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煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計及德國益康煙氣分析儀品牌選擇

煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計及德國益康煙氣分析儀品牌選擇

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系統設計思路產品：微量氮分析儀|益康煙氣分析儀|LPDT露點儀|美國深特露點儀|美國AII微量氧分析儀|便攜式露點儀|Presens頂空分析儀|藥品殘氧儀|XPDM便攜式露點儀|氧分析儀GPR-1200|氧分析儀價格|益康煙氣分析儀|進口煙氣分析儀|便攜式微量氧分析儀|進口露點儀|進口氧分析儀|PTI彎曲挺度儀|Frank-PTI儀器|儀器維修|硫化氫氣體分析儀|露點儀校準
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。煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計及德國益康煙氣分析儀品牌選擇


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。產品：微量氮分析儀|益康煙氣分析儀|LPDT露點儀|美國深特露點儀|美國AII微量氧分析儀|便攜式露點儀|Presens頂空分析儀|藥品殘氧儀|XPDM便攜式露點儀|氧分析儀GPR-1200|氧分析儀價格|益康煙氣分析儀|進口煙氣分析儀|便攜式微量氧分析儀|進口露點儀|進口氧分析儀|PTI彎曲挺度儀|Frank-PTI儀器|儀器維修|硫化氫氣體分析儀|露點儀校準
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，*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，會帶走加專線圈的一部分熱量。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氣態污染物測量產品：微量氮分析儀|益康煙氣分析儀|LPDT露點儀|美國深特露點儀|美國AII微量氧分析儀|便攜式露點儀|Presens頂空分析儀|藥品殘氧儀|XPDM便攜式露點儀|氧分析儀GPR-1200|氧分析儀價格|益康煙氣分析儀|進口煙氣分析儀|便攜式微量氧分析儀|進口露點儀|進口氧分析儀|PTI彎曲挺度儀|Frank-PTI儀器|儀器維修|硫化氫氣體分析儀|露點儀校準
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：煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計及德國益康煙氣分析儀品牌選擇
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。產品：微量氮分析儀|益康煙氣分析儀|LPDT露點儀|美國深特露點儀|美國AII微量氧分析儀|便攜式露點儀|Presens頂空分析儀|藥品殘氧儀|XPDM便攜式露點儀|氧分析儀GPR-1200|氧分析儀價格|益康煙氣分析儀|進口煙氣分析儀|便攜式微量氧分析儀|進口露點儀|進口氧分析儀|PTI彎曲挺度儀|Frank-PTI儀器|儀器維修|硫化氫氣體分析儀|露點儀校準
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。煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計及德國益康煙氣分析儀品牌選擇
3.1 下位機設計產品：微量氮分析儀|益康煙氣分析儀|LPDT露點儀|美國深特露點儀|美國AII微量氧分析儀|便攜式露點儀|Presens頂空分析儀|藥品殘氧儀|XPDM便攜式露點儀|氧分析儀GPR-1200|氧分析儀價格|益康煙氣分析儀|進口煙氣分析儀|便攜式微量氧分析儀|進口露點儀|進口氧分析儀|PTI彎曲挺度儀|Frank-PTI儀器|儀器維修|硫化氫氣體分析儀|露點儀校準
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<= C0， 110
= 煙道采樣電磁閥：Q0.2
LPP
AW>= C0， 120
AW<= C0， 系統采樣周期：VW0
= 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。

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通信產品：微量氮分析儀|益康煙氣分析儀|LPDT露點儀|美國深特露點儀|美國AII微量氧分析儀|便攜式露點儀|Presens頂空分析儀|藥品殘氧儀|XPDM便攜式露點儀|氧分析儀GPR-1200|氧分析儀價格|益康煙氣分析儀|進口煙氣分析儀|便攜式微量氧分析儀|進口露點儀|進口氧分析儀|PTI彎曲挺度儀|Frank-PTI儀器|儀器維修|硫化氫氣體分析儀|露點儀校準
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，近年來各種新型優異傳感器涌入市場，我們將持續關注CEMS系統設計。

更多煙氣排放連續監測系統（CEMS）設計及德國益康煙氣分析儀品牌選擇信息請直接致電埃登威上海021-55581219

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