煤粉仓气体在线监测,原位激光在线分析微量氧分析

煤粉仓气体在线监测,原位激光在线分析微量氧分析

一.项目背景和工艺要求
在转炉煤气回收系统中，需要在引风机前/后安装气体分析仪用于检测煤气中CO 和O2 含量，当浓度符合要求时则回收煤气，否则经三通阀燃烧放散。气体分析仪的主要目的有两个：1、回收合格煤气；2、避免煤气中的氧气含量过高导致在回收或使用中发生危险。
目前本工艺点一般安装的是抽取式气体分析仪，抽取式分析仪表存在以下问题：
1、仪器响应时间长 抽取式气体分析仪表需将气体从工艺管道中抽取出来经过较长的管线送至安全位置，然后对气体进行滤尘，滤水等处理后进入分析仪表进行分析。从取出样气到仪表示值（即响应时间）需要花费 60-120 秒。
在回收前段时间内，当煤气已达到回收要求，而仪表相应时间滞后 60-120
秒，导致高热值煤气不能回收，每炉钢白白浪费近 1200 方煤气（回收系统气体流速设计约 10m/S），一年浪费近 3000 万方高热值煤气。
在回收后段时间内，煤气热值已不能达到要求，氧含量逐渐升高。仪表却滞后 60-120 秒才能显现出来，导致回收了大量不合格含氧煤气，存在潜在的安全问题。
2、维护量大，运行成本高 抽取式气体分析仪表存在许多活动及过滤部件，需经常维护给现场人员增加工作量，同时还需要经常更换滤芯，电磁阀等零件设备维护费用高。夏天气温较高时，预处理系统中的冷凝器不能正常工作，样气中的水分不能除去，导致分析仪表测量结果不准确，仪表发生损坏等问题。
二.项目方案设计
PUE-9000 激光气体分析仪表采用原位安装方式，直接安装在工艺管道上， 分别用于检测转炉煤气中 O2 含量以及 CO 含量。不需要采样预处理系统，可以很好地避免取样系统复杂、取样管路易堵塞、分析滞后、维护费用高等问题。仪表的响应速度小于一秒，每年可多回收 3000 万方煤气，按 0.15 元/立
方计算，仪表更换后此处工艺每年可为公司节省生产成本 450 万元。同时回收的煤气皆为合格煤气，不存在含氧量高的安全隐患。
三：产品介绍
PUE-9000 激光气体分析仪基于国际领先的可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS，Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy），该技术利用半导体激光器窄线宽、可调谐的特性（如图一激光光源频宽为红外分光光源的 1/106），对气体分子的单个吸收谱线进行分析。通过调制半导体激光器的工作电流来调制激光频率，使半导体激光器发射的特定波长的激光束在穿过测量管道时，被所测气体选频吸收，发生激光强度衰减，利用锁相放大器对接收端光电探测器探测的光信号进行解调，并结合气体浓度和红外或激光吸收光谱之间存在的Beer-Lambert[1]关系，获得被测气体的浓度。

四：系统优点
（1）无需采样预处理系统，克服粉尘、焦油等堵塞采样探头问题
（2）不受背景气体交叉干扰 半导体激光器发射的激光谱宽很窄，远小于被测气体单吸收谱线宽度，其波长扫描范围仅包含被测气体的单吸收谱线， 不包含其他气体组分的吸收谱线，从原理上避免了背景气体组分对待测气体的交叉吸收干扰。
（3）响应速度快 激光在线气体分析系统实现在线测量和秒级响应，实时反映过程气体浓度，避免了采样预处理滞后带来安全隐患。
（4）测量精度高 系统采用实时在线测量的工作模式，气体信息不易失真， 测量值为气体线平均浓度，与采样点取点浓度相比具有更高的测量精度。
（5）抗干扰能力强 半导体激光的波长可通过调节工作电流而被改变，使激光波长既扫描过有气体吸收的区域，也扫描过没有气体吸收的区域。当波长位于吸收区域时可测得包含气体和粉尘在内的总透光率 T 总，当波长位于无气体吸收区域时可以测得粉尘透光率T 粉尘，从而可以准确获得被测气体的透光率 T 气体 =T 总/ T 粉尘。使仪表具有在高温、高粉尘、高水分、高腐蚀性、高流速等恶劣测量环境下的良好适应性。
（6）隔爆防爆型式，安全系数高 设备通过国家防爆电器产品质量监督检测中心检测，同时仪器还通过了机械检查、冲击试验、IP 实验、温度试验、热剧变实验、外科耐压实验、内部点燃不传爆实验等七项测试，安全系数高。
（7）维护、标定简单 激光在线气体分析系统的年标定次数为传统分析仪的1/4~1/8，维护工作简单到只需擦净光学视窗。
综上所述，激光气体分析仪比非分光红外等传统采样气体分析系统具备更强的环境适应性，并且由于原位式安装省却了采样预处理装置，结构简单、无运动部件，维护标定方便、可靠性高，响应速度快而准确，大大提升了在线过程气体检测的水平。

总则 1
一、系统概述 2
二、系统组成 3
1. 气态污染物监测子系统——SO2、NOx、O2 3
2. 颗粒物监测子系统——颗粒物（或粉尘、烟尘） 4
2.1 常规量程采用原位激光烟尘监测仪（激光后向散射原理） 4
2.2 超低量程采用抽取式激光烟尘监测仪（激光前向散射原理） 4
3. 烟气参数监测子系统——温度、压力、流速（或流量）、湿度 5
4. 数据采集与处理子系统 6
4.1 工控机及系统软件 6
4.2 PLC及控制面板 6
4.3 数据采集仪 7
5. 样气取样及预处理系统 8
5.1 烟气气态污染物采样器（简称取样探头） 8
5.2 样气预处理系统 8
三、技术参数 9
四、系统配置清单 9
五、系统安装规范 11
1. 监测点选择 12
2. 安装平台 13
3. 分析小屋 15
总则
本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要求，满足中华人民共和国环境保护行业标准要求。

①　HJ 76-2017 《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》
②　HJ 75-2017 《固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测系统
技术要求及监测方法》
③　GB13223-2011 《火电厂大气污染物排放标准》
④　HJ 212－2017 《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》
⑤　GB13271-2014 《锅炉大气污染物排放标准》
⑥　GB29620-2013 《砖瓦工业大气污染物排放标准》
⑦　GB3095－1996 《大气环境质量标准》
⑧　GB18485-2007 《生活垃圾焚烧污染物控制标准》
⑨　CJJ90—2002 《城市生活垃圾焚烧工程技术规范》
⑩　CJ/T118—2002 《城市生活垃圾焚烧炉技术规范》
⑪　GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》
⑫　GBT16157-1996 《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》
⑬　GB9078-1996 《工业炉窑大气污染物综合排放标准》
⑭　GB3095-1996 《环境空气质量标准》
⑮　GB12519-1990 《分析仪器通用技术条件》
一、系统概述
系统（CEMS）采用抽取冷凝法测量原理，可连续自动监测烟气中SO2、NOx、CO2、CO、O2、颗粒物、湿度、温度、压力、流速（流量）等参数，并通过污染源在线监测系统平台向企业和政府环保部门提供实时、准确的监测数据。
二、系统组成
本公司的CEMS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、数据采集与处理子系统 及 样气取样及预处理系统组成，其中气态污染物监测子系统和数据采集与处理子系统安装在系统机柜内
1.气态污染物监测子系统——SO2、NOx、O2
气体分析仪：SO2、NOx采用紫外差分吸收光谱（DOAS）分析技术
O2采用电化学法（与SO2、NOx共用机箱）
2.颗粒物监测子系统——颗粒物（或粉尘、烟尘）
2.1 常规量程采用原位激光烟尘监测仪（激光后向散射原理）
2.2 超低量程采用抽取式激光烟尘监测仪（激光前向散射原理）
3.烟气参数监测子系统——温度、压力、流速（或流量）、湿度
3.1温压流一体机监测烟气温度、压力、流速。
其中皮托管测流速，压力传感器测压力，温度传感器测温度。
3.2 湿度仪监测烟气湿度，采用高温电容湿度传感器测量。
4.数据采集与处理子系统
由工控机及系统软件、PLC及控制面板和数据采集仪等组成。
4.1 工控机及系统软件
在线监控系统是我公司自行开发的针对烟气连续排放连续监控系统。本软件实时监测从分析仪传输过来的数据，存储到数据库，并显示当前的湿基值、干基值、折算值和排放率及系统报表显示与输出。工控机软件可通过485接口采集浓度数据，并实现折算、存储、汇总、报表输出、向数采仪发送数据等功能。工控机软件要求安装到运行Window XP的PC或工控机上。
4.3 数据采集仪
通过模拟通道、开关通道、数字通道（RS232/485）与前端各类监测仪器/仪表实现无缝链接，进行本地数据采集、计算、存储、展示，并通过无线或有线等网络方式将数据远传至企业监控平台(DCS)或环保部门监控中心。
5.样气取样及预处理系统
5.1烟气气态污染物采样器（简称取样探头）
样气通过取样探杆进入到取样探头内，经过金属粉末烧结滤芯过滤后，除去样气中的粉尘；取样探头通过加热器加热到120℃～160℃，防止样气在经过取样探头后，产生冷凝水。

一、技术方案 1
1.1 系统建设的总体原则 1
1.2 监测指标 1
1.3 系统实现的功能 1
1.4 废水自动监控系统基本组成 1
二、在线监测系统组成 2
W5100HB数据采集仪 2
2.1 PH计 4
2.2 COD在线分析仪  5
2.3 氨氮在线监测仪 6
2.4 流量计 8
2.5 总磷在线分析仪 9
2.6 总氮在线分析仪 10
三、总排口规范和监测方式规范 12
3.1 总排口规范化 12
3.2监测设备工作控制间（简称站房）建设 13
3.3 系统的强电安装 14
3.4 系统的弱电安装 14
3.5 在线自动监测设备取水与预处理系统 15
3.6 在线自动监测设备安装调试 16
四、培训承诺 16
五、质量保证及技术力量 17
5.1质量保证 17
5.2技术力量 17
六、售后服务承诺 18
七、 仪器安装准备说明 18


一、技术方案
1.1 系统建设的总体原则
本套废水自动监控系统是企业环保信息化建设的重要组成部分,在企业生产过程中的处理工艺及生产流程起到至关重要的作用。我公司从贵方信息体系建设的全局考虑，对方案进行了全面仔细的论证；我们认为：系统必须起点高、设计先进科学、管理使用方便、并具备良好的可扩充性，同时要符合国家环境污染源自动监控相关技术标准。因此，系统建设必须重点考虑以下原则：
先进性与可靠性原则 系统采用的监测技术必须先进，系统必须准确、稳定、安全运行，监测数据准确、可靠。
实用性与经济性原则 系统设计首先应考虑实用性、易于操作管理和维护。在监测设备的选型方面，采用可靠性好、维护费用低、性价比高的监测仪器设备。
开放性与标准化原则 系统的总体设计，应采用开放式的网络结构，使系统易于扩充，并为以后的发展预留可扩充接口；同时，系统网络选用的通信协议和设备接口标准符合国家通用标准。
1.2 监测指标
根据环保管理和污染总量控制的要求，需对废水排放的如下指标和参数进行自动连续监测，具体监测项目为： COD ，氨氮，总磷，总氮，流量，PH。
1.3 系统实现的功能
 COD ，氨氮，总磷，总氮，流量，PH 排放浓度的自动在线监测,废水PH的自动在线监测。
监测数据自动远程传输与管理。
1.4 废水自动监控系统基本组成
整个系统主要由采样与测试子系统、数据采集及处理子系统、数据远程传输子系统、中心站计算机管理子系统及报警子系统所组成。
采样与测试子系统：采集、输送废水及检测污染物，显示各监测指标的自动监控数据。
数据采集及处理子系统：按一定的时间间隔采集及存贮测量到的各监测指标数据，计算废水污染物排放率、排放量，显示各种参数。
数据远程传输子系统：通过企业局域网（或ADSL、GPRS网络）将数据远程传输至监测中心站计算机。
中心站计算机管理子系统：将现场机采集上传的监测数据进行自动存贮、处理与统计分析，并进行各种图形显示，通过局域网各工作站实现数据共享与管理。
整个系统的基本运行方式：
在线监测仪以特定时间间隔检测到的数据在岗位操作室进行显示与打印，并贮存于数据采集与控制器中，同时数据采集与控制器通过ADSL、GPRS无线网络或局域网(LAN)定时将监测数据上传送到中心站计算机并将数据存贮于该机的数据库中，系统程序将监测数据进行显示、查询、统计分析、报表输出等，局域网中运行系统程序的工作站通过对中心站计算机的数据调用进行监控与管理。当监测到的污染物指标数据超过设定的报警限时，数据采集与控制器立即在岗位操作室报警，同时自动向中心站计算机上传监测数据，中心站计算机及各工作站将以声音形式报警。系统通讯参数及报警限时可进行调整，系统可以实现长期连续的安全稳定运行。
二、在线监测系统组成
要保证废水自动监控系统安全、稳定、准确的运行，并对排放废水进行及时准确的自动监控，为后续的环境保护工作和优化生产工艺提供准确、有效的数据，确保污染物达标排放；我们必须建设一个质量可靠、设计科学、经济实用的废水自动监控系统。 根据上节对系统建设总体原则的阐述，结合我公司多年承建“废水自动监控系统”的丰富经验和先进的理念，并在仔细考虑贵方技术要求和全面考察监测现场情况基础上；方案对系统组成设备做如下选型。
W5100HB数据采集仪
（一）软硬件简介
W5100HB在硬件上，具备了原生的485接口和多达 8个RS232串口，并在电气上进行了大量的干扰隔离。在硬件上确保系统的 稳定性和可靠性。
在软件上，放弃了自定义了中讯自制协议，统一使用国标兼容协议（ HJ/T212-2005），支持485通讯，使用全分离，全独立模块设计，每个模 块有自己的执行时间片，互补干扰，极大地提高软件运行的可靠性，在基础数据的存储上，引入了数据库 (SQLite)支持。

PH在线监测
2.1 PH计
2.1.1应用
工业控制仪表是用于测试PH值的精密仪表，其功能全.性能稳定.操作简便等特点，使其成为工业企业测试和控制PH领域的理想仪表。
系列仪表可配各种类型PH电极。
2.1.2仪器特点：
LCD(液晶)显示、采用高性能CPU芯片、高精度AD转换技术和SMT贴片技术，完成多参数测量、温度补偿、量程转换、仪表精度高，重复性好。
电流输出和报警继电器采用光电耦合隔离技术，抗干扰性能强，实现远传。
报警信号隔离输出，报警上、下限可任意设定，报警滞后撤销。
2.1.3技术参数：
测量范围： 0-14pH
温度补偿范围：自动：0～100℃，手动：0～80℃
分辨率： 0.01pH ，0.1℃
精度： ±0.05pH, ±0.03℃
报警继电器： AC220V, 3A, 报警信号隔离输出
电流隔离输出：可调4～20mA（负载＜750Ω）
通讯接口： RS485（选配）
电源： AC220V, 50Hz±1 Hz
仪表工作条件：环境温度0～60℃，相对湿度≤90％
防护等级： IP65
重量： 0.6Kg
外形尺寸： 96（长）×96（宽）×115（深）mm
开孔尺寸： 91×91mm

三、总排口规范和监测方式规范
根据环保管理的要求，为确保外排废水达标排放，同时保证即定技术需求的实现，对监测点和采样方式做了慎重论证，拟采用如下方案。
3.1 总排口规范化
为使监测准确，根据环保管理的要求、水污染物排放总量监测技术规范（HJ/T92－2002）和超声波明渠流量计监测规范（HJ/T15-1997）要求，厂方需要进行渠道规范化。
排口规范要求：
1）、排水渠道整改，厂内所有外排水都必须汇合到统一渠道经总排口外排
2）、规范总排口，总排口应进行规范化整治，根据现场情况和总排水量确定总排口形状并确定安装量水堰槽(矩形堰，三角堰，巴槽)的类别。
3）、废水总排放渠道因规则平直，长度不小于5米（废水排放进入渠道到量水堰槽前端的距离不小于3米（缓流区）。）
3.1.1 监测采样口规范化：
1、须在仪器采样口前安装格栅,保证能正常采取水样。
2、须派专人定时对采样口(格栅)附近清理杂物,以免堵塞网口。
3.1.2 监测方式
在周密考虑贵方技术需求的基础上，结合我公司在废水监测领域的丰富建设经验，监测拟采用下述方式。根据环保管理的要求和贵方的技术需求，并根据我公司技术人员对污水处理工艺的了解，监测方式拟采用以下方案。
在线监测仪采样监测（COD）：由仪器自带的蠕动采样泵进行自动采样，并同时输送到试样检测泵中进行在线监测分析。
3.2监测设备工作控制间（简称站房）建设
自动监控设备作为精密的监测仪器，对工作的现场环境要求较高，只有保证自动监控设备安全、准确、稳定运行，才可以确保监测数据的准确、有效，才可以最大程度上的发挥该系统的经济和社会效益；因此，为自动监控设备提供一个符合监测设备工作要求的工作环境是十分重要的。

总磷（TP）在线自动监测仪
一、原理
在高温、高压条件下，用过硫酸钾消解试样，试样中所有含磷化合物全部转
为正磷酸盐（测量正磷酸盐无需此步骤）。在5%-8%的硝酸溶液中，正磷酸
盐与偏钒酸铵和钼酸铵形成可溶性的磷钒钼黄络合物，在特定波长处测定其
吸光度，该吸光度与试样的正磷酸盐浓度成线性关系。依此关系，可将该吸
光度转化为试样的总磷（TP）或正磷酸盐（PO4）浓度值。
二、产品特点
全新光电定量技术不受色度大、悬浮物多、气泡多等干扰的影响，可靠性及精度高，抗干扰能力强。
检测精度高、测量下限低、仪器长期漂移量小。
具有一键自测功能和自我诊断功能。
采用单通道高集成阀组，维护和清洗简单快捷。
全天候联网功能，随时随地监控仪表运行状态。
具备报警功能、质控功能和反控功能。
具备自动清洗功能和自动校准功能。
具备整点测量、间隔测量和外部控制测量。
掉电恢复后自动工作。
故障和缺试剂（样品）自动提示和自动复位功能。
具备故障记录功能。
可保存3年以上历史数据。
满足清洗液与废液分开排液
三、技术参数
测量方法：钼酸铵分光光度法（HJ670-2013）
测量量程：0-2 mg/L ；0-10 mg/L ；0-50 mg/L ；量程可定制
示值误差： ≤±3% 检 出 限： 0.010mg/L
重 复 性： ≤±3% 废 液 量：4.5mL/次
记忆效应： ≤±1% 实际水样比对：±8%
恒温时间：900秒 电压稳定性：≤±5%
测量周期： 39分钟 校准周期：任意指定时间
维护周期： ≥720h/次 维护工作量： ＜2小时/月
试剂消耗：3个月/500ml 显示输出： 配置有10.1寸彩色液晶触摸屏
显色温度：推荐温度为120℃，可根据实际水样情况设置
数据导出：测量值可以通过USB口导入U盘中保存
信号输出：RS485/RS232/USB接口/标配2路4-20mA输出/标配两路开关量输入、输出
环境要求：温度可控的室内，建议温度（5-28℃），湿度≦90%（不结露）
电源及功率：（220V±22）V/AC，(50±0.5Hz)，5A，150W
仪器尺寸：上机柜600*450*300mm；上机柜700*450*300mm