系统简介

1.系统特点

TLG-3110型烟气排放连续监测系统是为适应国内日益严格的烟气监测要求，满足多样性的监测工况而设计开发的。应用先进的紫外差分吸收光谱测量技术（DOAS）研究成果和先进的生产工艺，以更好的品质、更高的可靠性和准确性满足客户多元化的在线监测需求。

TLG-3110型烟气排放连续监测系统主要具有以下技术特点：

烟气分析仪采用紫外差分吸收光谱技术，有效解决了水、粉尘对测量产生的干扰。

采用先进的二极管阵列检测、全光谱分析、光纤传输等技术，能够实现SO₂、NO_x等多种气体浓度的实时测量分析。

独特的光学池恒温测量技术，避免冷凝水的析出，减少测量组份的丢失，光学池维护周期长。

采样器粉尘过滤采用先进的微孔陶瓷热过滤技术，滤尘效果好，维护周期长。

选配的烟尘监测仪采用行业通用的基于激光散射技术，一体化设计，结构紧凑、具备手动/自动校准功能、灵敏度高、可靠性高。

系统设计中对相关重要部件的控制（如伴热管等）进行安全冗余设计，确保运行可靠安全。

2.系统组成

TLG-3110型烟气排放连续监测系统（图1）由气态污染物(SO₂、NO_X)监测子系统、烟尘监测子系统、烟气参数（温度、压力、流量、湿度、O2）监测子系统以及数据采集与处理子系统等子系统构成。系统安装示意图如下：

图1  TLG-3110型烟气排放连续监测系统示意图

系统烟气分析仪采用紫外差分光谱分析法测量SO₂、NO_X，采用进口的电化学传感器测量O₂；烟尘监测采用激光后向或前向散射技术；烟气参数监测子系统监测烟气温度、压力、流速、湿度，采用铂电阻温度传感器测量温度；采用差压传感器通过测量烟气全压和静压，换算得到烟气的流速；采用阻容电子传感器法或氧化锆离子流法测量烟气含湿量。

数据采集与处理系统具有在线监测数据实时采集、处理、报表统计和图形数据分析、远程故障报警、数据通讯上传等功能，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。

系统主机柜前后及侧面板布局如下图所示：

图2 系统主机柜前后面板布局图

各部分功能描述如下：

数据采集处理子系统（1）：采集汇总所有的实时测量数据和系统状态信息，具有生成数据报表、查询历史数据记录和报警记录、通讯联网等功能。

烟气分析仪（2）：基于紫外差分吸收光谱原理，实时测量SO₂、NO_X等气体浓度（量程可定制）。

氮氧化物转换器（3）：采用催化原理，样气中NO₂在转换器内转化成NO。

冷凝器（4）：采用压缩机制冷样品气，将样品气中的水分去除。

控制器（5）：系统电源分配、系统各工作流程控制、温度控制，及实现数据采集和数据通讯方式转换等。

采样预处理系统（6）：由采样泵、流量计、精细过滤器组件、耐腐节流阀、冷凝器、蠕动泵等组成。完成烟气的冷凝除水、流量控制、二级精细滤尘、湿度报警等功能。

2.1.采样预处理系统

  TLG-3110系统采样预处理气路流程如下图3所示。

烟气经采样器加热除尘、伴热管线、冷凝器除湿、精细过滤器、采样泵、流量控制到达烟气分析仪，由烟气分析仪实现对SO₂、NO_X、O2的测量。采样器自带温控调节装置；伴热管线的温度可由前面板的温控器进行调节控制，具体温度可以 依据不同的工况进行设置。

采样器采用了先进的微孔陶瓷热过滤技术，该技术使用多层递减孔径直孔过滤器，其最外层至最内层孔径经优化设计，按一定规则递减，采样气由外向内通过时，外层（精度1.8µm～2.0µm）可挡住大的粉尘颗粒，内层（精度0.8µm～1.0µm）会挡住较小的烟尘颗粒；反吹时顺流向孔径逐渐增大，可有效地把吸附于过滤器上的各种直径的粉尘反吹回烟道。

采样器内置过滤器有效的提高了粉尘过滤效果，配合脉冲式高压吹扫，极大延长了探头的维护周期和滤芯的使用寿命。该过滤器能将大于2µm的粉尘过滤掉。

冷凝器采用双极热交换管，会将样品气的露点降低到大约4℃左右，所产生的冷凝水会被蠕动泵排出，脱去水分的样气经精细过滤器（过滤器底部装有湿度传感器）及流量控制后输出至分析仪。冷凝水的排出接口在机柜的侧边，应按时检查蠕动泵是否正常工作。冷凝水的排放要符合当地环保的排放要求。

 图3 系统采样预处理气路流程图

在低温环境下应确保冷凝水排出口不被冻结，防止出口堵塞，而造成系统及仪表损坏。

安装在冷凝器后气路中的精细过滤器下端的湿度传感器可以监测样气的水份。当冷凝器失效时，湿度传感器探测到冷凝水时，发送一个开关量信号到控制器PLC,PLC会输出一个湿度报警信号在上位机软件上显示，并控制采样泵停止采样，系统停止采样分析。

为了避免灰尘进入分析系统内部而损害分析仪，在样气进入分析仪之前，加装了一个0.22µm的超细过滤器，可以将微量的超细灰尘阻挡在分析仪之外。

仪表测量气的流量可以通过带针阀的流量计调节在（0.6～1.2）L/min.范围之内。

带有针阀的流量计可以调节测量气体的流量。

为保证设备的长期稳定运转，系统机柜温度应控制在(15～25)℃左右。温度调节由装在机柜顶部的风扇及站房内空调进行调节。

注意注意：在低温环境下应确保冷凝水排出口不被冻结，防止堵塞，而造成系统及仪表损坏。

2.2.烟气分析仪

烟气分析仪采用先进的二极管阵列检测、全光谱分析、光纤传输等技术，实现SO₂、NOx等多种气体浓度的实时测量。光谱烟气分析仪内部组成原理框图如图4所示。

图4光谱烟气分析仪内部组成

技术特点：

采用进口光源，性能稳定可靠。

采用进口微型光栅分光光谱仪。在光谱仪内部经过光栅分光，由二极管阵列探测器将分光后的光信号转换为电信号，获得气体的连续吸收光谱信息。

光学池（测量室）采用恒温技术，保证了光学池测量状态的稳定，提高了测量精度和稳定性，大大延长了光学池的维护时间。

烟气分析仪集成了先进的氧量监测仪，采用电化学传感器实时监测烟气中的氧含量。可以进行自动校准，详细信息请您参考《烟气分析仪用户手册》。

2.4.抽取式激光前向散射法烟尘监测仪（选配）

基于激光前向散射原理的烟尘监测仪具有极其高的灵敏度及分辨力，可在线连续测量超低浓度的颗粒物排放，采用自适应动分档的方法，也可以测量较高颗粒物浓度的现场测量，具有极其宽的动态范围；通过特有的抽取加热回送方式的烟气取样设计，可以用于被测气体含有极高水雾的场合,可用于各种污染排放源的颗粒污染物浓度实时连续测量,可配套烟气监测系统,可单独一台或几台连接成一套烟尘监测网络,共用一个前台。仪器可适用于电厂,钢厂,水泥厂等烟尘监测,也可用于除尘设备及其它粉体工程的过程控制。

烟尘监测仪由采样及回送单元、等速跟踪及控制单元（辅选）、加热及温度控制单元、测量及信号处理单元等四部分组成，如下图所示。

测量原理图:激光器发出的高稳定性激光经过准直后射入测量室，激光束与颗粒物相遇后产生前向散射光，散射光由透镜接收后，通过信号光纤导入光电检测器，经过超高灵敏度光电信号转换后，散射光信号转变成与颗粒物浓度成正比的电信号，经过独特的电信号电路处理，通过特定的软件算法，最终输出颗粒物的浓度值。其光路示意图如图5所示：

图5：光路示意图

烟尘监测仪具有响应速度快、灵敏度高、安装调试方便等优点。

在不切断电源的情况下，对系统进行带电操作时，一定由取得相关资质的专业技术人员负责，以防止出现对人体的伤害。

警告：本产品在正常工作时使用了半导体激光器，激光束直射入眼睛会造成严重的损害。不得直视  严禁在设备安装、维护过程中直视激光器，以免造成视力损伤。  

2.5.温压流一体化监测仪

温压流一体化监测仪采用皮托管差压法测量烟气流速，并可对烟气压力、温度直接进行测量，仪器采样进口高精度微压力传感器和独特信号处理技术，使得测量精度和准确性大大提高，而且降低了使用成本和维护工作量，特别适合用于在线实时测量烟气温度、压力、流速，输出信号为4～20mA，符合国家环境保护行业标准。设计的皮托管长度为0.5-1.8米,并可根据客户订货要求定制长度。组成框图见图7。

图6烟气参数监测仪组成框图

详细信息请您参考《温压流一体化监测仪用户手册》

2.6. 湿度监测仪

常见的烟气水分测量方法有：冷凝法，称重法，阻容电子式传感器法，氧化锆离子流法。电子式水分传感器产品及水分测量属于20世纪90年代兴起的行业, 近年来，国内外在水分传感器研发领域取得了长足进步，气体水分的测量在国外目前的发展方向主要是利用阻容式电子测量技术，但应用于高温烟气的测量，需要克服烟气高温、灰尘、酸性物质对高分子薄膜电容的磨损和腐蚀等问题，目前国内应用最广泛、监测稳定性和可靠性更好的湿度测量是采用氧化锆离子流法。本系统烟气水分仪采用阻容式电子测量技术或氧化锆离子流法,能克服烟气的粉尘、酸性腐蚀问题，可以在线长期稳定测量烟气中水分，但阻容法不适用于烟气温度高于180℃的工况环境使用。

详细信息请您参考《湿度监测仪用户手册》

注意注意：采用阻容式电子传感器的湿度仪不适用于烟气温度高于180℃的工况环境。

2.7数据采集与处理子系统

数据采集与处理子系统由专用一体化工业控制计算机、数据采集处理软件、人机接口设备（键盘、鼠标）、信号采集转换模块、数据通讯模块、PLC控制单元等组成。。

数据采集处理软件安装于工控机系统内，用于采集、存储、处理所有的监测数据和工作状态信息，同时生成符合环保行业标准要求的报表、曲线，并通过数据采集传输仪上传监测数据和系统状态参数信息到环保主管部门数据监控平台，也可以与企业DCS系统实现数据传输； PLC控制单元用于数据的采集转换和系统工作状态的控制。

一体化工控机规格描述：

数据采集处理软件主要功能：

ü 数据采集处理和转换功能

◆屏幕显示各测量值的标干值、工况值和折算值等。

◆屏幕画面能显示过程变量的实时数据和设备运行状态。

◆按照环保行业标准要求生产报表制表和打印日报、月报、年报表功能。

ü 数据的存储和检索功能

u 硬件能存储不低于1年的分钟数据报表、及不低于10年的小时数据报表、日报表、月报表、系统报警记录和系统操作记录。

u 能够检索任意时间点的监测数据和任意时间段的报表。

ü 监测参数设置功能

◆ 可设置各测量各监测因子的量程上下限、斜率、截距等

◆ 可设置速度场系数、皮托管系数、大气压强反吹周期、停运条件等运行参数

◆ 可设置管道横断面面积、单位名称、污染源编号、基准氧含量、折算类型等系统参数

◆ 系统具有多级管理权限，可以根据需要设置管理权限和登陆密码。

ü 数据远传功能

◆ 通过外接数据采集传输仪，利用当地无线数据网络实现与当地环保部门数据信息平台通讯，上传在线监测数据

ü 与企业内部DCS联网

与DCS联网单元结合，向企业内部的DCS已模拟量或数字量的方式输送浓度数据和报警信息