煙氣排放連續監測係統是一種對煙氣成份(SO2 、NOx、煙塵)及（jí）相關煙氣參數進行在線自動連續監測的設備。本設備是集光、機、電及計（jì）算機技術（shù）為一體的高（gāo）科技產品，采用（yòng）**環保總局及（jí）美國環境保護組織(USEPA)推薦的紫（zǐ）外差分吸收光譜技術，具（jù）有在線連續測量（liàng）、價（jià）格低（dī）、係統工作可靠、運行維護費用（yòng）低、安裝簡便、無需（xū）人員監守等優點。

　　1.概述（shù）

　　煙氣排放連續監測係（xì）統是一種對煙氣成份(SO2 、NOx、煙塵)及（jí）相關煙氣參數進行在線自（zì）動連續監測（cè）的設備。本設備是集光、機、電及計算機技術為一體的（de）高科技（jì）產品，采用**環保總（zǒng）局及美國環境保（bǎo）護組織(USEPA)推薦的紫外差分吸收光譜技術，具有在線連續測量、價格低、係統工作可靠、運行維護費用低、安裝（zhuāng）簡便、無需人員監守等優點。

　　產品（pǐn）符（fú）合**環（huán）境保（bǎo）護行業標準HJ/T76-2001«固定汙染源排放煙氣連續監測係統技術條件及檢測方法（fǎ）»，並（bìng）通過**環保局檢測中（zhōng）心測試合格。

　　2.係統（tǒng）組成

　　煙氣排放連續監測係統（tǒng）是由氣態汙染物(SO2、NOX)、顆粒物(粉塵)、煙氣參數測量子係統、數據采集和處理子係統、數據通（tōng）訊係統（tǒng）等組成(見圖（tú）一)。通過現場（chǎng）采樣方式，測定煙氣中汙染物濃（nóng）度，同時測量（liàng）煙氣溫度、煙氣壓力、流（liú）速、流量、煙氣含氧量等（děng）參數，送至工控單元計算出煙氣汙染物排放率、排放量，顯示和打印各種參數、圖表並通過（guò）數據、圖文傳輸係統分別傳（chuán）輸至企業汙染源監控站和環保行政管理部門。

　　2.1.煙氣在線監測儀

　　全套設備包括測試分析儀、淨化空（kōng）氣（qì）吹掃係統等幾部分（fèn）。由（yóu）測（cè）試儀完成SO2 、NOx、煙塵濃度測量，經過RS232口傳（chuán）至現（xiàn）場工控機，完成（chéng）數據采集、處（chù）理（lǐ）、存儲。淨化空氣吹掃係統向測試儀鏡片不斷的吹（chuī）掃，以保持測試儀鏡片的清潔（jié）。

　　在整套設備中，分析儀是核心，所有原始數（shù）據的獲得全由它完（wán）成。分析儀主要包括光學係統、機械結構（gòu）、電子學測量（liàng）和控製係統等部分。

　　圖2 外型及外部連接

　　光學係統

　　光學係統是（shì）完成煙氣（qì）光譜采樣（yàng）的關鍵。光學係統主要（yào）由發射和接收兩大部分組成，包括光源、透鏡、角反射器、狹縫和多（duō）道光譜（pǔ）儀等。光源發出的光經（jīng）過透鏡直接進入煙道中，通過煙氣吸收後經角反射（shè）器（qì）返回，由狹逢進入光譜儀，由光柵分光，在光柵色散焦平麵由二極管陣列探測器(PDA)接收。

　　機械結構

　　機械結構部**括（kuò）插入式氣體采樣管、二（èr）極管陣列探測（cè）器的線性檢測及（jí）本底測量裝置（zhì）的機械驅動。考慮到煙道中溫度很高，而且有SO2等（děng）腐蝕性很強（qiáng）的（de）汙染氣體，所以氣體通（tōng）道包括測量槽及有關配件均采用不鏽（xiù）鋼、透紫外光的石英玻璃材料製作，如圖3所示。氣體通道上的光學元件（jiàn）和密封元件均耐高溫耐腐蝕。

　　工作過程

　　利用氣態汙染物（wù）對（duì）特定波段的光具有吸收（shōu）特性，選擇波段在（zài）200nm~320nm的紫外光作光源，在此波（bō）段內水分子和其它氣（qì）體幾乎沒有吸收。入射光被汙染物吸收後，經光柵分光，由高（gāo）靈敏二級管陣列探（tàn）測器（qì）測量吸收光譜，並由此經計算機利用反演算法得到（dào）汙染物（wù）的種類（lèi）和含量。

　　氘燈（dēng）發出（chū）的寬帶光譜經石英聚光透鏡後通過光分束器，再由反射鏡（jìng）反射到準直透鏡，通過前窗鏡照射到探頭後端的角反射鏡上，探頭窗（chuāng）鏡（jìng）上裝有透光波段200nm~250nm的（de）紫外濾光片。角反射鏡反射光按原光路返回到光分束器上，然後經過準直透鏡照射到光譜儀的入射狹縫上，通（tōng）過光柵色散形成光譜（pǔ）。高靈敏度（dù）線陣CCD探測器將（jiāng）光信號轉（zhuǎn）變為電信號，CCD探測器輸出的信號經前置放大器放（fàng）大後送入高速信號采集A/D和CPU處理單元（yuán）;控製處理單元的功能是將（jiāng）該信號（hào）數字化並存入存儲（chǔ）器，然後由係統總控製單元（yuán）采用適當地（dì）算法對其進行處理得到SO2 、NOx濃度、煙氣溫度等信息。在數據分析和處理中采用硬件和軟（ruǎn）件平均濾波技術，構成了差分吸收光譜（pǔ）測量係統，從而使光源強（qiáng）度隨著時間的慢變化

　　不影響測量（liàng）精度。由於計算是通過吸收峰來進行的，是由譜線的（de）峰值和穀值來反（fǎn）演出來的，而粉塵隻是對整條譜線起著衰減的效果。當然若粉塵密度太大，以至於發出的光回不來了，或衰（shuāi）減至一個極低的水平，那麽吸收譜線不能（néng）分辨，此時這種方法就不適用了。水汽沒有影響（xiǎng）也（yě）是同（tóng）樣道（dào）理。

　　工作原理

　　1、 SO2 /NOx測量

　　根（gēn）據Beer定理，探測器接收的透過吸（xī）收介質的光譜強（qiáng）度可表示為：

　　s：SO2 /NOx吸收截麵

　　N：SO2 /NOx濃度

　　a2：除SO2 /NOx以外的其它氣體散射和吸收所引起的消光（guāng）係數

　　圖5 煙氣中主要吸收氣體分布

　　煙塵的測量

　　根據Beer定理，采用不透（tòu）明度測試原理，即單色平（píng）行（háng）光束進入充（chōng）滿氣體和顆粒物的煙氣時，其（qí）光強因煙氣中顆粒物對光（guāng）的吸收和散射作用而減弱。

　　I0 ：發射光強 I ：接收光強

　　K ：消光（guāng）係數（shù） l ：光程 c ：煙塵濃度

　　煙氣在（zài）線監（jiān）測儀的技術特點

　　Ø 一台設備可同時測量多種煙氣成（chéng）份;

　　Ø 光柵光譜儀分光，二極管陣列PDA為光譜采樣器，省去了用光電倍增管的光譜掃描機構，使係統更穩（wěn）定、測量更**;

　　Ø 光（guāng）譜采樣（yàng）在煙道中，省去了複雜的抽氣（qì）和定標過程，實現了實時連續監測;

　　Ø 氣體濃度計算中應用光學差分吸收技術，可（kě）消除煙塵及光源幅度慢變化對測量結果的影（yǐng）響;

　　Ø 儀器中空氣（qì）吹掃裝置**煙道內光學（xué）元件不被煙氣汙染，延長了維護周期，提高了測量精（jīng）度。

　　Ø 特有的技術和設計，**了係統幾乎（hū）沒有零（líng）點漂移。

　　主要技術指標

　　2.2.氧化（huà）鋯氧量分析儀

　　工作原理

　　氧化鋯氧量（liàng）分析儀的傳感器核心元件是用穩定氧化鋯固體電解（jiě）質材料製（zhì）作而成的氧化鋯管，在600℃以上的溫度時，它具（jù）有（yǒu）良好的氧離子導電性（xìng）。在鋯管封閉端兩（liǎng）側塗覆多孔鉑電極，當鋯管兩側的氧（yǎng）濃（nóng）度不同時（shí），高濃度側的氧分子獲得鉑電極上的自由電子，以離子的形式同過氧化鋯離子導體到達低濃度側，通過鉑電（diàn）極釋放出電子，變成氧氣釋放出來。這樣兩側（cè）產生一氧濃度差電勢，形成一個電池。

　　根據能斯特方程（chéng）有（yǒu）：

　　式中：R-氣體常數

　　T-**溫度

　　F-法拉第常數

　　P1-參（cān）比氣體的氧分壓（yā）

　　P2-待測氣（qì）體的氧分壓

　　E-氧濃度差電勢

　　通過適當的換算處理，即可得到被測氣體的氧濃（nóng）度。

　　特點

　　氧化鋯（gào）氧量分析儀是采用進口關鍵零部件和**的工藝設計（jì）製作而成的具有維修簡單、壽命長、測量準確（què）等優點的一種新型測氧儀器。其特點（diǎn）如下（xià）：

　　1、結構簡單，安裝方便。

　　2、進口的原材料製作的（de）鋯管具（jù）有（yǒu）很強的（de）抗熱衝擊性，可在開爐狀態下（xià）迅速插入煙道中而不會（huì）導致損壞鋯頭;

　　3、檢測器直接插入煙道中不會造成堵灰，同時，鋯管上（shàng）作了（le）一層特（tè）殊的保護層，可**中毒現象，使鋯管的壽命可達到一（yī）年以上;

　　4、檢測器的易損件可方便更換，無需整體報廢，維護簡（jiǎn）單，可操作性強;

　　5、變換（huàn）器設有儀器自檢（jiǎn）、氧（yǎng）量、信號（hào）電勢、本底電勢（shì）、鋯頭溫（wēn）度四種功能數顯，為日常檢（jiǎn）驗和維護提供方便。

　　主要技術指標（biāo）

　　1) 準 確 度：±3%F.S.

　　2) 測量範圍：0～20%O2

　　3) 響應時間：<5s(達90%的（de）響應值)

　　4) 升溫時間：<30min

　　5) 重 複 性：±1.0%F.S.

　　6) 穩 定 性：±1.0%F.S.(**)

　　2.3.煙氣（qì）流速測定儀

　　工作原理:

　　煙氣流速測定儀由溫度（dù）、壓力測量係統、微控製器（qì）係統、反吹係統、模擬信號輸（shū）出控製係統等部（bù）分組成.采用經典的S型皮托管方式測煙氣流速; 微控製（zhì）器係統采集各種傳感器（qì）檢（jiǎn）測的信號,計算出動壓、靜壓、溫度（dù）等,根據（jù）公（gōng）式計算出煙氣流速。

　　主（zhǔ）要特點:

　　Ø 測量精度高，穩（wěn）定性好，可長（zhǎng）期（qī）連續工作（zuò）。

　　Ø 具備（bèi）自動反吹係統，可定時（shí）清理落入皮托管（guǎn）上的煙塵;

　　Ø 設備自（zì）動進行動壓、靜壓和流速的零點校準;

　　Ø 關鍵氣路（lù）係統及傳（chuán）感器均采用**進口部件，可靠性高;

　　Ø 在線監測儀器內部重（chóng）要器件工作狀（zhuàng）況，具備自我診斷功能（néng），並給出信號提示;

　　Ø 通過鍵盤即可對儀器（qì）測量的各項（xiàng）參數進行標定，簡便、快捷。

　　主要技術指標

　　2.2.氧化鋯氧量分析儀

　　工作原理

　　氧化鋯氧量分析儀的傳感器核心元件是用穩（wěn）定氧化鋯固體電解（jiě）質材料製作而成的氧化鋯管（guǎn），在600℃以（yǐ）上的溫度時，它具有良好的氧離子導電性。在鋯管封閉（bì）端兩側塗覆多孔鉑電極，當鋯管（guǎn）兩側的氧濃度不（bú）同時（shí），高濃度側的氧分（fèn）子獲得鉑電極（jí）上的自由電子，以離子的形式同過（guò）氧化鋯（gào）離子導體到達低濃度側，通過鉑電極釋放出電子，變成氧氣釋放出來。這樣兩側（cè）產（chǎn）生一氧濃度差電勢，形成一個電池（chí）。

　　根據能（néng）斯特方程（chéng）有（yǒu）：

　　式中：R-氣體（tǐ）常（cháng）數

　　T-**溫度

　　F-法拉第（dì）常數

　　P1-參比氣（qì）體的氧分壓

　　P2-待測氣體的氧分壓

　　E-氧（yǎng）濃度差電勢

　　通（tōng）過適當的換算（suàn）處理，即可得到被測氣體的氧濃度。

　　特點（diǎn）

　　氧化鋯氧量（liàng）分析儀是采（cǎi）用進（jìn）口關鍵零部（bù）件和**的工藝設（shè）計製作而成的具有維修簡單、壽命長、測（cè）量準確（què）等優點的一種新型測（cè）氧儀器。其特點如（rú）下：

　　1、結構簡單，安裝方便。

　　2、進口的原材料製作的鋯管具有很強的抗熱衝擊性，可（kě）在開爐狀態下迅速插入（rù）煙道中而不會導致損壞鋯頭;

　　3、檢測器直接插入煙道中不會造成堵灰，同時，鋯管上作了一層特殊的保護層，可**中毒現象，使鋯管的壽命可達到（dào）一年以上;

　　4、檢測器的易損件可（kě）方（fāng）便（biàn）更換，無需整體報廢，維護簡單，可操作性強;

　　5、變換器設有儀（yí）器自檢、氧量、信號（hào）電勢、本（běn）底電勢、鋯頭溫（wēn）度四種功能數顯，為日常檢驗和維護提供方便。

　　主（zhǔ）要技術（shù）指標（biāo）

　　1) 準（zhǔn） 確 度：±3%F.S.

　　2) 測量範圍：0～20%O2

　　3) 響應時間：<5s(達（dá）90%的響應值)

　　4) 升溫時間（jiān）：<30min

　　5) 重 複 性：±1.0%F.S.

　　6) 穩（wěn） 定 性：±1.0%F.S.(**)

　　2.3.煙氣流（liú）速測定儀

　　工作原理:

　　煙氣流速測定儀由溫度、壓力測量係統、微控製器係統、反吹係統、模擬信號輸出控製係統等部分組成.采用（yòng）經典的S型皮托管（guǎn）方式測煙氣流速; 微控製器係統采集各種傳感器檢測的信號,計算出動壓、靜壓（yā）、溫（wēn）度等,根據公式（shì）計算出煙氣流速。

　　主要特點:

　　Ø 測量精度高，穩定性好，可長期連續工作。

　　Ø 具（jù）備自動反吹係（xì）統，可定時清理落入皮托管上的煙塵;

　　Ø 設備自動進行動壓（yā）、靜壓和流速的零點校準;

　　Ø 關鍵氣路係統及傳（chuán）感器均采用**進口部件，可靠性高（gāo）;

　　Ø 在線監測儀器內部重要器（qì）件工作狀況，具備自我診（zhěn）斷功能，並給出信號提示;

　　Ø 通過鍵盤即可對儀器測量（liàng）的各項參數（shù）進行標定，簡便、快捷。

　　主要技術指標

　　2.2.氧化鋯氧量分析儀

　　工作原理

　　氧化鋯氧量分析（xī）儀的傳感器核心元件（jiàn）是用穩定氧化鋯固體電解（jiě）質材料製作而成的氧（yǎng）化鋯管，在600℃以上的（de）溫度時（shí），它具有良好的氧（yǎng）離子導電性。在鋯管封閉端兩側塗覆多孔鉑電極，當鋯管兩側的（de）氧濃度不同時，高（gāo）濃度（dù）側的氧分子獲得鉑電極上的自由電子，以離子的形（xíng）式同過氧化（huà）鋯（gào）離子（zǐ）導體到（dào）達低濃度側，通過鉑電極釋放出電子，變成氧氣釋放（fàng）出來。這（zhè）樣兩側產生一氧（yǎng）濃度差電勢，形成一（yī）個電池。

　　根據能斯（sī）特方程有：

　　式（shì）中：R-氣體常數

　　T-**溫度

　　F-法拉第常數

　　P1-參比氣體（tǐ）的氧（yǎng）分壓

　　P2-待測氣體（tǐ）的氧分壓

　　E-氧濃度（dù）差電勢

　　通過適當的換算處理，即可得到被測氣體的氧濃度。

　　特點

　　氧化鋯氧量分析儀是采用進口（kǒu）關（guān）鍵零部件和**的工藝設計製（zhì）作而成的具（jù）有維修簡單、壽命長、測量準確等優（yōu）點的一種新型測氧儀（yí）器。其特點如下：

　　1、結構簡單，安裝方便。

　　2、進口的原材料製作的鋯管具有很強的抗熱（rè）衝擊性，可在開爐狀（zhuàng）態下迅（xùn）速（sù）插入煙道中而不會導致損壞鋯頭;

　　3、檢測器直接插入煙道中不會造成堵灰，同時，鋯管上作了一層特殊的保護層，可（kě）**中（zhōng）毒現象，使鋯管的（de）壽命可達到一（yī）年以上;

　　4、檢測器的易損（sǔn）件可方便更換（huàn），無需整體報廢（fèi），維護簡單，可操（cāo）作性強;

　　5、變換器設有儀器自檢、氧量、信號電勢（shì）、本（běn）底電勢、鋯頭溫度四種功能數顯，為日常檢驗和維護提供方便。

　　主（zhǔ）要技術指標

　　1) 準 確 度：±3%F.S.

　　2) 測量範圍：0～20%O2

　　3) 響（xiǎng）應時間：<5s(達90%的響應值)

　　4) 升溫時間：<30min

　　5) 重 複 性：±1.0%F.S.

　　6) 穩 定 性：±1.0%F.S.(**)

　　2.3.煙氣流（liú）速（sù）測定（dìng）儀

　　工作原理:

　　煙氣流速測定儀由溫度、壓力測量係統、微控製（zhì）器係統、反（fǎn）吹係統、模擬信（xìn）號輸出控製係統（tǒng）等部（bù）分組成.采用經典的S型皮托（tuō）管方式測（cè）煙氣流速; 微控製器係統采集（jí）各種傳感器檢（jiǎn）測（cè）的信號,計算出（chū）動（dòng）壓（yā）、靜壓、溫度等,根（gēn）據公（gōng）式計算出煙氣流速。

　　主要特點:

　　Ø 測量精度高，穩定性好，可長期連續工作。

　　Ø 具（jù）備自（zì）動反吹係（xì）統，可定時清（qīng）理落入皮托管上的煙塵;

　　Ø 設備自動進行動壓、靜（jìng）壓（yā）和流（liú）速的零（líng）點校（xiào）準（zhǔn）;

　　Ø 關鍵氣路（lù）係統及傳（chuán）感器均采用**進口（kǒu）部件，可靠性高（gāo）;

　　Ø 在線監測儀器內部重要（yào）器件工作狀（zhuàng）況，具備自我診斷功（gōng）能，並給出信號提示;

　　Ø 通過鍵盤即可對儀器測量的（de）各項參數進行標（biāo）定，簡便、快捷。

　　主要技術指標

　　3.4. 係統（tǒng）組成及有關技術參數

　　煙氣在線監測儀

　　量程（chéng）： SO2 2000ppm(由測量槽長度決定)

　　NOX 2,000ppm

　　煙塵 1,000mg/m3

　　零點漂移： SO2 、NOX ≤ ±2.0% F.S.

　　煙塵≤ ±2.0% F.S.

　　量程漂移： SO2 、NOX ≤ ±2.5% F.S.

　　煙塵≤ ±5.0% F.S.

　　線（xiàn）性誤差：SO2 、NOX ≤ ±5.0% F.S.

　　測量原理： SO2 、NOX：紫外差分光譜法

　　煙塵：不透明度法

　　環境溫度：-20℃～45℃

　　用電量（liàng）：≤200W

　　儀（yí）器用空氣要求：淨化空氣吹掃，保護鏡片(係統自（zì）帶)

　　報警輸出：發送故障（zhàng）信息，由工控機顯示

　　輸出信號形式：RS232，與工控機連接。

　　氧（yǎng）量分析儀（yí）

　　測量原（yuán）理：濃差電池式

　　量程：0.1～20%O2

　　**度：±3% F.S.

　　升溫時間：<30分鍾

　　重複性：±1% F.S.

　　穩定性：±1% F.S. (**)

　　環境溫度（dù）限製：-20℃～80℃

　　用電量：<150W

　　報警輸出：發（fā）送故障信息（xī），由工控機顯示

　　輸（shū）出（chū）信號形式：4-20mA .DC和0-10mA .DC

　　煙氣流量計

　　測量原理：差（chà）壓作用原理（lǐ）

　　一次裝置：S型皮托管

　　性能指標:

　　儀器用空氣要（yào）求：壓縮空氣定（dìng）時（shí）吹掃

　　報警輸（shū）出：發送故障信息，由工控機顯示。

　　淨化風（fēng）機

　　功率：0.67kW

　　轉速：2800轉/min

　　風量：100m3/h

　　數據采集和（hé）處理係統（tǒng）

　　防塵要求（qiú）：IP54

　　用電量：100W

　　環境空氣溫度限製：0-45℃

　　4.煙氣排放連續監測係（xì）統(CEMS)安（ān）裝要求

　　4.1 設（shè）備安裝位（wèi）置的選取

　　設備安裝點選定鍋爐除塵器後煙道，氣（qì）流比（bǐ）較平穩區（qū）域，應避（bì）開煙道（dào）彎頭和斷（duàn）麵急劇變化的部位。安裝位置應（yīng）設置（zhì）在距彎頭、閥門、變徑管下遊方向（xiàng）不小（xiǎo）於4倍直徑，和距上述部件上遊方（fāng）向（xiàng）不小於2倍直徑處。對矩形煙道，其當量直徑D=2AB/(A+B)，式中A、B為邊（biān）長（zhǎng）。如（rú）果不能達到這樣（yàng）的條件，那麽未（wèi）開口（kǒu）的距離可（kě）被采樣管分（fèn）開以下比率：距（jù）離入口2/3，距離出口1/3。

　　4.2 平台和（hé）設備房（fáng）的搭建

　　為便於設備的安裝和對比標定檢測,設備安裝現場應該搭建一安裝（zhuāng）平台（tái）。為（wéi）了設備的長（zhǎng）期穩（wěn）定可靠運行，應在平台上搭建設（shè）備房並安裝自啟動空調（diào）。

　　平台的麵積應能夠滿足所有設備的擺放和便於標定檢測。其強度應（yīng）能夠承受至少1500公斤（jīn）重力。平台麵采用4-5mm厚的防滑（huá）鋼板，安全性等要（yào）求應（yīng）該滿（mǎn）足**有（yǒu）關工業平台的（de）標準。平台的麵積一般為長×寬=3.0×2.5(平方米)。為了便於設備搬運到平台上，一般平台的扶梯寬度不小於0.8米。

　　設備房推薦采用5mm厚夾芯彩鋼板。房頂高度不低於2.2米。設備房麵積一般（bān）不小於2.5×2.3(平方米)，如果受到現場條件的限製，設（shè）備房麵積應不小於2.0×2.0(平方米)。為（wéi）了便於設備搬運到平台上，一般平台的扶（fú）梯寬度（dù）不小於0.8米。

　　需（xū）方（fāng）提供現場安裝維護平台及設（shè）備房，具體要求供方可根據現場情況提（tí）出建（jiàn）議，需方實施。

　　4.3其它要求

　　Ø 需方提供至現場的設備電源（yuán）：交流380V，三相四線（xiàn），每相電流10A。要求長（zhǎng）期供電不（bú）中斷;

　　Ø 需方提供一路至（zhì）現場的市話線(環保（bǎo）局遠程監控用);

　　Ø 需（xū）方提供至（zhì）現場的可靠接地線。