TGI-4000型烟气排放连续监测系统技术方案

 系统介绍

TGI-4000型烟气排放连续监测系统是我公司自主研制的一种对烟气成份（SO2 、NOx、烟尘）及相关烟气参数进行在线自动连续监测的设备。本系统是集光、机、电及计算机技术为一体的高科技产品，其核心的气态污染物分析仪采用国家环保部及美国环保组织（USEPA）推荐的紫外差分吸收光谱技术。

本系统适用于工艺生产过程或废气排放时的污染物浓度和烟气参数的实时在线自动监测，监测参数包括SO2、NOx、O2、颗粒物浓度、流速（流量）、温度、压力、湿度等，应用范围涵盖热电厂、水泥、化工、冶金、造纸等行业，及工业锅炉与生活取暖锅炉等场合。相比较传统的抽取式化学分析法监测系统，TGI-4000型烟气排放连续监测系统具有完全实时在线测量、工作稳定可靠、监测精度高、运行费用低、安装和维护简便、无需人员监守等优点。

TGI-4000型烟气排放连续监测系统技术方案

TGI-4000型系统主要由气态污染物（SO2、NOx、02）监测、颗粒物监测、烟气参数（温度、压力、流速、湿度等）监测及数据采集与处理等4个子系统组成。

气态污染物监测子系统利用紫外差分法测量高湿烟气中的SO2、NOx，通过电化学传感器测量湿氧含量，然后通过干湿转化计算出SO2、NOx、02的干烟气浓度。

颗粒物监测子系统采用激光后散射原理监测烟气中颗粒物的浓度；

烟气参数监测监测子系统中的烟气温度测量采用铂金温度传感器，烟气压力采用进口微差压传感器，烟气流速采用皮托管测量；烟气湿度采用阻容电子传感器。所有的测量信号都将送入数据采集与处理系统。

数据采集与处理系统具有现场数据实时传送、远程故障诊断、报表统计和图形数据分析等功能，实现了工作现场的无人值守。

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，并且能够完全满足与企业内部的DCS系统和环保部门的数据系统通讯的要求。

 项目执行标准

本系统的设计、制造、验收规范主要按下列标准和技术规范进行：

n GB3095－1996    《大气环境质量标准》

n GB13223-2003    《火电厂大气污染物排放标准》

n GB18485-2007    《生活垃圾焚烧污染物控制标准》

n HJ/T75-2007     《火电厂烟气排放连续监测技术规范》

n CJJ90—2002     《城市生活垃圾焚烧工程技术规范》

n CJ/T118—2002   《城市生活垃圾焚烧炉技术规范》

n HJ 76-2017   《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检测方法》

n HJ 75-2017    《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》

n GB16297-1996    《大气污染物综合排放标准》

n GB/T16157-1996 《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》

n GB9078-1996     《工业炉窑大气污染物综合排放标准》

n HJ/T 212         《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》

n HJ/T 397         《固定源废气监测技术规范》

n GB/T 16157       《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》

n GB12519-1990    《分析仪器通用技术条件》

n GB 13223-2011     《火电厂大气污染物排放标准》

 系统方案

1 测量项目

? SO2、NOx、O2、烟尘、温度、压力、流速

2 测量方法

? 烟气采样方法：全程伴热法

? SO2、NOx监测方法：差分光学吸收光谱法

? O2（CO、CO2）监测方法：电化学法

? 烟尘测量方法：激光后散射法

? 温度测量方法：铂金电阻温度传感器

? 压力测量方法：微压力传感器

? 流速测量方法：差压法（皮托管）

? 湿度测量方法：阻容电子传感器

3 系统组成

TGI-4000型系统主要由气态污染物（SO2、NOx、02等）监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数（温度、压力、流速、湿度等）监测子系统以及数据采集与处理子系统等部分构成。如下图所示：

TGI-4000型系统安装场景图

气态污染物监测子系统采用多组分气体分析仪，可以监测SO2、NOx、O2的浓度。

颗粒物监测子系统利用激光后散射法测量烟气中粉尘的浓度。

烟气参数监测子系统包括烟气温度、压力、流速、湿度的测量。烟气温度采用铂金电阻温度传感器测量；烟气的压力采用采用高精度隔离膜微压力传感器测量；烟气流速采用微差压传感器测量，通过测量烟气流动中的全压和静压得到烟气的流速；烟气湿度采用阻容电子传感器。

数据采集与处理子系统由通讯模块、工控机、TGI-4000数据采集与处理软件、PLC控制单元等构成。通讯模块采集现场所有监测仪器的测量数据，通过光电隔离以串口的方式与工控机进行通信。TGI-4000数据采集与处理软件安装于工控机系统内，用于监测和汇总所有的气体浓度信息和工作状态信息，同时生成报表、存储数据、记录历史数据、与环保部门联网通信等功能。PLC控制单元用于数据的采集转换和系统工作状态的控制。

TGI-4000型烟气排放连续监测系统技术方案

4 使用环境条件

TGI-4000型系统可以在恶劣的环境下长期安全运行，满足以下条件：

供电电压：AC220V±20%，频率50±1Hz。

分析小屋内的系统部件环境温度：（5～40）℃

分析小屋外的系统部件环境温度：（-30～60）℃

湿度：≤90%

气压：（86～106）kPa

烟气温度：≤400℃

所有设备的总用电量（KVA）：≥5kVA

TGI-4000型系统具有防尘、防雨、防电磁辐射、防雷、防低温和防火的设计。

系统数据：

烟气温度限制： （-20～400）℃

采样系统流速： （0～40）m/s

整个系统压缩空气要求： （0.4～1.0）MPa

*气流量(m3/s)：       0.01 m3/s

仪器用电量： 800 W

伴热管用电量： 40 W/m

5 外观设计标准

TGI-4000型系统印有制造计量器具CMC标志（中华人民共和国制造计量器具许可证）和CCEP标志(中国环保产品认证)，以及产品铭牌，铭牌上标有仪器名称、型号、出厂编号、制造日期等。

TGI-4000型系统仪器各零部件应连接可靠，表面无明显缺陷，各操作按钮使用灵活，定位准确。

TGI-4000型系统仪器各显示部分的刻度、数字清晰，涂色牢固，没有影响读数的缺陷。

TGI-4000型系统仪器外壳耐腐蚀、密封性能良好、防尘、防雨。

TGI-4000型烟气排放连续监测系统技术方案

6 系统主要技术指标

项目	单位	性能和设计数据
1. 系统数据
—烟气温度测量范围	℃	0～300
—烟气流速测量范围	m/s	1～40（可根据买方需求定制）
—采样气流量	L/min	1
—系统压缩空气需求量（峰值）	L/min	2
—压缩空气压力范围	MPa	0.4～1.0
2. 气体分析仪
2.1. SO2、NOx分析仪
—量程	ppm	0～200～500～2000（可根据买方需求定制）
—检出下限	ppm	1
—示值误差	%F.S.	±2
—重复性	%F.S.	±1.0
—零点漂移	%F.S./7天	±2%
—量程漂移	%F.S./7天	±2%
—响应时间	s	≤10
—线性度	%F.S.	±1
—采样方法	-	抽取式
—分析方法	-	紫外差分光学吸收光谱法
—环境温度限制	℃	-5～40
—警报输出	-	干接点（报警限可设置）
—输出信号型式	-	4～20mA    RS232
—功能	液晶显示，可自诊断报警、自动测量和自动校准
2.2. O2测量
—量程范围	%	0～25
—检出下限	%	0.1
—示值误差	%F.S.	±2
—零点漂移	%F.S./7天	±2%
—量程漂移	%F.S./7天	±2%
—响应时间	s	≤10
—输出信号型式	-	4～20mA
—功能	液晶显示，可自诊断报警、自动测量和自动校准
3. 烟尘仪
—量程	mg/Nm3	0～50～200～1000（可根据买方需求定制）
—光程	m	1～15
—零点漂移	％FS/24h	±2
—量程漂移	％FS/24h	±2
—示值误差	％FS	±2
—分辨率	％	±0.5
—响应时间	s	≤10
—分析方法		激光后散射法
—环境温度限制	℃	-30～60
—输出信号型式		4～20mA
—功能	气幕保护，可自诊断、报警。
4. 烟气参数监测仪
（1）温度模块
—量程	℃	0～300（可根据买方需求定制）
—精度	%F.S.	±1.0
—响应时间	s	≤10
—输出信号型式		4～20 mA或RS485
（2）压力模块
—量程	kPa	-2.5～2.5（可根据买方需求定制）
—精度	%F.S.	±1.0
—响应时间	s	≤10
—输出信号型式		4～20 mA或RS485
（3）流速模块
—量程范围	m/s	1.0～40（可根据买方需求定制）
—精度	%F.S.	±5
—响应时间	s	≤10
—输出信号型式		4～20 mA或RS485
（4）湿度（水分）监测仪
—量程范围	Vol％	0-40Vol％
—精度	%	≤5%,*误差≤±1.5% ＞5%,时相对误差≤±20%
—响应时间	s	≤30S
—输出信号型式		4-20mA
—温度测量范围	℃	0-150℃

7 系统特点

TGI-4000型系统采用了多项*性的技术，系统主要具有以下特点：

l 可靠性高

2 气体分析仪采用氙灯光源，寿命达10年；

2 气体分析仪采用全息光栅分光和阵列传感，无运动部件，可靠性高；

2 粉尘监测仪采用一体化设计，结构紧凑、可靠性高。

l 维护方便、维护成本低

2 预处理采样使用间歇式冷凝液排放装置（已申请专利），保证气体在经过分析仪表和流量调节装置的过程中无冷凝水出现，不会对任何器件造成腐蚀。

2 整个系统中除电磁阀等部件外，无任何运动部件，保证系统长期可靠运行。

2 采样探头采用*叠孔式过滤器，对采样烟气过滤，过滤效果好，反吹效率高，探头维护周期长；

2 采样信号通过数字信号接入上位机，数据传输无误差，系统布线简洁，安装维护方便；

2 气体分析仪中光源、气体室和光谱仪之间采用光纤连接，各部件维护和更换简单、成本低。

TGI-4000型烟气排放连续监测系统技术方案

l 测量精度高

2 采用全程伴热，保证在测量过程中烟气的组分不变；

2 采用冷干法测量SO2、NOX，压缩机式除水装置，除水效率高；

2 SO2、NOX气体分析采用差分吸收光谱技术(DOAS)，有效解决水、粉尘及其他因素对测量精度的影响；

2 烟尘仪采用激光后散射原理，监测灵敏度高、响应速度快、测量准确、安装简单、稳定性好。

 组成部分详细介绍

1 气态污染物监测子系统

1.1 采样单元

TGI-4000型系统的采样单元主要由采样器和伴热管线组成。按照国家规范要求将采样器安装在烟道（或烟囱）的适当位置，采集烟道中的气体，并通过伴热管道将气体运送到位于机柜内部的冷凝器中。为保证测量结果的准确，采样探头和伴热管线都采用电伴热的方式，可以将气体保持在设定的温度，以防止气体中水分凝结，伴热管线长度可根据买方实际需要来定制。TGI-4000型烟气排放连续监测系统技术方案