200 CPU內部，4-20mA對應于數值范圍6400-32000，則可看出示例2中流速輸入AIW10，流速最大量程為VD428，流速最小量程為VD528，則最終轉換結果保存于VD328。
3.2上位機設計
組態王軟件系統與最終工程人員使用的具體的PLC或現場部件無關。對于不同的硬件設施，只需為組態王配置相應的通信驅動程序即可。組態王驅動程序采用最新軟件技術，使通訊程序和組態王構成一個完整的系統。[3] 在CEMS系統的上位機軟件設計中，只需對應PLC實際連接的COM口，選擇西門子S7-200 PLC即可。
3.2.1數據顯示
在正確定義完與組態王連接的設備后，在數據詞典中定義與PLC連接的I/O地址，通過在畫面中訪問對應的地址即可訪問PLC中對應的變量，從而實現PLC數字量、模擬量在組態王畫面上的顯示或控制。通過添加組態王圖庫，可以任意組態畫面，添加傳感器、泵、按鈕、指示燈等各類器件至組態王顯示畫面。在CEMS系統設計中，數據主要顯示顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氧氣、溫度、壓力、流速（流量）、濕度以及各泵與閥的狀態。
3.2.2數據保存、訪問
組態王的歷史數據保存不僅能夠將CEMS系統監控中的各數據保存到組態王歷史庫中，也可以保存到MS Access、SQL Server、Oracle、dBase等數據庫中。組態王SQL訪問通過在系統ODBC數據源中定義相應數據庫，通過SQLInsert（）函數將數據保存到數據庫中；通過SQLSelect（）或SQLUpdate（）函數訪問數據庫中的數據。
3.2.3圖表、報警顯示
組態王對圖表顯示提供了強有力的支持和簡單的控制方法。趨勢曲線有實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線顯示。[3] 在趨勢曲線控件中，可以通過簡單的數據庫配置，實現歷史數據查詢，可以通過一些簡單的按鈕操作，完成翻頁、設定時間、打印曲線、打印圖表等功能。
報警是指當系統中某些量的值超過了所規定的界限時，系統自動產生相應警告信息，表明該量的值已經超限，提醒操作人員。[3] 組態王通過定義變量的報警屬性，調用報警窗口進行簡單的配置即可查詢實時報警與歷史報警。
3.2.4報表
組態王通過系統配置的ODBC訪問方式可以與各類后臺數據庫建立連接；通過配置插入“Microsoft Date and Time Picker Control”控件實現時間的選擇；通過“AddAllFields（，）”函數顯示所有符合條件的數據；通過“AverageValueInField（）”計算指定數據的分鐘、小時、日平均值等；通過“ReportSetCellValue（ReportName， Row， Col，Value）”函數給指定單元格設置指定值；通過“ReportSaveAs（ReportName， filename）”保存報表；通過“ReportPrint2（ReportName）”打印指定報表。通過以上各函數及其他函數的有序結合，我們可以實現指定歷史數據的提取，時報表、日報表、月報表、年報表的統計，輸出為EXCEL格式文件或直接打印。
3.2.5通信
組態王可以通過串口，以ModbusRTU協議，作為從站通信；也可以通過動態數據交換（DDE）和Visual Basic、Visual C、Visual C++等其他語言編寫的程序方便的進行數據交換。從而實現和環保局數據采集設備的通信。
4 結束語
本文系統的分析了煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計中所使用的相關技術，基于此技術生產的煙氣排放連續監測系統以在國內多家廠家投入使用，運行良好。
隨著科學技術的進步，近年來各種新型高端傳感器涌入市場，我們將持續關注CEMS系統設計。
【參考文獻】
[1] HJ/T 76―2007，固定污染源煙氣排放連續監測系統[Z].國家環境保護總局
煙氣監測范文2
關鍵詞：燃煤電廠 汞 監測方法
中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（c）-0143-01
現在燃煤造成的痕量元素（如Hg、As、Pb、Se等）污染問題也正在引起人們的重視，特別是燃煤造成的汞污染[1]。如何合理選擇測試方法，是研究煙氣中汞含量的關鍵因素之一。本文研究幾種目前現有的國內外測汞技術，分析比較幾種方法的可行性和有效性。
1 燃燒后汞存在的形態與特點
煤炭經爐膛內燃燒后，絕大部分的煤中汞轉化成Hg0，并以氣態形式存在于煙氣中。煙氣中汞的含量除了和煤中S和HCl有關外，還與鍋爐的燃燒方式、燃燒溫度、尾部受熱面的溫度和形式以及污染物處理設施的類型和特性等因素有關。煙氣中的部分汞蒸汽會凝結在飛灰表面上或者被飛灰中的殘炭所吸附，變為顆粒態汞，但大部分的汞仍停留在氣相中[2]。氣相汞在溫度小于400 ℃時候主要以HgC12為主，在溫度大于600 ℃時候以Hg0形式存在為主，當溫度介于兩者之間時，兩種汞形態共存。
不同形態的汞具有不同的物理和化學性質，氧化態汞（Hg2+）易溶于水且易附著在顆粒物上，而因此富集在顆粒物上的汞大部分會被電廠的煙氣處理設備去除（電除塵器或布袋除塵器、濕法脫硫裝置等），顆粒態汞（Hgp）也易于被除塵器去除，且在空氣中停留的時間較短。相較而言，元素態汞（Hg0）則不溶于水且極易揮發，電廠現有的煙氣處理設施很難捕獲元素態汞，因而絕大部分的Hg0會排放到空氣中，且在空氣中停留時間較長，對環境影響很大。
2 國內現有的監測方法
我國到目前為止針對廢氣中汞的含量監測開展的比較少，缺少相關的經驗，還沒有形成熟規范的監測方法和技術指南。目前推薦的方法為《火電廠大氣污染物排放標準（二次征求意見稿）》中推薦的兩個采樣和測試方法，即《固定污染源廢氣汞的測定冷原子吸收分光光度法（暫行）》（HJ543-2009）和《固定污染源排氣中顆粒物測定和氣態污染物采樣方法》（GB/T16157-1996）。該標準規定的采樣方法為在采樣裝置上串聯兩支各裝10 mL吸收液（0.1 mol/L高錳酸鉀溶液與10%硫酸溶液等體積混合）的大型氣泡吸收管，采樣流量為0.3 L/min，采樣時間為5～30 min。采取樣品保存后送至實驗室分析，該方法分析原理是廢氣中的汞被酸性高錳酸鉀溶液吸收并氧化形成汞離子，汞離子被氧化亞錫還原為原子態汞，用載氣將汞蒸氣從溶液中吹出帶入測汞儀，用冷原子吸收分光光度法測定[3]。
該采樣和分析方法只能檢測到煙氣中的氣態汞，而對以顆粒態形式存在的汞元素則無法捕集，這樣就無法反映出煙氣中總的汞含量。針對顆粒態汞，如果采用《固定污染源排氣中顆粒物測定和氣態污染物采樣方法》中顆粒物采樣原理進行采集的話，就應該有相應的分析方法和分析儀器作為支撐，而目前我國針對這一方面尚缺乏具有指導性和規范性的分析方法。
3 安大略法
安大略法是被美國環保署公認的標準方法，該方法的采樣系統主要由采樣管（石英材質）、加熱裝置、過濾裝置（石英纖維濾膜）、一組放在冰浴中的吸收瓶、氣體流量計以及真空泵等組成。采樣原理是顆粒態的汞首先被采樣槍前端的石英纖維濾筒捕獲。煙氣經過濾筒過濾后，氣態的汞則進入煙氣吸收系統中，吸收系統由8個吸收瓶組成，二價汞被前三個盛有1 mol/LKCl溶液的吸收瓶吸收；零價汞由一個裝有5%HNO3（V/V）+10%H2O2（V/V）和三個裝有4%KMnO4（W/V）+10%H2SO4（V/V）溶液的吸收瓶收集；第八個吸收瓶裝有200～300 g硅膠用來吸收煙氣中的水分，以免水分進入后面的流量計等設備中。
采用APEX等速采樣系統進行采樣，樣品采集結束后，按照EPA提供的方法對濾紙和各吸收液中的樣品進行回收和定容，然后進行樣品的消解，然后用冷原子吸收光譜法（CVAAS）分析樣品中的汞。該方法是美國EPA唯一認定測量煙氣中汞含量的標準方法。此方法不僅可以確定煙氣中氣態汞濃度，而且還可以通過等速采用確定煙氣中顆粒態汞濃度，測量結果最為準確[4]。但是該方法對測試技術和人員素質要求較高，對氣體樣品的采集和溶液分析要求苛刻，至少測試2 h，儀器安裝和分析繁瑣，通常需要3～5 d才能得出分析結果。
4 固體吸附法
利用吸附劑捕獲汞的方法是美國環保署AppendixK汞測試方法，利用XC-206采集系統進行采樣，用來分析煙氣中總的氣態汞濃度，目前該方法已經更改為30 B方法。該方法的原理是利用裝有吸附劑的捕集管進行等速采樣，在捕集管里裝有三段吸附劑，其中第一段用來捕獲煙氣中的汞，后面的兩段用來做質量控制。采樣時一定體積的煙氣從煙道內被抽出，通過捕集管后被里面的活性炭材質的吸附劑所吸附，采樣的流量一般為0.2～0.6 L/min。采樣結束后對吸附劑解析進行濃度分析，分析方法采用原子熒光光譜（AF）、原子吸收光譜（AA）等。采用該方法檢測煙氣中汞濃度的特點是儀器結構簡潔、操作方便，采集數據準確性較高，分析結果快，但是采用這種方法只能測試經過凈化后的煙氣，對于沒有經過處理的煙氣如煙塵濃度及二氧化硫含量較高時候則存在困難。此方法的質量控制要求嚴格，第二段吸附劑中的汞濃度不能超過第一段的10%，并且兩個平行采樣捕集管中的汞濃度的相對誤差不能超過10%，否則視為試驗失敗[5]。
5 結語
目前安大略法是美國環保署推薦的標準采樣和分析方法，能夠檢測出兩種形態的汞濃度，以其較高的精度被普遍采用，可以用來標定其他的汞測試方法，如汞在線連續監控系統。采用吸附劑方法檢測只能分析出煙氣中的總汞，無法判別出氣態和顆粒態汞的分布情況。目前我國尚未全面開展燃煤電廠煙氣中汞濃度的測試，這種現象已經引起環保部的高度重視，相關部門正在制定汞的監測和分析標準，這將為我國控制燃煤電廠煙氣中汞的排放起到積極的作用。
參考文獻
[1] 劉清才，高威，鹿存房，等.燃煤電廠脫汞技術研究與發展[J].煤氣與熱力，2009，29（3）：6-9.
[2] 楊祥花，段鈺鋒，楊林軍，等.燃煤電廠煙氣中汞的濃度測量[J].潔凈煤燃燒與發電技術，2005（5）.
[3] 固定污染源廢氣，汞的測定，冷原子吸收分光光度法（暫行）[S].HJ543—2009.
煙氣監測范文3
關鍵詞：CEMS煙氣；在線檢測
前言
隨著我國節能減排力度的加大，企業環保與經營管理念的提升和可持續性發展也迫切要求企業通過加強監測、強化管理的手段來解決污染問題。我廠近年來也日益重視環境監測問題和完善監測系統，在#8機安裝CEMS煙氣排放在線監測系統開始進行煙塵和SO2濃度監測。
淮北發電廠與許多企業一樣都無法避免有污染排放點，少則幾個、多則幾十個，金屬粉塵和SO2是氣型污染物的主要污染因子，這些污染源排放的大量粉塵和SO2煙氣，不僅加劇了各種設施的腐蝕，而且對周邊環境也造成了極大的危害。
煙氣排放在線監測系統（CEMS）面對的困難與問題很多：高溫、高粉塵、高水份、負壓及腐蝕性等惡劣氣體條件；應保證必要的檢測準確度；應有較快的反應速度；應易操作、易檢修；防塵、防濺、防腐等防護要求；應有較高的自動化程度，較少的維護工作量，因此應對氣體成分、粉塵濃度、煙氣流量等進行分析。
一、氣體成分分析
過去主要采用傳統的分析方法如化學分析法、氣相色譜法，其缺點是：必須對煙氣進行人工取樣，在實驗室進行分析，其中操作者的操作技能對分析的精度有很大影響；而且傳統方法只能單一成份地逐個進行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能；分析費時，響應速度慢，效率低，難以實時地分析工況。而目前#8機采用的是光學技術，在不影響被測氣體本身狀態時于煙道上進行實時的直接測量。其原理是氣流通過測量探頭同時吸收儀器發出的光使光強衰減，測出衰減程度即確定了SO2含量。該法具有以下特點：利用SO2對一定波長紫外光的強吸收特性消除其它成份影響；可測范圍大，可達0～6000 mg/Nm3。
另一種是抽取方式――即將氣體從煙道中抽取出來進行預處理后、再分析確定其含量。在線檢測方法主要有熱導式、紅外線式和紫外線三種。不同測量方法與系統集成方式其適應性、性能價格比均不同。
熱導式是基于混合氣體中不同氣體組份的導熱系數（轉變為熱絲電阻值的變化）不同的原理，許多企業應用情況欠佳――冒正壓時維護量較大，負壓大時難以抽取樣氣；雖一次購置成本低但長期運行難維護、維修成本較高。此法不能用于檢測低濃度（≤0.5%）SO2的場合。
紫外線式是基于被測氣體組份分子對紫外光選擇性的輻射吸收原理，最大特點是采用長壽命空心陰極燈做光源，穩定性較高；適宜在線測量低濃度SO2煙氣，但在同等性能、功能情況下儀表價格較高。
紅外線式則基于非分光紅外吸收測量法的原理，分層四氣室的獨特設計具有理想的抗干擾能力；其測量范圍寬，從0～100ppm至0～100%SO2，適應用于低濃度SO2波動范圍較大的場合；其性能指標優越，重復性好，零點與量程漂移小于±1%F.S/7d。若設計匹配、有效的預處理裝置（粉塵過濾、除水、除酸、壓力流量調節、抽氣泵、冷凝器）和電控單元等，則可實現在線檢測的高穩定性、高準確性運行，尤其是ABB公司（德國Hartman & Braun）Uras14 NDIR紅外分析儀在國內有著良好的應用業績。
二、 粉塵濃度測量
目前#8機采用光透射原理――當可控光源穿過帶有微小顆粒的氣體時，一個高靈敏的傳感器可檢測出被微小顆粒吸收的光能，并將其與參比光進行比較從而確定透射值或濁度值，再進一步得出粉塵濃度值，利用傳統的紅外吸收原理及最新的窄帶干涉濾光片技術、集氣體成分測量與粉塵測量于一體，簡化了測量和處理過程。
此類裝置具有以下特點：以光學技術為基礎，自動完成測量、控制、線性測試以及污染物檢測功能，反應速度快、無采樣處理過程；帶有反吹裝置，防止光學鏡頭面不受污染；具備快速切斷閥可在吹掃裝置失效后自動保護儀器；安裝簡便，發射與檢測單元可通過法蘭安裝在煙管兩側；多種信號輸出（0/2/4-20mA模擬輸出、數字輸出、RS232與RS485通訊接口）和顯示，可滿足各類測量、控制與系統集成要求。
三、 煙氣流量檢測裝置
目前流量檢測方法與裝置很多，但要解決好粉塵堵塞與可能存在的腐蝕以及降溫后的冷凝等問題，解決大管徑、低流速、寬量程比、低靜壓等問題，要達到預期的準確性與可靠性，須慎重選型設計。
美國INTEK公司、KURZ公司的產品進入中國市場多年，檢測SO2煙氣流量也有多年成功經驗，其性能穩定，數據準確可靠；維護與運行成本低，管徑增大購置成本增加不多；采用插入式安裝結構，拆裝檢修方便；信號直接由非電量變換成電量，便于信號處理；在小流量、介質的雷諾數很低的情況下有較好的測量進度。該類流量計近年來在國內外有較好的信譽和市場，但不太適宜于污染物（有粘性的）多、介質的溫度變化劇烈的流體流量測量。
節流式流量計――采用滿管式安裝與測量，精度略高、有國際標準可循，但也有其局限性：管徑越大造價越高、安裝檢修不便，維護工作量大；介質壓力傳輸會帶來堵塞、降溫引起冷凝加劇腐蝕、結垢；使用中影響精度的因素多如工況參數變化、前后直管段不夠、銳角磨損等，都會使其不確定度增大；測量范圍窄、僅為3：1，壓損大、能耗大運行費用高。
均速管流量計――原理上與節流式流量計同屬于差壓使流量計，精度較節流式流量計略低但比單點測量法略高、因其測得的是管截面上介質的平均速度，具有一定的代表性，反映了管內流速分布變化規律；造價比節流法低，但它避免不了上述節流式流量計的其它缺點，在流速較高、粉塵較多時易堵塞，而在低流速時輸出差壓??；其流量系數受測管大小、工藝管徑比、安裝等因素的影響。
渦街流量計――可采用插入式結構測量中心點的流速，不存在差壓式流量計的缺陷，在粉塵干燥、流速較高情況下，發生體堵塞的可能性小，信噪比高，維護量不大。應用中應注意振動與儀表運行可靠性選擇問題。渦輪流量計靈敏度高，但難以長期適應含塵環境。（注：當粉塵濃度小于100g/Nm3時，一般可不考慮粉塵濃度對流量測量示值的影響。）
彎管流量計結構簡單，內無任何附加節流件、插入件和可動部件，不易堵塞、無壓力損失，因此適合于大管徑、低流速、低靜壓、多粉塵與腐蝕較強的場合，但它對90°彎頭的結構尺寸有要求：圓滑、管內無毛刺；對于特大管徑安裝檢修復雜；輸出差壓也較小。
在正確選型設計與安裝調試的同時，為了確保準確測量，除了應定期進行維護維修工作外，必要時應設計安裝定期吹掃、清洗儀表探頭裝置，定期處理探頭上粘結的污物、信號取壓口與引壓口及引壓管的粉塵沉積或堵塞等。
煙氣監測范文4
關鍵詞： 極限電流型氧化鋯 噴射引流 銨鹽沉積
中圖法分類號： X831 文獻標識碼： A
0 引言
氮氧化物是燃煤電站排放的主要污染物之一。2011年國家環境保護部《火電廠大氣污染物排放標準》中，規定了嚴格的排放標準，2014年7月1日現有火力發電鍋爐NOX排放值要求低于100 mg/m3。脫硝煙氣在線監測系統的可靠性對脫硝系統的正常運行起著至關重要的作用。
1 雙池多層厚膜氧化鋯的原理
1.1 普通氧化鋯型氧氣分析儀的傳感器檢測原理：
氧化鋯固體電解質為氧離子導體，在600℃以上，具有較好的氧離子導電性。它是利用氧化鋯的濃差電動勢（即濃差電池）效應，來檢測氣體中氧氣含量的。其檢測原理見圖1，在氧化鋯電解質的兩面各燒結一個鉑電極，當氧化鋯兩側的氧濃度不同時，氧濃度高的一側的氧以離子形式向氧濃度低的一側遷移，結果使氧濃度高的一側鉑電極失去電子顯正電，而氧濃度低的一側鉑電極得到電子顯負電，因而在兩鉑電極之間產生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時（600℃以上），只與兩側氣體中氧氣含量的差有關。若一側氧氣含量已知（如空氣中氧氣含量為常數），則另一側氧氣含量（如煙氣中氧氣含量）就可用氧濃差電勢表示。測出氧濃差電勢，便可知道煙氣中氧氣含量，其形成的電壓與氧氣濃度差對數相關。
1.2極限電流型氧化鋯原理
極限電流型氧化鋯是在ZrO2 基片兩面涂覆多孔鉑電極，一側電極上用開有擴散孔的封閉結構覆蓋，在600℃以上的工作溫度下，兩極間施加一定電壓，環境氣氛中的氧氣將通過擴散孔從電解質的一側泵向另一側，這種作用稱為氧泵，氧泵作用形成的氧離子電流稱為氧泵電流，見圖2。
陰極發生還原反應：O2+4e2O2-
陽極發生氧化反應：2O2-O2+4e
當電壓逐漸從零增大時，電流最初隨電壓升高而增大，但由于受氧分子向陰極擴散速度的影響，使得電流最終達到飽和而出現電流極限，平臺處電流即為極限電流，極限電流的大小與環境氣氛中的氧氣濃度成正比， 因此可以通過極限電流來測量氣氛中的氧氣濃度，這就是極限電流式氧化鋯傳感器測氧的基本原理。
由上述工作原理可看出，極限電流型氧化鋯在測量中，當負電極側完全沒有氧氣時，氧化鋯中就沒有極限電流，所以該氧化鋯不存在零點漂移的問題。
1.3 雙池多層厚膜氧化鋯檢測NOX和O2的原理和結構，見圖3
1.3.1 被測氣體擴散進入傳感器第一測量池：
第一測量池內的氧氣被排出，產生極限電流，通過測量極限電流來測量被測氣體中的氧氣濃度，其濃度量綱為 % V/V；同時第一測量池內的二氧化氮發生分解反應：2NO22NO+O2，完成NO2NO轉換。由于其轉換過程分解出的氧氣，濃度量綱僅為10-6 V/V，故不影響氧氣測量的結果。
1.3.2 被測氣體繼續擴散進入氧化鋯第二測量池：
第二測量池內一氧化氮產生分解： 2NON2 + O2，分解的氧氣被排出，產生極限電流，通過測量極限電流來測量被測氣體中的氮氧化物濃度。
通過上述過程，在一個傳感器內部連續完成了氧氣的檢測、二氧化氮向一氧化氮的轉換和氮氧化物的檢測。傳感器由氧化鋯厚膜材料組合成一體結構，測量池、加熱和控溫均密閉在傳感器中，非常精巧，從結構上稱之為“雙池多層厚膜氧化鋯”。
2 脫硝煙氣在線監測系統的采樣原理和技術特點
2.1脫硝煙氣在線監測系統的采樣原理
該系統采樣為完全抽取式，采用噴射引流+煙氣回流的組合探頭。其工作原理為：通過探頭的回流孔向煙道內持續噴射壓縮空氣，利用文丘里管的原理，將煙道內的煙氣引至煙道外傳感器下方檢測，檢測過的煙氣再與噴射空氣混合送回到煙道內，見圖4。
2.2 脫硝煙氣在線監測系統測量特點
傳統的紅外或者其他分析儀一般只可檢測NO，不能檢測NO2 。在脫硝系統后的煙氣中，NO2在NOX中的比例大幅上升，并且也不是一個固定比例，一般在20%～60%區間內變化，所以使用紅外分析儀的CEMS中就需要另行增加NO2NO轉換裝置后，才可以實際完成檢測NOX ，且常規的煙氣在線監測系統還需增加一套測量氧氣單元。
雙池多層厚膜氧化鋯分析儀正好同時檢測了脫硝控制需要的三個檢測項目：NO、NO2、O2，而無需增加其他設備。
2.3雙池多層厚膜氧化鋯在線校準方式
雙池厚膜氧化鋯傳感器的檢測原理決定了其校準方式：
校準氧氣：零點無漂移，所以零點無需校準，或者在校準NOX同時驗證校準；只需通入空氣即可單點校準氧氣的量程。
校準氮氧化物：通入空氣校準零點；只用一種NO標氣即可校準氮氧化物的量程。
2.4采樣方式不會產生銨鹽結晶
脫硝后煙氣含逃逸氨，這些逃逸氨在低于280℃時會產生銨鹽結晶，傳統的抽取采樣裝置如果采樣管線內伴熱溫度小于280℃，銨鹽結晶肯定會逐漸堵塞輸氣管或淤積在預處理系統的其他部位，且無法清理。雙池氧化鋯分析儀可直接檢測煙氣大于300℃的煙氣而無需對煙氣降溫，當煙氣溫度小于300℃時脫硝裝置會停止噴氨，故不會發生銨鹽結晶。
3.總結
經過機組安裝使用，雙池多層厚膜氧化鋯在脫硝煙氣在線監測系統中能夠準確快速的測量煙氣中氮氧化物和氧量，滿足國家相關標準要求。
1. 姚偉，劉璽，周明軍，武強.流延共燒結制備極限電流式氧傳感器的研究[J].傳感器與微系統.2012，31（8）
2. 于洪，劉慷.選擇性催化還原煙氣脫硝技術在玉環電廠4×1000MW機組上的應用[J].電力環境保護， 2009， 25（3）
3. 阿不都可力木·阿不都拉，黃立華. 煙氣脫硝在線連續監測系統應用探索[J].中國環保產業.2012（02）
4.馮立波，羅鐘高，葛春亮.火電廠SCR煙氣脫硝工藝系統設計[J].能源工程.2009（01）
煙氣監測范文5
關鍵詞:煙氣連續監測CEMS系統;DAS不間斷采集系統;無線網絡傳輸上報系統
收稿日期:2010-07-21
作者簡介:畢學坤(1982―),男,河北秦皇島人,工程師,主要從事電力設備熱控檢修工作。
中圖分類號:TP311.52
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2010)08-0210-03
1 引言
煙氣連續監測系統(CEMS)是根據工業現場生產工藝控制的要求而設計、生產的,是為保證工藝系統的安全運行和對氣體排放濃度監測而專門設計的監控裝置,節能、環保、安全。CEMS可對排放物SO.2、NO、CO、CO.2、O.2等有毒有害氣體及塵埃進行實時的監測,并且對流量、壓力、溫度、濕度等進行定量分析,通過數據采集智能終端(High Speed Digital Data Recorder)組態軟件進行統一的數據處理,并通過FPI CEMS-2000-RM無線采集與傳送終端對數據進行分析并實時的與當地環保局聯網,實現環保局集散式的監控每個排污點的詳細現場情況。
2 工程概況
華電集團武鄉和信發電有限公司2×600MW空冷國產亞臨界燃煤發電機組,采用武漢鍋爐制造有限公司2080t/h亞臨界燃煤鍋爐,哈爾濱汽輪機廠亞臨界一次中間再熱單軸三缸四排汽直接空冷凝汽式汽輪機汽輪機和哈爾濱發電機三相兩極同步發電機,水-氫-氫冷卻,額定功率600MW,定額電壓10kV,自并勵靜態勵磁。設計煤種為武鄉境內貧瘦煤,根據實際煤種情況,設計濕法脫硫,工程由北京博奇工程有限公司承建,山西和祥電力監理公司監理。煙氣分析系統為上海華川環保監測儀器有限公司生產。在線數據監測上報系統為聚光科技(杭州)有限公司提供,能夠確保系統全天24h不間斷對環保數據進行無線網絡傳輸。
3 煙氣連續監測CEMS系統的應用
3.1 系統概述
整套系統包括探頭取樣系統、樣氣預處理系統、校準系統、PLC控制系統,氣體分析儀,煙塵分析儀、氧量分析儀、DAS系統(數據采集和分析),GPRS遠程通訊系統。脫硫整套控制系統為北京ABB DCS集散控制,數據顯示及控制于中央控制室,就地配置煙氣分析小間,分析儀表及采集儀表控制柜安裝在小間內,于主控系統采用4-20mA硬接線聯系,并同時通過數據采集智能終端(High Speed Digital Data Recorder)與環保監測實時系統柜通訊。
3.2 系統構成
CEMS煙氣分析系統由柜內和柜外兩大部分組成。分析柜分為脫硫入口分析柜和出口分析柜,安裝在室內,柜外部分的電加熱自動控溫取樣探頭,安裝在煙道上。系統加熱探頭抽取樣氣,經探頭內置過濾器過濾大量煙塵。其加熱溫度不低于145℃,以防止冷凝。預處理單元:包括壓縮機除濕器、耐腐抽氣泵、氣溶膠過濾器、反吹單元等。用于完成樣氣的凈化、除塵、除濕。標準氣從預處理前端通入,經過預處理系統,這樣使樣氣和標準氣以同樣條件進入分析儀器,減少系統誤差。氣體取樣設備在機柜內,樣氣首先經過制冷室除濕,然后進入第二個有固定露點的冷凝器,穿過氣溶膠過濾器分離硫酸,通過濕度報警精細過濾器并檢測冷凝器的故障,產生的輔助信號進入分析儀故障信號切斷抽氣泵。故障排除后泵自啟動。氣體分析儀能夠同時有選擇地測量多種組分的氣體。系統可連續工作,正常情況下無須維護。
3.2.1 分析單元
多組份光譜分析儀測量NOx、SO.2和O.2,分析儀提供自動標定功能,該儀器可采用標準氣體對儀器進行校準,各參數通道相互獨立,穩定可靠。智能化程度高,和樣氣接觸的紅外氣室可拆卸清洗,極大地降低了維護成本。
3.2.2 控制單元
PLC是CEMS系統的數據采集、控制單元。與常規的控制方式不同,PLC提供了更為豐富的功能和更高的可靠性、擴展能力。在CEMS系統中,PLC提供了各種模擬量數字量的輸入、輸出信號,并通過軟件進行深度處理,其功能主要包括自動控制煙氣抽取,并自動為分析儀提供分析樣氣;執行分析儀的零點和滿量程校準;自動反吹和冷凝排放;顯示CEMS系統狀態(采樣/校零/?？?反吹);報警、計算、定義、擴展;與DAS系統通訊;多點測量時,控制氣路切換、采樣排序和采樣周期。PLC提供了24h的記錄接口系統,可以將加工過的數據傳輸給DAS,其控制指令通過DAS激活。PLC實現了分析系統智能化控制。系統內通常設有外控(自動)和內控(手動)兩種程序,能自動進行取樣分析、反吹、置換、溫度控制、故障識別、報警輸出等,與生產過程聯鎖,輸出4-20mA成分量信號和報警控制等開關信號。
3.3 系統示意圖
煙氣成分連續監測系統工作原理,如圖1所示系統的基本組成。
3.4 系統方案
粉塵監測系統主要由收發單元、反射單元、控制單元、自動清洗單元組成。收發單元和反射單元為系統主體測量部分。通過兩個安裝在現場測量煙道兩側的法蘭,利用精密的自校準光學系統,基于光透射原理工作。該粉塵監測系統的主要技術特點包括采用直插式測量原理,可連續進行測量,直接輸出粉塵濃度mg/m3值。由于采用了固態光源,壽命長達十年。由于超寬帶二極管的寬帶光譜產生測量信號的光學鑒定,使測量比常規的LED系統要穩定得多。高性能的微處理器技術。在不透明或透明濃度下用LC顯示,校準能力達到mg/m3 。自動進行調零和量程檢查,自動污染校正。光學系統和電子設備裝均密封在內部。樣品的調整不用特殊工具,方便易行。自動調整光程。有多個量程,多路信號輸出。先進的吹掃系統可減少維護量。流量監測系統的探頭、法蘭和儀表外殼均為耐酸不銹鋼材料,防護等級為IP66。適用在高溫和腐蝕性的環境下連續工作。溫度監測采用PT100熱電偶測量,方便、可靠、穩定。壓力監測采用直接連接,絕壓變送器測量。系統工藝圖見圖2:
圖1 系統流程圖
圖2 系統工藝圖
3.5 系統特點
(1)直接分析原樣,盡可能地保持煙氣物理和化學狀態,樣氣具有代表性。滿足至少300d運行而不需要日常維修的要求,可長期無人值守(大于5d)。可以提供98%以上的資料可利用率。
(2)功能豐富,包括反吹功能、自診斷和報警功能、指示功能、分析儀器自診斷、自動控制、自動校準、系統網絡化、錯誤代碼指示等功能。高可靠性、安全性、可維修性和可擴展性。監測設備滿足兩套煙氣成分采樣探頭系統的運行要求,同時設計方案考慮了一定的預留接口和容量。CEMS可與電廠、電力局、環保局的局域網形成MIS/SIS網,可以遠傳通訊。
(3)報告的煙氣流量=工況下濕煙氣量X(大氣壓力+煙氣靜壓)/101300X273/(273+煙氣溫度)X(1-煙氣濕度),包含了溫度、壓力、濕度的修正為標況干煙氣量。
(4)分析儀器和監測儀表包含了為日常維護人員檢修提供的電信號接口,極大地方便了技術人員檢修。所有煙道設備可以滿足在下列惡劣環境下應用:煙道壓力(-4.9至+4.9kpa)、煙囪入口溫度(小于250℃)、相對濕度(大于95%)。(5)通過指示燈和現場動畫可以實時監控設備的運行情況,通過趨勢圖了解數據變化的規律及特點。變送器的瞬時值依據實際安裝位置被分別標注到不同的工藝圖中。
(6)在歷史趨勢畫面中,可以選擇不同的數據進行趨勢查看,打印。并且同時可以分析出數據的最大值,最小值,平均值等;在畫面設置中可以方便的改變趨勢的類型如線條類型、顏色、文字格式等,支持實時打印。(圖3)
(7)以管理員身份登錄后可以進行高級參數設置,包括量程設置,數據設置,折算值,排放率,流量設置等。用戶在DCS根據現場情況實時更改需要的參數,以達到工藝要求。數據采集智能終端通過GPRS無線網絡傳輸到環保局,由環保局對各現場進行統一的實時監控。
圖3 歷史趨勢圖
4 結語
煙氣監測范文6
【關鍵字】工業；廢氣；在線監測；技術
眾所周知，目前，環境是擺在人類面前的大難題，全球氣候變暖，臭氧層空洞，這些環境問題時刻威脅著人類的可持續發展。保護環境已經不僅只是現今人類急需履行的責任，而且還是關乎千秋萬代生存的頭等大事。保護環境要從一點一滴做起，當前情況下，工業每年的廢氣排放量得不到合理的控制，只首先采用一套先進的工業廢氣在線監測系統用于監控氣體的排放情況，然后再采取相應的措施來控制氣體的排放量。只有這樣，才能合理的控制工業廢氣的排放，從而達到保護環境的目的。
一.工業廢氣的組成及危害
（一）工業廢氣的組成
工業廢氣主要是指工廠在生產和加工環節，由于燃燒燃料而向空氣中排放的所有含有污染物氣體的總稱。這些氣體不僅包括CO2，H2S，CO，HCL，氟化物，氮氧化物等有害氣體，還包括霧狀硫酸，鉛，汞，鈹化物，煙塵及生產性粉塵。
（二）工業廢氣的危害
工業廢氣的危害主要表現在以下兩個方面：
1.對環境的危害：首先，因為廢氣中含有大量微粒，這些微粒在上升過程中逐漸變得渾濁，到達頂層，遮住了陽光，減少了太陽對大地的輻射。時間久了，動植物因為長時間接收不到太陽光而影響發育生長。其次，工業廢氣中大量含有硫元素，還有硫酸這種化合物，這些成分會形成酸雨，酸雨對植物的危害可想而知，他連金屬都能夠腐蝕，更不用提動植物了。此外，工業廢氣還能增高大氣的溫度，因為工廠燃料在燃燒時產生廢氣，所以這些廢氣一般都是熱的，與大氣融合后，會導致大氣溫度增高，從而形成溫室效應。
2.對動植物的危害：對于植物來說，工業廢氣中含有氟元素和硫元素，這些元素具有腐蝕性，有的會直接使植物出現傷斑，有的雖然表面不會有什么影響，但會直接作用于植物內部，使植物死亡或變壞。對于人和動物來說，都需要呼吸新鮮的空氣，這些有毒氣體長期被身體吸收，會對呼吸系統和粘膜組織造成一定的影響和危害。
二．工業廢氣在線監測技術的必要性
（一）國家法律規定
《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》已經頒布執行，這些法律都規定了廢氣中各種氣體的排放指標。當工廠的排放量超過標準時，工廠的負責人就會面臨法律處罰。從此點上看，工廠應該對廢氣進行監測，并有效的控制氣體的排放量。
（二）企業發展需要
國家對于工廠工業廢氣的排污費一般是根據物料守恒原則來征收的，但在物料的燃燒過程中，由于元素間的互相作用，有時會減少某種氣體的排放量。如對于SO2的排放量來說，由于燃料中含有一定的Ca，Ca有脫硫作用，這樣就會有一部分的硫不以SO2形式排出。如果沒有工業廢氣在線監測技術，國家就會多征收SO2排放費，久而久之，企業就會蒙受很多不必要的損失。對于安裝了工業廢氣在線監測系統的企業則不然，企業可以依據準確的排放量來計算費用，減小了企業的開支，避免了資金浪費，有利于企業發展。
三.工業廢氣在線監測技術的應用
主要介紹工業廢氣在線監測系統，本系統主要分為三層結構：環境保護局監視決定層，工廠檢測和管理層，現場數據采集層。主要工作流程為：通過現場的監控設備得到監控結果，再通過網絡將檢測結果傳給企業的管理人員，企業管理人員通過數據算出企業應該繳納的排污費，并根據結果分析工業廢氣的排放量是否超標，制定控制和調整排污量的方案。然后，再通過網絡將結果反饋給環境保護局，再由環保局監測企業的排放量，并最終起決策作用。
下文主要介紹一下現場數據采集層。線程數據采集系統主要分為以下幾個系統：（1）煙氣采樣系統：主要是安裝采樣探頭，通過探頭可以采集到煙氣樣品；（2）煙氣分析系統：采樣探頭在完成采樣后會將樣品通過專業渠道輸送到煙氣分析系統，煙氣分析系統主要由各種煙氣分析儀器組成，可以準確的分析樣品的濃度；（3）煙氣流量測量系統：先是測量出工業廢氣的流量，再根據各個組成氣體的濃度算出各個污染物的流量；（4）數據接收系統：主要負責接收數據，并存儲打印數據，還要通過網絡將這些數據傳輸出去；（5）后備輔助設備系統：包括各種后備設備和輔助設備，以提高煙氣排放在線監測系統運行的可靠性。
四.工業廢氣在線監測系統的分類
按照廢氣的采樣方式可將工業廢氣在線監測系統分為以下三種：
（一）內置式工業廢氣在線監測系統
內置式工業廢氣在線監測系統將煙氣分析系統直接安裝在煙道上，廢氣樣品不用經過煙氣分析系統。這樣避免了樣品的滯后，保證廢氣樣品能夠在第一時間傳輸出來，提高了準確性，且節約了成本。但它存在以下缺點：其一，因為煙道內的環境及其不好，這杯一旦損壞，很不好維修，且維修需要專業素質高的人才能完成。其次，內置式煙氣采樣系統通常一同測量煙氣中所有成分的濃度，一旦監測儀損壞作或需要進行維護時，就會影響所有的測量工作。
（二）全抽取式工業廢氣在線監測系統
（三）稀釋法式工業廢氣在線監測系統
全抽取式工業廢氣在線監測系統首先將廢氣取出，然后通過專業渠道傳送到分析儀進行分析。且全抽取式工業廢氣在線監測系統所采用的采樣探頭比其他系統的探頭簡單，且不需要高質量的壓縮空氣，成本也比稀釋法低，但沒有稀釋法式工業廢氣在線監測系統得出的結果準確。
結束語
工業廢氣在線監測系統能夠準確的統計出工廠每時每刻的氣體排放量，利于工廠對于氣體排放量核算，也能幫助國家有關部門準確的掌握各個工廠的氣體排放情況，并可以此為依據制定合理的氣體排放規劃。保護環境是每個公民應盡的責任，讓我們攜起手來，共同控制工業廢氣的排放量，保護我們賴以生存的自然環境。
參考文獻
[1]許佩瑤.趙毅.宋立民.張艷.化工環保[J].哈爾濱工業大學出版社，2004，（56）.
