烟气连续监测系统CEMS培训教材岛津国际贸易（上海）有限公司环境仪器部 一、前言CEMS介绍1、CEMS(Continuous Emission Monitoring System)是烟气连续排放监测系统的英文缩写，即污染源排放连续监测系统可对固定污染源长时间连续监测2、CEMS系统由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气参数监测子系统、数据采集处理与通讯子系统等组成它能够监测并计算出瞬时、当天及一月、一年的积累值，提供环保局要求的数据报表CEMS系统还可以辅助控制除尘、脱硫设备，优化燃烧的作用 岛津公司CEMS组成岛津公司CEMS结构示意图：流量计烟尘计气体采样探头烟道加热导管气体测试装置 DAS系统前处理器红外气体分析仪测试项目：NOx、SO2、CO、CO2、O2烟尘流量温度压力水份标准气瓶水份仪CEMS采样方式介绍二、NSA-3080介绍NSA-3080内部组件排液分离器前冷凝器NO转换器雾吸收器DFU过滤器采样泵主冷凝器排液锅红外气体分析仪PLC组件NSA-3080内部组件排液分离器：烟气冷凝和烟尘过滤前冷凝器：低于环境温度5摄氏度NO转换器：将NO2还原成NO雾吸收器：去除烟气中的SO3成份DFU过滤器：过滤微尘，1微米采样泵：抽取烟气主冷凝器：12摄氏度排液锅：收集和排放烟气冷凝水红外气体分析仪：烟气浓度分析PLC组件：采集数据，系统控制气体采样探头加热导管结构如图所示：1、加热丝，镍铬合金2、PFA特氟龙采样管3、铝箔4、玻璃纤维5、铝箔包裹层6、黑色PVC外皮加热导管的加热原理 加热导管的加热线与使用长度无关，只要加上AC220V的电压，每就能得到40W的电力。
这是由于加热线形成并联回路即使某段不加热也不会影响整体的伴热 ACACC回路图气体分析仪URA-208测量原理 红外测定原理 根据Lambert-Beers 定律，样品气体吸收的紅外线与其浓度度成正比，所以测量样品气体吸收的红外线即可得到样品气体之浓度例如：SO2,NO,CO,CO2,CH4. 吸收红外光 N2,H2,O2不吸收红外光I2 = I1 e -()L I1 :入射光强 L I2 :出射光强 :样品气体密度 L: 测量池长度 ():由红外波长决定的常数 I1I2 Figure of Sector Main Amp.Pre-Amp.CondenserDetectorMeasuring CellReference CellSectorLight sourceMotorCPUDisplayRatio-NDIR method R0M0MsSR0M0MsSignal of DetectorRef. SignalMeas. SignalRef. SignalMeas. Signal非分散红外测量技术 NDIR技术称非分散红外测量技术，英文全称为Non-Dispersive Infrared Radiation. 其光源所发出的红外线是两道平行的光线，一道通过样品池，称为测量光路；另一道通过参比池，称为参比光路。
样品池内的气体来自于样品气体，红外线通过时会被样品气体吸收；而参比池内的气体为N2，红外线可完全通过，不被吸收红外检测器内部被金属隔板分成两个气室光源所发出的两道光线通过样品池及参比池后，分别进入检测器内部的两个气室样品气体吸收红外线并转为热能，由于两室热能不同而有温度差或压力差，此压力差会使金属隔板产生变形而改变电容器（由金属隔板及抗电极所组成）的电容，进而改变电压电压信号通过前置放大器放大、整流，再将信号传至CPU板，计算出相应的气体浓度各种气体的红外吸收波长SO2: 7.3umNO: 5.3umCO2： 4.3umCO: 4.7um磁风法O2分析仪原理 利用O2分子较其它气体分子容易被磁化的特性，向磁场方向运动从而在有强磁场的气室中形成磁流风，导致这一气室中的加热组件的温度变化，进而电阻值变化，打破惠斯顿电桥的平衡，输出电压值磁风法O2分析仪内部结构R1R2MagnetMagnet加热组热组件 W2加热组热组件 W1自然对对流状态态磁风风流样样品气体入口环环型加热热装置 惠斯顿顿平衡电桥电桥 400mA 去除CO2干涉装置磁风法O2分析仪原理R1R2R3R4Wheatstone BridgeR1 R2R3 R4=NSA-3080规格规格产品规格测定成分NOx，SO2，CO，CO2，O2最多为种成份测定范围SO2，NOx，CO：2002500ppmCO2：520vol%O2：25vol%重现性0.5%FS以内零点漂移%FS周以内跨度漂移%FS周以内线性%FS响应时间（TdT90）NOx，CO，CO2，O2 ：100秒以内SO2：240秒以内传送输出4-20mA DC或者0-16mA DC样品气采集量约1.5L/min环境温度条件温度：540自动校正小时周期校正或者星期周期校正所需電源AC220V10%，50-60Hz共用，约1KVA防护等級相当于IP43三、DOA-3030介绍烟尘计DOA-3030测量原理 烟道气中颗粒物采用光透射法进行连续监测。
当含烟尘的烟气通过光束时，由于烟尘对光的吸收和散射作用，造成光量衰减本设备就是根据光量的衰减量，利用吸光度同烟尘浓度的关系从而计算出烟尘浓度: Conc = K1K2Abs + K3 K1、K2、K3 为常数，其中出厂时 K1=1416.00, K2 = 1.0, K3 = 0烟尘计DOA-3030测量光路烟尘计测量部分发射和反射单元烟尘计系统组成烟尘计光路图烟尘计规格规格产品规格测光方式双光束个检测器同时测光的方式可以测定的光路长可以测定的烟尘浓度范围从0200到04000mg/Nm3（烟道距离：1m的情况）从020到0400mg/Nm3（烟道距离：10m的情况）重现性0.5%FS以内线性%FS以内零点漂移1%FS/30天跨度漂移1%FS/30天响应时间sec以内传送输出4-20mA 直流环境温度条件-20+55所需電源AC200240V，50Hz功率47W防护等級四、DLTP-4000介绍流量计DLTP-4000测量原理1、压差：传感器方法，直接测出压差然后再 根据压差计算出流速、进而算出流量2、绝对压力：压力传感器法，直接计算出烟道内部的绝对压力3、温度：热电偶法PT100热电偶。
流量计压差棒压差棒内置温度计内置温度计绝对压力计绝对压力计流量计测量原理+-p流速(V) 烟囱截面积 (A) 温度传感器 压差 压力传感器 流量计算方法用压差棒检测出烟道中的平均动压和静压，再将压力差带入以下公式求出流量：PPm（0）1/2：压差：动压：静压：流量 ：流速：测定场所的截面积 0：在标准状态下的气体密度：相关系数流量计规格规格产品规格测定原理用压差棒进行压差测定测定范围030m/s最小检测流速3m/s烟气温度下限：气体的露点上限：400压差棒材质SUS-316所需電源AC90240V0.1KVA信号输出4-20mA DC：压差，温度，绝对压（选配件）环境温度条件-2050温度传感器的种类測温阻体温度測定范围0400绝对压力测定范围9001300hPa（选配件7001100hPa）测定误差压差3%FS， 温度2%FS，绝对压 3%FS保护等級五、AS-210介绍烟道气体中水分的测量烟道气体中水分的测量 氧气测试换算法(岛津采用) 对烟道中的氧(WET测试)以及采样除湿后的氧(DRY测试)都要进行测试,利用浓度差算出水分量 DRY氧浓度是与NOxSO2仪一样是由设置在气体测试装置内的分析仪来测试 各个测定值,通过DAS传送到数据处理计算机而算出水分浓度 H20%=100(1-O2wet%O2dry%）水份计的安装加热导管Teflon管Wet O2探头单元氧化锆探头 氧化锆测量原理氧化锆氧量分析仪(又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表)，主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。
在传感器内温度恒定的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值在额定的温度下，电池输出电势用下面的公式计算（Nernst方程）： 1 - - 2 式中1在电池内侧参比气体(如空气)的氧分压；2在电池外侧被测气体(如烟气)的氧分压；-气体常数；-法拉第常数；-绝对温度=( 273 + t )；-电池常数 在参比气侧与被测气体侧氧浓度不同时，氧离子从高的一侧迁移到低的一侧电池输出就以对数的规律反应出被测气体中的氧浓度值氧化锆探头结构加热控制器 190 O2-O2-气体 气体 测量池参比池 (O2=100vl%) 气孔 氧化锆探头水份计校准到 NSA-3080O2 标标准气体O2 sensor box流量计计1-2L/min针针型阀阀，常闭闭 气体采样样探头头六、CEMS安装调试安装前的准备工作1、平台尺寸要符合国标要求，作业空间尽量大2、确认仪器室里的配电、空调、压缩气源等是否满足系统要求，接地可靠，仪器室要避雷3、要求用户按照一定坡度搭建电缆桥架，铺设电缆线和加热导管，既安全又美观4、测点位置要满足当地环保局要求，预埋管的尺寸要严格要求，固定时要加支撑。
CEMS系统的安装1、 NSA-3080的安装2、探头的安装：包括气体采样探头，流量计，烟尘计等3、管线的连接：包括电缆线、加热导管等4、数据采集装置：PC机和DAS软件安装，确定数据的传输方式等NSA-3080调试1、要有足够的预热时间，O2需要3小时2、NDIR温度：60度，O2分析仪温度：62度3、NDIR信号值，150000250000左右4、URA-208菜单设置，设定校准条件5、校准前确认标准气体的压力范围：0.05- 0.07 MPa6、零点和跨度校准流量计DLTP-4000调试1、高低压配管的连接2、压差计零点校准3、PCB板三个输出通道的检查， TP1,TP2,TP3测试点为0.42V，对应 输出420mA烟尘计DOA-3030调试1、确认反吹风机工作正常2、光路准直，首先根据预埋管的位置， 固定反射单元，然后调节发射单元3、烟尘计控制箱菜单的设定水份计AS-210调试1、确认氧化锆探头的温度是否正常2、校准，主要进行跨度校准数据采集和数据传输1、确认传输距离和传输方式 RS232C:10米以内 RS485 :10米1000米2、现场DAS软件的安装和调试DAS软件对于PC系统要求CPU：PIII 1GHz以上内存：256M以上硬盘：20G以上CDROM显卡：1024 x 768串口：3个以上DAS数据采集系统SO2NOxO2加热导管URA208PLC4-20 mAI/ONSA3080烟尘压差温度.静压.PCRS232CDAS数据处理RS232C环保局GPRSRS232C校正数据通讯线的接线方法及使用PC-URA cable9pin 25pin (DB25 公)2 23 35 77 48 5PLC-PC(DAS)9pin (DB9 母) 9pin1 12 23 34 45 56 67 78 89 9 软件设置一、通讯设置 PLC端口参数：9600，e，8，1二、运行设置三、通道设置 设置各个测定参数通讯通道实时监测功能菜单各流路测定成份的实时数据测定成份的的百分比曲线软件运行及操作记录通讯状态显示预计下次采集时间显示测定流路显示测定系统状态显示数据浏览各流路测定成份数据浏览各流路日报、月报、年报各流路校验记录表数据查询及报表数据生成报表输出（打印输出及Excel文件输出）数据图表控制面板模式切换手动吹扫手动校准报警信息故障记录超标记录校准记录系统设置设置向导基本设置通讯设置运行设置定时校准流路 x报警信息设置校准记录通讯监视l用户sal添加新用户l标气有效期l报表l有效数据数l导入数据l导出数据l清除数据 数据备份与恢复1. 在文件菜单里导出备份数据库文件。
2. 在系统设置里通过导出数据备份数据3. 在文件菜单里导入备份数据库文件对数据进行恢复4. 在系统设置里通过导入数据。