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陕西北元集团水泥有限公司CEMS专题培训,二一六年五月,一、污染物基本概念及其控制措施二、污染物监测三、维护四、数据范围及异常处理,目录,2,一、污染物概念极其控制措施,3,1.颗粒物水泥工业排放的大气颗粒物有两种:粉尘和烟尘。一种是由破碎、粉磨、或粉状物料倒运等纯物理过程产生的大气颗粒物，称为：粉尘；另一种是由于燃烧、化学反应参与的热工过程所产生的大气颗粒物，称为：烟尘。2.二氧化硫二氧化硫（化学式：SO2）是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成硫酸（酸雨的主要成分）。若把SO2进一步氧化，通常在催化剂如二氧化氮的存在下，便会生成硫酸。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之一。,4,3.氮氧化物氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物有一氧化氮(NO，无色)、二氧化氮(NO2，红棕色)、一氧化二氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。（1）原、燃料NOx水泥生产使用的原燃料均来自于自然界，其中不可避免的会含有一定量有机物和低分子含氮化合物，由该部分氮元素直接转化的NOx称为原、燃NOx。原料中的氮主要来源于矿石沉积的含氮化合物，其含氮量一般在20100ppm。相对于热力氮和燃料氮，原料中氮含量对水泥生产过程中总NOx的产生量可忽略不计。燃料中的氮主要为有机氮，属于胺族（N-H和N-C链）或氰化物族（C=N链）等，其含量一般在0.5%2.5%。,5,（2）热力型Nox热力型NOx由空气中的氮气和氧气在高温下发生化学反应而来，其生成速度与温度的关系是由捷里道维奇提出来的，因此称为捷里道维奇机理。当燃烧温度低于1500时，几乎观测不到NOx的生成，当温度高于1500时，温度每升高100，反应速率将增大67倍。因此，热力型NOx主要在燃烧的高温区产生，燃烧温度对其产生量具有决定性的影响。此外，热力型NOx的产生浓度还与N2、O2浓度及停留时间有关。（3）快速型Nox在欠氧环境下，燃料中的碳氢化合物燃烧分解生成CH、CH2以及C2等基团，它们与氮分子，以及O、OH等原子基团反应而在很短的时间内大量产生NOx，称为快速型NOx。快速型NOx对温度的依赖性很弱，它的生成量一般总NOx生成量的5%以下。,6,新型干法水泥生产系统：生料经悬浮预热器预热后，进入分解炉内发生分解反应，然后从窑尾进入回转窑中，在回转窑内完成烧成过程，最终形成熟料并从窑头卸入冷却机。煤粉在回转窑窑头及分解炉两处燃烧。新型干法水泥窑系统中NOx主要的产生区域在回转窑和分解炉两处。分解炉内温度较低（小于1200），主要以燃料型NOx为主；回转窑内除产生燃料型NOx外，其内最高气体温度可达2200，会生成大量的热力型NOx。,7,脱硝（SNCR）选择性非催化还原是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂，所以这种方法被称为选择性非催化还原法（SNCR）。用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为8501100的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水。采用NH3作为还原剂，在温度为9001100的范围内，还原NOx的化学反应方程式主要为：4NH3+4NO+O24N2+6H2O4NH3+2NO+2O23N2+6H2O8NH3+6NO27N2+12H2O,8,二、污染物监测,9,2015年7月1日起排放标准,10,烟气污染物主要是指烟尘颗粒物、SO2和NOXCEMS是英文ContinuousEmissionMonitoringSystem的缩写，即烟气排放连续监测系统。抽取式采样系统是将烟气从烟道中抽取出来（真空隔膜泵抽取）然后传送到分析仪加以测量的系统。根据使用需要的不同，可以选择不同的测量参数；（如：SO2、NO、CO、O2、温度、颗粒物、湿度、压力等）配套的SMC-900数据采集系统（DAS），可对数据进行处理、运算、存储、生成数据报表、数据传输等功能，还可以通过调制解调器（Modem、GPRS、CDMA）将数据传送至环保行政主管部门，使用单位也可以进行远程的监测或接入DCS系统,1.系统组成简介,11,SMC-9021工作原理采用抽取气体进行分析的方法。烟道中的气体经过加热的取样探头，伴热取样管路，进入到样气预处理装置；在预处理装置中，样气经快速冷却除去水分，而后进入红外分析仪进行分析。由于对样气采取了全程伴热、快速冷凝脱水的方法，最大限度地降低了SO2的损失，提高了分析精度。红外分析仪器采用不分光红外原理，不同组分的气体分别吸收相应波长的光线，根据气体吸收光线强度的情况来测定气体组分的含量。,12,13,烟气排放连续监测系统（CEMS）系统配置：取样探头、加热取样管线、样气预处理单元、分析仪表、PLC控制单元、数据采集及传输系统。其它参数包括烟尘浓度（浊度）、温度、压力、流速、湿度主要特点：加热型取样探头，保证取样过程烟气不冷却取样探头具备反吹功能，延长维护周期输气管路伴热保温，输送样气过程中无冷凝快速冷凝脱水，SO2损失小可编程控制自动取样、自动反吹、自动排水、保证长期工作,14,1.取样探头,带过滤器取样探头的作用是除去烟气中的烟尘颗粒物，过滤器（滤芯）采用多孔陶瓷材料制成，并在在过滤器腔体采取了恒温加热措施，使过滤器和样品气的温度高于烟气中水分的露点温度。探头水平安装时法兰要上翘10-15度。法兰盘螺丝孔呈“十”子型,15,逆时针旋转转轮，待挡杆松动后将挡杆旋到一侧拔出滤芯更换陶瓷滤芯同时要检查密封“O”圈是否破损、老化，出现问题要及时更换,建议“O”圈上涂真空硅脂,16,2.取样管线,采样复合管是由2根耐腐四氟管和自限温伴热带组成，外加保温层、铝带，最后敷以阻燃聚烯烃保护外套复合而成运输安装时避免在地面拖拉或浸入水、油中，并防止重物坠落砸伤。伴热带额定电压220V/AC,最高加热温度135电源应采用漏电保护开关，屏蔽层必须接地并加装直型接线盒。自限温伴热带送电启动时会有“浪涌电流”现象，建议复合管长度20m时加装自动限流器。复合管安装的最小转弯半径0.5m。最大使用长度80m，特殊情况需说明绑扎间距：垂直方向1.5m，水平方向2m。线芯对屏蔽层的绝缘电阻检查，20M，湿度大的环境下可放宽到2M，小于2M要查清原因方可送电。取样探头开始，复合气体取样管应以不小于1%的坡度向下倾斜(或倾斜5)至仪器室。最后进入到仪器室内。,17,自限温伴热带接线剥出线芯时应避免多股线芯断股，使导线截面变小，引起过热烧毁。自限温伴热带的两条线芯严禁短路，末端要剪成斜口，一般情况下要用热缩套管密封，并加装防爆终端。防爆终端螺丝要拧紧，不致被外力拔脱,自动限流器,附表：采样复合管电源线径选择,直型接线盒,18,3.预处理单元,烟气经过取样探头后，由加热的采样复合管（伴热至140左右）传送到预处理单元（位于机柜中）。预处理单元承担着除尘、除水和温度、压力、流量调节等任务。当样气含水量较大时对测量系统的危害样气中的水分会吸收红外辐射，给测量造成干扰水分冷凝在气室镜片上，会产生较大的测量误差水分的存在会增强样气中腐蚀性气体的腐蚀作用高含水的样气温度降至室温，过饱和的水析出后，样气中易溶于水的组分会部分溶解，造成该组分的浓度变化预处理单元包含取样反吹阀、汽水分离器、样气泵、压缩冷凝器，安全过滤器、样气流量计后，送到红外气体分析仪。,19,9021系统流程简图,20,SICKMAIHAKBeijing,预处理部分常见故障处理,21,22,样气泵拆解,23,MAK10压缩冷凝器,设备运行4500小时而未进行维护操所。维护请求黄灯亮。同时按2和3键并持续2秒，报警将被复位，运行时间也同时归零。电源保险6.3A。TLO10度报警（红灯）亮风扇下部的冷凝器脏污会影响到冷凝器的制冷效果。蠕动泵泵管损坏需更换。冷凝器工作环境温度5TA45,24,红外气体仪的相关概念红外线是一种看不见的光，其波长范围为0.781000微米。红外分析仪的原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收。当某一波长红外辐射的能量恰好等于某种分子振动能级的能量之差时，才会被该种分子吸收，并产生相应的振动能级跃迁，这一波长便称为该种分子的特征吸收波长。,4.红外气体分析仪,25,红外气体分析仪原理使红外光通过装在一定长度容器内的被测气体，然后测定通过气体后的红外线辐射强度I根据朗伯-比尔定律：,（1）I=I0e-kclI0原始的发射光强；I经过被测组分后的光强；K被测组分对光能的吸收系数；c被测组分的摩尔百分浓度；l光线通过被测气体的长度（气室长度）；e-kcl可根据级数展开：（2）e-kcl=1+（-kcl）+（-kcl）2/2！+（-kcl）3/3！+当待测组分浓度很低时kcl远小于1，略去（-kcl）2/2！以后各项，简化为（3）e-kcl=1-kcl（4）c=（I0-I）/I0kl可以看出当cl很小时，辐射能量的衰减和浓度c呈线性关系,26,红外气体分析仪可分为不分光型（非色散型）和分光型（色散型），不分光型（NDIR）是指光源发出的连续光谱全部都投射到被测样品上，待测组分吸收其特征吸收波带的红外光。S710属于不分光红外。,S710常用菜单1.1显示所有测量组分（图）。2.1显示状态/错误性息（可对照手册查询故障信息的原因、处理方法）。4.2.x手动校准相应组分的零点或量程6.3.2.x更改相应组分的标准气标称值6.9.4.2恢复出厂设置（慎用，前提是出厂后所有正确的更改都做了保存）。7.3漂移值复位（分析模块重新调整，清洁、更换后用。当模块的物理状态跟初始状态相差很大需要进行机械和电气调整，而漂移复位并不能代替这种调整）。7.4基本校准（更换、调整内部分析模块和绝对漂移值达到极限时可执行基本校准）。,27,S710系列分析仪面板指示灯功能灯（FUNCTION）有红/绿两种状态。绿色表示工作正常，可以开始测量；红色仪器工作不正常，可能的原因：-刚上电不久内部加热温度没有达到设定值-仪器内部有故障-测量功能被打断（如；样气流量低）维修（SERVICE）黄灯亮或灭黄灯表示仪表内部问题已经出现，还没有影响到测量功能，但必须尽快处理；当进入专家菜单或仪器在校准时黄灯也会点亮。报警（ALARM）红灯亮或灭红灯亮表示某测量组分的测量值已经达到或超过预先设定的报警极限值。,28,电化学氧模块的更换氧模块的使用寿命一般2年左右。氧模块电压低于30mV必须更换，新的氧模块为50mV左右新氧模块安装好后，通空气查看7115菜单第4项显示的电压值，如不在正常范围，可能是接触不良，或主板通道损坏。更换完氧模块要对氧组分进行基本校准（7.4菜单）,29,红外气体分析仪使用注意事项保证通入分析仪内部的样品气清洁、干燥（无结露）。光学部件（光源、气室、检测器）的相对位置不能改变。光学部件拆开后暴露在空气中，会迅速吸收空气中的水分，内部干燥器桶失效后会造成器件腐蚀。,30,CEMS标定,校零面板控制按钮均在手动位置，按下手动校准按钮。按下N2按钮，此时通入高纯氮气，调整流量为0.5到0.7L/min左右，选择4、2、1菜单，按回车键确认；仪器校准完成后，屏幕上弹出对话框，此时按下回车键，屏幕上显示校准偏差数值，如果在允许范围之内，按下回车键确认，此项校准结束。4-2-4NO校准4-2-3SO2校准4-2-5O2校准NOx=NO*1.53SO2：ppm*2.86=mg/m3NOx:ppm*1.34=mg/m3,31,32,33,34,35,5.烟气参数测量子系统,测量参数有流速、温度、压力、湿度、氧量，其作用是测量标准状态下的干烟气流量，以便计算排污总量工况烟气流量Qs=3600*F*Vs式中：F：测定断面的面积，m2；Vs:平均流速；Qs：工况下湿烟气流量，m3/h；干烟气流量：Qsn=Qs*273/（273+Ts）*（Ba+Ps）/101325*（1-Xsw）式中：Qsn：标准状态下干烟气流量，m3/h；Ba：大气压力，Pa；Ps：烟气静压，Pa；Ts:烟气温度，；Xsw：烟气中水分含量体积百分比，%；,36,含氧量折算空气过剩系数：=21/（21-Xo2）式中：实测的过量空气系数；Xo2：测量的氧气浓度；折算浓度的计算：C=c*/s式中：c:折算浓度；c：so2，nox,尘实测量值；：实测的过量空气系数；s：有关排放标准中规定的过量空气系数（标准空气过剩系数）；,37,型号：SMC-900数据处理系统具备编程，采集，储存，传送功能。符合HJ/T76-2007标准的所有技术要求。模拟量监测：8通道，可按用户要求扩展到16通道；输入信号4-20mA或1-5V；分辨率：10位；测量显示：SO2，NOx，O2，CO2，CO，流速，P烟气，T烟气，Dust烟尘浓度，可任意设置；数字量监测：16通道，用于设备运行状态的监测；标准串口（RS232，RS485）的输入；配打印机接口，可按要求打印报表。样探头加热温度：180（最高）；取样管路伴热温度：140（最高）；反吹周期；0，1，6，24小时，任意选择。,6.数据采集及传输系统：,38,烟气排放连续监测系统（CEMS）仪表的性能：1气体分析仪：仪表型号：S710型红外分析仪生产厂家：德国SICK|MAIHAK公司分析对象：SO2、NOX、CO、O2、CO2基本误差：1%FS/W滞后时间：T9015s自动量程转换测量量程：根据需要配置。测量方法：SO2、NOX、CO、CO2为不分光红外吸收O2顺磁原理，性能稳定，精度高，寿命长。零点：1%FSWEEK跨度：1%FSWEEK环境空气温度限制（最低最高）：545报警点输出：8路节点输出，触点容量8输出信号：4-20mA具体操作详见说明书。,39,流速仪：目前应用的仪器主要有毕托管流速仪，FLOWSIC100系列的流速仪，KURZ-454FT流速仪。这三种仪器的测量原理各不相同，具体的操作参照说明书。温度仪：量程（高低）：0300*（可选）精确度：1%环境空气温度限制（最低最高）：-2055输出信号方式：4-20mA压力仪：量程（高低）：-10-+10Kpa（可选）精确度：1%环境空气温度限制（最低最高）：2055输出信号型式：4-20mA湿度仪：精确度：2%环境空气温度限制（最低最高）：2055输出信号型式：4-20mA,40,FW300测尘仪,光透射原理测尘仪,41,装置的组成,FW320测量系统的组成如下：发射/接收单元反射单元适配器法兰计算单元带有内置的保护空气泵（烟气压力-70+2mbar）没有内置空气泵；此时需要：外置的保护空气泵（烟气压力-70+30mbar）,42,工作原理,FW300应用光透射的测量原理；用一个发光二极管（测量距离小于2米时）或用一个激光二极管（测量距离最大可到15米）作为光源，光线在可见光的范围（波长大约为650nm），光线发射到反射器上并经反射器反射回到接收器，光线两次通过含有烟尘的烟道，衰减后的光线信号被检测器接收（光电二极管），信号经放大后传送到微处理器上进行处理。发射器二极管的发射能量被不断地监测使之保持恒定，发射/接收装置的分光镜将光线分光，分光后的光线在光电二极管上进行监测，同时经过反射后的光线也在同一个光电二极管上进行监测，因而，即使光线强度有微弱的变化也会被检测出来，光线强度的变化通过微处理器处理后，并根据要求将信号输出。,43,系统构成,烟道,法兰,发射/接收单元,有鼓风机的连接单元,吹扫空气软管,没有鼓风机的连接单元,外部保护风机,MEPA的操作和参数设定,测量路径,RS232,适配器,反射镜,吹扫空气软管,电源,反射镜的电源,传感器电缆,2,44,测量原理,监视器探测器(参比),发射二极管,测量探测器,测量路径,反射镜,45,日常维护,检查光路的对中情况由于振动及工况条件变化的影响，有可能造成光路偏差；此时需要重新调整光路。通过适配器上的三个螺母对准发射/接收单元,46,通过发射/接收单元的镜头对准（微调，一般不用）,47,对准光路方法：,反射镜一侧：取下反射镜，用一张薄纸，固定在适配器的管口上，观察光斑是否在中心位置。通过调整适配器与连接法兰的3个螺钉来对中。发射/接受镜头一侧：如果反射镜一侧已经对中，安装好反射镜。如果对准正确，则在发射/接收单元的观测镜中可以看到明亮清晰的图像（发亮的红点）。通过调整适配器与连接法兰的3个螺钉来对中。,48,检查清理风机滤芯,拆下风机滤芯的保护罩，检查滤芯表面的灰尘情况；如果灰尘较多，转动抽出滤芯，清理完表面的灰尘之后重新装好滤芯，盖好保护罩。必要时更换滤芯。滤芯的更换周期约为12个月左右。,49,清洁镜头,检查发射/接收单元和反射镜的镜头；必要时进行清理。清理时用蒸馏水（必要时可以先用酒精、再用蒸馏水）和洁净的棉布清理镜头；或用镜头布清理镜头。在每次清理完风机滤芯之后，必须要清理镜头。,50,三、维护,51,SMC-9021系统的维护周期,52,日常巡检检查进入到分析仪器的样气流量：样气流量应在0.5至0.7L/min之间，如果超出范围，可以通过样气及旁路气流量计的针阀来进行调节；如果仅仅通过调整针阀已经不能满足流量的要求（流量太低）时，则表明气路中有堵塞的情况，一般情况下为取样探