一、总则
CEMS的测量结果的另外一个重要作用是分析脱硫、脱硝设备的效率。通过实时对脱硫、脱硝设备的进出口内烟气成分的进行监测比对，可以有效判断出脱硫、脱硝设备的运行情况。同时，通过对进口的流量监测，可以准确计算出进入脱硫、脱硝设备的SO2的总量及NOx的总量，将这一信息及时传送到脱硫、脱硝设备的DCS，控制注入的剂量，使脱硫、脱硝设备的效率最大化。本技术方案适用于进口及出口的CEMS。
随着企业的发展，信息技术应用技术不断的完善，针对企业排污的检测和企业自身工艺的提高，烟气连续监测系统（CEMS）的应用也越来越广发和实际产生的效果也显而易见。
二、系统设计
1、系统组成
脱硫效率监测CEMS系统由气态污染物监测子系统、流量参数监测子系统、数据采集处理与通讯子系统和氧气监测子系统组成。气态污染物监测子系统主要用于监测脱硫塔进口和出口的气态污染物SO2的浓度和排放总量；流量参数监测子系统主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气湿度等，用于排放总量的积算和相关浓度的折算；数据采集处理与通讯子系统由数据采集器和计算机系统构成,实时采集各项参数,生成各浓度值对应的干基、湿基及折算浓度,生成日、月、年的累积排放量,完成丢失数据的补偿并将报表实时传输到脱硫塔中控（DCS）。氧气监测子系统用于换算参数折算值，同时可以判断系统密封情况。
根据取样方式不同，CEMS主要可分为直接测量、抽取式测量2种技术。本技术方式基于伴热抽取式测量编制。系统分析仪表采用红外气体分析仪，预处理部分为国内集成。本系统可将所有监测信号以隔离的4～20mADC信号送到需方的DCS系统，分析设备的状态接点信号也送入到DCS系统。
对上述CEMS系统，供方提供数据采集子系统（DAS）组成，通过DAS测定烟气中上述监测项目的实时数据，并能集中实现数据的采集、处理、存储和输出， CEMS需安装在一个带空调的仪器室内，仪器室属需方范围。
系统按上述监测项目（含控制及数据采集系统）采用模块化集成设计。
系统中的分析仪器应具有自诊断功能，同时系统应具有主要部件故障报警功能，自诊断功能至少将包括测量元件/检测探头的失效、超出量程情况、以及没有足够的采样流量能力的情况。分析仪器应具有故障指示能力，这种功能将包括在仪器和与DAS系统的接口中。系统的各部件安装位置应为运行维护提供良好的条件。
2、YQ2000-PF型CEMS
2.1、适用规范和标准
供方提供的设备满足但不限于下列标准，本投标书涉及的标准在本规范书出版时所列版本均为有效。
大气污染物排放标准（GB 13223）
GB/T16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法
HJ/T57 固定污染源排气中二氧化硫的测定
烟气排放连续监测技术规范（HJ/T75－2007）
HJ/T76－2007固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法
2.2、系统工作原理和特点
CEMS烟气气体分析系统针对烟气排放现场情况，进行优化设计和合理配置。
ü 针对工艺中粉尘，设计了三级过滤系统，并配置加热反吹式过滤探头，确保气体分析仪能够稳定工作，测量精确；
ü 对于烟气湿度，采用高温干燥过滤探头，保证探头高精度过滤性的同时利用高温干燥法和脉冲式振动反吹技术，可以自动的清理探头滤芯上的杂质；独特的快速拆卸设计使得维修方便，维护工作量很小。同时可以选配高温超声波探头，高效的防治堵塞。
ü 系统中配置了很多传感器如湿度传感器，流速传感器，压力传感器实时监控运行情况，保证设备稳定、高校的工作。
ü 系统全干法流程，取样器、取样管，抽气泵、各类管接头等均采用316L防腐不锈钢、聚四氟乙烯材料或特殊防腐处理，提高了系统防腐性，保证了系统的使用寿命。
ü 工艺中会产生水气，这对分析仪的检测带来很大影响，采用大容量减压过滤器和冷阱捕水技术相结合，除去样气中的水，保证分析仪的检测过程顺利进行；恒温电子冷凝器可以在恶劣的工业环境稳定运行，对样气中的水分进行有效分离，独特的螺旋设计保证测量数据的真实、准确性。
ü 排水系统为渐进式蠕动泵，可以时时进行排水增加采样的有效时间，稳定性大大增强，避免了以前压缩空气的干扰。
ü 数据采集系统高度集成在机柜中，操作界面更加合理，人性化，增加了采样，反吹等周期调节等。
ü 全部采样管道采用耐腐蚀的聚四氟乙烯管，精准控温，使工艺中产生的大量的SO2等腐蚀性气体既能得到精确的检测，同时保护整个分析系统不受损害，延长分析系统的使用寿命；
ü 红外分析仪，MODEL1080检测器精度高，稳定性能好。
ü 具有数据比较、处理、自动校对、量程范围设定、超限报警联锁功能。
ü 系统采用PLC控制，智能化分析仪表，具有自动化程度高、维护工作量小、数据处理快速方便
ü 采样探头采用目前国际先进的内、外脉冲式振动反吹技术，独特的快速拆卸设计使得维修方便，维护工作量很小。
ü 系统预处理中配置3种传感器，湿度，流速，压力。可以有效保证系统稳定，长期准确运行，
2.3、控制单元
以PLC为控制中枢，完成系统采样管道、取样探头过滤器的自动吹扫，完成系统自动标定、校对，及系统的流量低、分析值超限、故障等各种系统内部报警、联锁，并与DAS站连接。
其功能主要包括：
l 自动控制烟气抽取，并自动为分析仪提供分析样气；
l 执行分析仪的零点和满量程校准；
l 自动反吹和冷凝排放；
l 显示 CEMS
l 报警、计算、定义、扩展；
l 与 DAS 系统通讯；
l 多点测量时，控制气路切换、采样排序和采样周期。
PLC 提供了 24 小时的记录接口系统，可以将加工过的数据传输给 DAS，其控制指令通系统状态（采样/校零/校跨/反吹）。
三、气态污染物监测子系统
本系统为机、电、仪一体化成套装置，按需方要求，安置在由需方提供的防尘分析小屋内。成套系统由取样部分、预处理部分、气体分析仪组成。
1、取样部分
包括电伴热式自动控温采样探头（安装在烟道上）、反吹系统和电伴热自动控温式采样管。
在原始气体通道中不断地从通过加热探头提取样品，探头带有5微米或者更精细过滤器，可以过滤大量的尘埃，保证了进入伴热管缆的气体的灰尘含量大大降低，避免了灰尘堵塞伴热管缆，从而大大降低了后期的运营维护费用。探头加热不低于120（根据烟道内温度设定），该设计使被采样气体中水汽不会产生冷凝，从而有效的避免了极易溶于水的需监测的组分的流失。
因采样探头内加装了初步过滤系统，为避免系统长时间运行时灰尘堵塞探头而带来不必要的维护费，采样探头还加装了反吹系统。反吹系统采用内外两级脉冲吹扫特有的专利技术，对过滤器吹扫效果好，人工清洁维护的周期大大加长。采样50分钟，利用0.6Mpa压缩空气进行脉冲式反吹，反吹2分钟。
伴热管缆是将气体从采样探头运输到分析机柜的通道。因环境温度下水汽是会凝结，为避免样气中的水汽凝结而造成监测组分的流失。就需要将这个通道内的温度加热至110℃以上，同时需要有良好的保温装置。我公司的伴热管缆采用双管伴热，外套高效保温套，有效的保证了通道内的温度。
取样探头材质为316L不锈钢，伴热管缆内气管为PVDF材质。
2、预处理部分
预处理单元包括：压缩机冷凝器、耐腐抽气泵、精密过滤器、反吹单元等。
预处理的作用是将样气净化、除尘、除湿，其过滤精度可达0.1µ，将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气，源源不断送入分析仪器，从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。
气体预处理设备安置在机柜里。样气从伴热管缆进入机柜内首先通过一个精密过滤器，其精度达到1um以上；从精密过滤器出来的气体进入高效冷凝器；然后气体通过一个三通阀，自动标定时间里外部气体也通过此阀；接着气体经取样泵采出；接下去是一个手动三通阀，通过它可以手动注入气体来检查仪器的灵敏度；然后再次进入设定有固定温度的冷凝器；这个时候样气已经成为恒温、干燥的气体，再次进入保护过滤器，其精度达0.5um以上；从保护过滤器出来的气体经过流量计后就完全符合气体分析仪的要求，进入气体分析仪进行测量，测量后气体流入大气。
样气经过2次冷却，样气降到冷凝4℃±0.1℃。整个过程的时间小于5秒钟。因此，SO2及NOx等需监测的组份可以认为没有损失，同时通过蠕动泵将冷凝水及时排出，收集在储液管中。
系统连续工作，正常无须维护。如有出错或维护要求时系统有相应的信号送往控制室，维护人员及时发现。
预处理部分中所有接触样气的器件都是PVDF材质。
3、气体分析仪
红外多组份分析仪测量SO2、O2分析仪提供自动标定功能，用周围环境气体标定零点，同时敏感性被校正。各参数通道相对独立，性能稳定可靠，智能化程度高。多组份气体分析系统，配非色散红外吸收法分析模块和电化学氧分析模块；同时监测SO2、O2等气体组分。SO2、O2等极性分子具有永久电偶极矩，因而具有振动、转动等结构。
测量经吸收后红外光的强度便能计算出相应气体的浓度，这便是红外气体分析的理论根据。红外气体分析仪利用了SO2具有较强的特征吸收带这一特性，通过测量气体吸收光强分析SO2含量。
分析室包括微型红外光源、反射镜、调制盘、吸收池、滤光片和探测器。微型红外光源用电加热到800℃左右产生的红外光，经吸收池被SO2吸收后再经过窄带滤光片，滤去除上述波长外的其它光辐射的能量，入射到探测器上，则探测器上测到的是与SO2浓度相对应的光强，经过探测器光电转化为电信号。再经计算机进行归一化定标处理，积分反演为碳硫元素的百分含量。在光源与吸收池之间放有马达调制器，把光信号调制成80Hz的交变辐射信号。
其显著优点是：
1） 一个中央单元可配置多种分析模块：
通用的控制单元
通用的联接技术
置于通用的机箱中
2） 不同的分析模块（如SO2等）分别用于全过程同步实时监测；
3） 在LCD显示屏上可同时以数字或棒图方式显示测量值；
4） 菜单驱动、人机界面；
5） LCD显示工作状态及错误信息；
6） 多种接口用于分析系统与各主/分系统间的通讯，带有RS485和以太网接口；
7） 输出/输入模块上具有灵活组态的数字及模拟量输入/输出功能；
8） 19英寸抽屉式安装方式；
9）具有自动诊断和报警功能；
校正单元包括钢瓶气,可手动完成或由数据采集系统自动设定完成，甚至经后者通过网络远距离控制实现。系统校正从探头开始，包括系统所有部件直至分析仪器。洁净的零气用来校正零点，校正气（标准气）用来校准跨度，而数据采集系统则是对数据进行有效性判断，在数据有效前提下进行自动修正。
四、烟气参数监测子系统
通过气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统的监测，我们已经知道了排放气体中污染物的含量，为了准确知道单位时间内污染物的排放总量，需要一定的参考数据，其中包括烟气通道的截面积、烟气的流速、烟气的压力、烟气的温度。
五、数据采集处理与通讯子系统
1、系统的组成及功能
该系统由工控机、液晶显示器、组态软件等组成。由专用系统运行软件支持，可与DCS系统连接，进行监测，自动完成数据处理和报告的形式和远程传送，产生的排放量报告可按用户要求设计。同时提供完整的各排放量及运行状况的显示；能够提供自动校正支持，并打印记录其原始校正数据及结果提供CEM系统的自动吹扫及部分故障的自动排除的支持。
具有丰富的功能，功能包括：
l 数据采集：根据需要，定时地采集各个通道的模拟量/数字量数据。采样的对象可以包 括 SO2、NOx、O2、粉尘、烟气流量（温度、压力、含氧量）等。
l 数据处理：根据采样得到的数据，可以计算得到各种测量项的分析结果以及需要的统计 数据，可以提供烟气气体成分即时值、指定时间段内的平均值和指定时间段内的排放量， 并且可以识别无效的数据。
l 数据保存：根据需要，可以保存原始采样数据和统计数据。如各通道采样原始数据，即时烟气气体浓度，单位时间内烟气气体浓度平均值，小时、日、月、年内烟气气体浓度平均值和各种烟气的累计干烟气排放量。
l 数据显示：可以即时显示采集到的通道烟气监测数据和监测日期时间。形式可以有：
1 数值显示：显示各通道各种烟气的测量值。每个数据组伴随显示正常范围值和超限 报警值。屏幕上可以始终保留显示几个数据组。可以通过鼠标操作显示当日内以往 数据组。
2 条形图显示：每个通道的采样数据在一个条形图上显示，条形图有浓度标尺，正常 范围值和超限报警值。在图上以不同颜色的背景显示。每采样一次，条形图刷新一 次。在条形图上方，显示条形图所示的数值。
3 显示采样趋势图：以曲线的形式显示当前测量的各通道的烟气浓 度。
4 显示历史数据：选择某一通道，在某一段时间内，某一时间单位下的浓度或累计排 放量。
Ø 数据打印：根据需要可以打印报表、显示内容、校正记录等。
Ø 适应性：系统具有自适应性，只要修改系统设置和建立相应的测试模板，系统就可以适 应新的一次测量仪表。修改系统设置，也可以改变测量对象。
Ø 系统操作：
1 校准：通过系统设置，系统可以定时定标。如果需要，也可以在安全认证后在操作 界面上即时定标。
2 反吹：通过在系统设定，系统可以定时反吹。如果需要，也可以在安全认证后在 操作界面上即时反吹。
3 报警：系统可以提供超限报警和事故报警。
4 自检：系统提供自检工具，若有异常，给出提示。
数据的安全性和保密性：进入系统必须经过安全认证，以避免误操作和确保系统数据的 保密性，提供数据备份功能。
六、设备规范
1、CEMS系统总体
Ø 系统总耗电量（KVA）：小于5KVA，采样管伴热带功率：40VA/m,所以每套CEMS的功耗根据现场情况或有不同。
Ø 采样探头的电源及耗电量（KVA）:电源220VAC,耗电量0.5KVA
Ø 分析仪电源及耗电（KVA）：电源220VAC,耗电量0.5KVA
Ø 采样伴热电源及耗电（KVA）：每米0.045KVA
Ø 需要吹扫的部分清单：反吹箱电源220VA,耗电量5VA
Ø 要求的压缩空气最小压力（kPa(g)）: 0.4Mpa
Ø 最大耗气量（Nm3/h）:6 Nm3/h
Ø 平均耗气量（Nm3/h）:5Nm3/h
Ø 烟气温度限制（最低/最高）(℃): 最低5度。最高450度
Ø 振动限制: 无振动
Ø 采样系统流速和流量(m/s,m3/h):
Ø 分析室控制机柜数量和尺寸（H*W*D(mm)）：800×600×1800
2、SO2 O2分析仪
Ø 设备型号：1080
Ø 量程（高/低）：SO2 0-1000mg/m3 O2:0-25%
Ø 最低检测限：当前量程的1%
Ø 精度(≤±%F.S.)： <1%
Ø 零点漂移：≦±0.5mg/(m3·24h)；≦±2%满量程/周。
Ø 零气要求：零气中SO2 NOx 均不超过0.1ppm。
Ø 全幅漂移：≦±2.5%满量程/24h；≦±5%满量程/周。
Ø 标准气体：有效期为1年，不确定度不超过±2%的国家标准气体。
Ø 高浓度标准气体：80%～100%满量程值。
Ø 反应时间(≤s):5S
Ø 线性度：≦±1.5%。
Ø 采样方法： 直接抽取采样法（加热管线法）
Ø 分析方法： 非色散红外吸收法
Ø 环境温度限制（最低/最高℃）： 5～40 ℃
Ø 仪表用电量：10VA
Ø 报警输出接点：开关量输出
Ø 输出信号型式：4～20mADC
Ø 仪用空气消耗（Nm3/h）：无
Ø 吹扫时间（s）:120S
Ø 吹扫频率（天/次）：2 天/次
Ø 仪表重量（kg）:10KG
Ø 校准气体浓度和校准气瓶数量：0-3000mg/Nm3 1瓶
3、流速测量、温度测量、压力测量
3.1流速测量
Ø 生产厂家：罗斯蒙特
Ø 量 程：0～40m/s
Ø 测量原理：差压法
Ø 精密度：≦±2%。
Ø 分辨率：≦0.1m/s
Ø 响应时间：≦1min
Ø 精度等级；≤2% FS
Ø 信号性质：4-20MA
3.2 温度测量
Ø 量 程：0--300ºC
Ø 测量原理：热电偶
Ø 精密度：≤±1% FS
Ø 信号性质：4-20MA
3.3 压力测量
Ø 量 程：-10-- +10kpa
Ø 测量原理：压差法
Ø 精密度：≦±2% FS
Ø 信号性质：4-20mA
4、数据采集系统
Ø 制造厂家：上海速跃自动化仪表有限公司
Ø 计算机制造厂家： 集和成嵌入式
Ø 防尘要求： IP65
Ø 环境温度限制（最低/最高）： 5-45度
Ø 用电量： 500VA
Ø 防尘要求： IP65
Ø 环境温度限制（最低/最高）：5-45度
Ø 用电量： 200VA
