固定污染源挥发性有机物

连续监测系统

技

术

方

案

************有限公司

2018年8月

3、连续检测系统简介

CEMS-8000 VOCs 固定污染源挥发性有机物连续监测系统由由在线气相色谱仪、烟气采样探头子系统、预处理子系统、供气子系统、数据采集及处理子系统、温压流子系统组成。

。在线样品前处理装置可实现管道样品中粉尘的有效去除，防止烟气中的粉尘进入到分析系统中，对系统器件造成损坏，影响仪器的使用寿命；样品传输管路加热至恒定温度，保证样品的稳定传输，有效防止样品在传输过程中的损失，提高样品检测的准确度；在线气相色谱仪采用的色谱分离检测技术，检测量程宽、检测灵敏度高，可有效监测烟气排放前非甲烷烃的浓度变化；测量信号送入数据采集与处理子系统，通过模拟信号传输至DCS 系统，实现工作现场的无人值守连续监测运行。该系统具有现场数据实时传输功能，可通过DCS 系统监控测试结果变化趋势。

整套系统结构简单，动态范围广，实时性强，组网灵活，运行成本低，同时系统采用模块化结构，组合方便。并且能够与企业内部的环保平台和环保部门的数据系统通讯。图1图2为系统布局图和系统机柜图；图3为分析系统的技术指标。

                                （图2示上）

         分析系统技术参数：

（图3示上）

4.分析系统技术方案

4.1 分析系统组成

CEMS-8000 VOCs固定污染源挥发性有机物连续监测系统由在线气相色谱仪、烟气采样探头子系统、预处理子系统、供气子系统、数据采集及处理子系统、温压流子系统组成。

在线气相色谱仪采用色谱技术进行非甲烷烃组分和苯、甲苯及二甲苯的分析检测，检测灵敏度高、线性范围宽、交叉污染小，可以有效的监测管路中非甲烷烃组分和苯、甲苯及二甲苯组分浓度的变化。  

烟气采样探头采用防腐蚀采样管，高温伴热技术，具备自动伴热控温、采样截止、自动反吹、带全流程等功能；

预处理子系统采用直接高温泵正压抽取、全程高温伴热技术，有效的减少了样品在传输过程中的损失，保证检测结果的准确性。

零气发生器和氢气发生器子系统采用国内的技术，供气可靠性高，质量好，能够满足需求；

数据采集与处理子系统由中央单元、上位机（工控机）、VOC 在线连续监测系统监测软件等构成；工作站上位机软件汇所有的气体浓度信息和工作状态信息，具有生成报表、存储数据、查询历史记录、与环保部门联网通信等功能。通过配置不同容量的采样定量环，实现不同体积样品的获取，从而实现对治理出口不同浓度样品的在线分析检测。

温压流一体化检测仪采用内置集成温度、压力和差压3种变送器，其中温度参数由温度变送器测量和输出，压力参数由压力变送器测量和输出，流速参数通过差压变送器测量的差压大小再由上位机程序转换后得到（在第二部分里具体介绍）。

分析系统主要技术优势如下：

l 分析仪表可靠性高，检测灵敏度高，响应速度快；

l 模块化设计，结构紧凑，可靠性高；

l 全程高温伴热，仪表至加热盒流路没有冷点，预处理针对样气损失小，仪表测量值误差小；

l 高温泵正压取样，取样和对仪表测量值干扰小；

l 取样单元和预处理进行防腐蚀处理，流路没有堵塞现象，能够应用于含水量大，腐蚀性大，防爆性要求高的场合；

4.2 在线气相色谱仪

 在线气相色谱仪    

 在线气相色谱仪被设计成19英寸机柜式安装结构，其产品外观如图所示。内部设计采用集成化、模块化，模块间分布紧凑，主要包括气路及气路控制模块、柱箱及柱箱控制模块、阀箱及阀箱控制模块、检测器及检测器控制模块、电路模块和工控机模块等。

色谱仪采用气相色谱法原理，采用两个定量环、一个六通阀、一个十通阀、切换阀、一根分离甲烷的色谱柱、一根烃色谱柱，一个FID检测器的解决方案。在确保各项性能指标均达到标准的前提下，实现较高的测试。具体的工作原理主要是通过泵将样品抽到定量环中定量，六通阀和十通阀同时切换，烃定量环中的样品快速通过烃柱到达FID检测器，测定烃浓度，甲烷定量环中的样品通过填充柱，样品在填充柱中分离，甲烷经过填充柱到达FID，测定甲烷浓度，然后六通阀和十通阀同时切换至原始位置，利用反吹的方式将仍滞留在填充柱中的非甲烷烃通吹扫至出口，完成检测。通过烃和甲烷含量的差值计算得到非甲烷烃的含量，极大缩短分析周期。烃检出限为0.03 mg/m3，甲烷检出限为0.03 mg/m3，可以满足标准HJ/T38的要求。除外，还具有以下几个特点：

· 对FID检测器进行重新设计加工，提高检测器的灵敏度水平；

· 的电子压力控制单元，优化流路控制和温度控制，提高分析精度；

· 实时环境温度和压力补偿，适应多种环境条件；

· 特殊的阀箱设计，既支持固定污染源废气，也支持环境空气；

· 自动校准功能，可设定周期性自动校准和质量控制点；

· 响应时间短，分析时间短；

· 支持一台仪器对多个工况点实施循环监测；

· 实现模块化设计和功能化区块，可根据客户需求定制功能模块；

· 内置工控机，触摸屏设计，支持web远程操作；

· 支持与前段各种前处理设备信号对接；

· 数据输出支持与工控机连接。

作为一台在线气相色谱仪，可以重复收集和分析隔膜泵抽进来的气体样品，实时监测气体样品中甲烷、烃和非甲烷烃的含量。气路图如图所示。

空闲状态

进样分析状态

FID 检测器全称为氢火焰离子化检测器，是气相色谱检测器中应用较为广泛的一种检测器，该检测器以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入火焰时，在高温下产生化学电离，电离产生出比基流高几个数量级的离子。组分浓度不同，电离产生的离子流强度不同，因此可以根据电离产生的离子流信号的大小进行有机物组分的定量分析。

FID 检测器具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性好等特点。仪器中采用的为微型FID 检测器，该检测器中集成了火焰温度传感器，当火焰熄灭时，可以自动点火，若点火失败，可切断氢气供气，保证安全。

技术规格参数：

4.3 烟气采样探头

烟气采样探头     FP-100

产品描述: FP-100采样探头根据燃烧工艺多种工况条件（高温、高湿、高粉尘、高腐蚀）设计的采样探头和采样器，采样探头自带有温度控制及显示、自动反吹单元、自动等功能。采样探头采用可调节温度控制器，温度控制在180℃±10%，可以调节；采样管和滤芯等部件采用耐高温的材料制造，样气采样探头腔体制的过滤器是根据不同工况设计的，具备过滤好，气阻小功能，具备不同工况和系统设计需求，反吹控制装置定期对采样探管和样气采样探头的过滤器进行反吹，防止烟尘堵塞样气采样探头探管及过滤器导致烟气采样气路堵塞。

特点：

1．烟气采样探头，箱体保温厚度达到30mm，整体流路伴热180℃以上，没有温度冷凝点

2．样气流路不锈钢材质，过滤芯和腔体特殊设计，更具备快速拆卸功能

3．高温球阀截止功能，反吹气体伴热，粉尘反吹效果更好，具备取样、反吹、探头标气功能

4．密封垫为石墨材料,整体不锈钢材料，特制高温截止球阀（阀体耐220℃高温），高温和高效反吹

应用：

该装置适用于燃烧过程后废气样气的连续采集CEMS分析系统的烟气采样，广泛应用于电力行业，冶金行业，水泥炉窑行业的含水分、含粉尘、含焦油较高的分析系统样气采集。

技术参数

4.4 预处理子系统

预处理子系统采用整体加热盒加热，预处理部件全部置于加热盒内，由二级过滤器、高温抽气泵、气控截止阀、调节针阀及流量计等器件组成，再由伴热盒通入分析仪。这样能够完成样气的多级处理，使分析仪表可以得到洁净、无冷凝，符合要求的样气，确保其能够长期可靠的运行。

预处理由机柜、加热盒、电控单元等部分组成，流程图如下：

4.5 供气子系统

供气子系统包括：氢气发生器和零气发生器，主要用于提供CEMS-8000 VOCs型固定污染源VOCs排放连续监测系统载气、FID 检测器燃烧气和FID 检测器助燃气，供气系统持续提供稳定的供气压力和流量，可保证分析仪器连续在线运行。

氢气发生器   OHG-400

产品特点：

1计算机智能控制，全中文液晶显示，自动补水，自动显示流量，流量可根据用量自动调节。

2仪器内部采用全封闭设计，大限度避免碱液的伤害，同时降低温度，延长电解池寿命。

3内置完善的智能保护措施，压，流量等都能完善的保护，有RS232接口可与主机通讯。

零气发生器   ZA-400

产品特点：

1 高效催化：采用高温催化氧技术，以多种贵金属材料做催化剂。

2洁净高效，内置进口脱水膜和颗粒过滤装置，使产品露点降至-20℃以下。

3可选装二氧化碳，氮氧化物及无机硫脱除等项目。