HORIBA--ENDA-600ZG烟气在线监测技术方案

HORIBA烟气在线监测系统

ENDA-600ZG技术方案，

2012年07月23日

目录

一、项目需求分析 (3)

二、本技术方案设计条件和标准 (4)

三、ENDA系列在线监测系统技术说明与描述 (5)

四、环境监理网络系统 (15)

五、工程现场实例图 (15)

六、安装要求 (16)

七、设备清单 (19)

八、部分业绩表 (23)

日本堀场在业内的竞争优势

?日本堀场是全球最早从事烟气在线监测系统集成与研究的企业之一，CEMS 产品在中国市场占有率领先，业绩超过300多台套。

?是业内中标省、市级污染源在线监测项目且成功运行范例最多的专业公司。?是业内首家ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系双认证企业。?日本堀场在中国设立HORIBA（北京）服务中心，可提供烟气在线监测设备的技术支持、工程施工及长期运营维护服务。

?在北京市场安装的CEMS设备运行正常及联网传递数据比例100%，设备验收合格率100%。设备长年运行可靠率高，设备维护量小，维护费用极低，维护简单。

?是业内唯一获得烟气在线监测设备国家专利技术博览会和国际环保展览会两个金奖的企业。

?是全球最大红外分析设备供应商。

?设立HORIBA（北京）服务中心，技术力量雄厚，保证为用户及时提供进口HORIBA设备的维护维修、备件供应及技术支持服务。

?烟气监测系统荣获国家重点新产品证书和国家级火炬计划项目奖励。

?烟气监测系统获得国家质量技术监督局制造计量器具许可证证书。

?烟气监测系统通过国家环境监测仪器质量监督检验中心检测及复检。

?烟尘监测设备技术含量高，拥有七项国家专利技术，具有自动零点和满度校准的激光透射法设备。

?烟气监测设备采用直接抽取红外分析法，原装HORIBA设备，保证长期运行

测量技术，准确度高，无需更换传感器，可靠性、稳定性。先进的磁压法O

2

常年运行费用低。

一、项目需求分析

（一）项目说明：

烟气在线监测系统主要监测固定污染源排放的烟尘浓度、氮氧化物浓度、二氧化硫浓度、氧含量、温度、压力、流速和烟气排放量等参数，整套系统由烟气成分监测子系统、烟尘浓度监测子系统、烟气辅助参数监测子系统和数据采集处理子系统四部分组成。系统组成示意图如下：

前端监测探头安装在各对应工艺流程现场，检测参数信号经变送器转换处理后变为数字信号，由标准RS485串行接口传输到监控中心，在监控计算机上通过与之配套的监测软件实时监测各工艺段的烟尘排放情况，并通过信息传输网络将数据传送到环保局。供方将提供满足上述要求的相应硬件设备和软件系统，负责系统出厂前的检验、调试，负责运输、现场安装调试及编制有关文件和说明书，负责软件备份，保证长期提供备品备件等。

（二）设备选型：

根据XXX 厂的需求，需对下列参数进行实时监测：

NO X 、SO 2、O 2、烟气流速、流量、温度、压力、颗粒物浓度。

并具有测量以上污染因子（参数）的浓度值、瞬时值、平均值、累计值功能

及保存、浏览、打印功能。考虑到水泥厂现场实际情况，在选择在线监测仪器的类形时，应考虑到烟道内部工况，故此需要稳定性强并拥有较强抗污染性设备，

因此在烟气监测设备上，推荐完全抽取非红外色散法为首选。

环 保 局 计 算 机

企 业 计 算 机 T R

中 心 分 析 单 元

信 号 线

电 话 线

伴热 抽 取 管 线

元

综 合 信 号 单 元

烟 气 抽 取 单 元

烟尘监测探头

辅助参数探头 烟气采样探头

烟气分析系统 数据采集系统

根据以上分析，-------环保科技有限公司在本方案设计中设备选用了的日本崛厂生产的ENDA-640ZG系列烟气参数在线监测系统，该系统为日本HORIBA 公司共同针对中国煤型燃料开发生产的高端在线监测系统。

（三）系统安装方案：

根据监测要求，-----------环保科技有限公司现设计方案如下：

方案：在烟囱上安装（仅参考窑尾即可）

特点：

1、一组采样探头配一台分析单元。

2、总出口监控，设备主体价格便宜，运行维护不方便。

3、满足环保局及相关关于在线监测的规定。

4、需要在烟囱周围架设平台、旋梯等配套设施。

5、直接反映总的排放情况。

二、本技术方案设计条件和标准

1、本技术方案依据以下标准：

HJ/T76-2007《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》HJ/T75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》

2、使用环境技术要求

ENDA-600ZG系列烟气监测系统可以在恶劣的环境条件下安全运行，可满足如下条件：

环境温度：-20~45℃

相对湿度：≤90%

大气压强：86~106kPa

烟气温度:≤300℃

供电电压：AC 220V±10% ，50Hz±10%

三、ENDA-600ZG系列在线监测系统技术说明与描述

整套监测系统的前端监测探头安装在采购方指定的污染源监测点位置，监测信号经变送器转换处理后变为数字信号，由标准RS485串行接口传输到本地监控计算机，本地监控计算机和分析系统机柜放置在专用监测室内，在监控计算机上通过与之配套的在线环境监测网络系统对污染源烟尘、烟气、温度、含氧量和压力等环境参数进行数据采集处理，以实现环境参数自动化数据报表处理和统计工作，并可通过电话网络或Internet网将监测数据传送到环境监测中心站或其他相关部门。也可选用模拟端口,或干接触进行参数传输或设备的控制.

系统总体特点

◆功能强：

系统除具备完成基本的组分分析功能外，同时公司多年应用且不断改进的软件使数据价值大大提高，强大的远程功能也使系统的运行方式及应用得到扩展。为使系统能稳定运行，它还具备多种自维护功能和实用的结构设计。◆精度高：

针对国内工况选择的分析方法及烟气采样、传输和预处理方式，分析仪器独有的检测方法（交替流动、多检测室等），防止外界环境影响的结构设计使系统测量更准确。

湿度影响：能够满足当地湿度的条件下稳定正常运行（≤90%）。

温度影响：能够满足当地温度的条件下稳定正常运行（-20—45℃）。

可进行多种间隔时间、累积时间等形式的数据采集和收集。

◆维护量小：

正是有了诸如，双重反吹，多级除水，除酸，光室吹扫以及诊断、监控使维护量大大降低。从系统运行为出发，以人为本的结构设计，使运行更稳定，使维护难度降低。

烟气浓度测量

烟气监测系统简介

采用完全抽取法采集样气，过滤后通过伴热管线传输气体，样气在分析仪前完成处理，使之成为干态的待测气体进入分析仪器进行检测。气体分析采用交替进样法及非分散红外原理检测样气。测量结果通过数字端口输入到数据采集设备。数据管理软件对原始数据进行处理，生成各种形式的报告，并可进行远程传输。

此外，为保障系统正常运行，系统设计了多种诊断和报警功能。可输出报警信号、作数椐标记或发出控制信号，如停止采样、启动反吹等。系统具有反吹、校准功能，它可以编程自动进行，也可以随时手动实施。校准使用标准钢瓶气，可直接校准分析部分，也可通过探头进行总体校准。

工作流程图如下:

总体特点：

?实现单台分析仪器完成多达5种组分的检测

?过滤采样，伴热传输，样气再经过多级处理后检测，组份无损失，测量更精

确，运行更稳定

?多种诊断、监控功能，使系统能够完成一定的自维护功能。如报警，紧急待机，紧急反吹，自动校准等

?多种、便利的信号输入输出形式，及转

换功能

?适用于不同工况配置选择

?抗干扰，易操作，易维护的结构设计

进样部分

样气由机柜内的泵从烟道抽出，经过尾端的过滤腔过滤颗粒物后，新鲜烟气由加热的管线保温传送到仪器间内的处理单元。烟气在此段气路中特殊设计的3级脱湿及去除SO

3

处理，在经过精细过滤后成为干态洁净的样气。样气在经过压力调整后进入分析仪器。这样的处理过程

既不会造成组分的损失，同时保障水分不影响测量。

特点

●高性能，最低维护的采样探头

ENDA-600ZG系列的SUS-316不锈钢采样探头和初级过滤器直接相连。初级过滤器上的异物能被完全清除，且初级过滤器的筒形设计、处于烟道

外侧使拆卸、安装和更换都非常方便。

●对探头的加热采用弧面加热电阻，这种弧面式电阻将整个采样探头的后

端包在中间，保证了加热的均匀性。

●过滤探头的反吹采用的是自动反吹系统控制的内外双层反吹机制，从而

能够彻底的除尘。（针对钢铁厂、垃圾焚烧厂、水泥厂）

●探头采取密封包装，减小了设备维护的成本。

●过滤的安装采用螺栓后顶固定，这样的设计易于安装于维护及更换。

●予处理系统可将测量组分的损失降到最低程度

ENDA-600ZG系列采用了具有创新性的三段脱水系统。该系统包括了一个水分分离器和两个电子冷却器。脱水系统的完美设计可确保将冷凝水带

走的SO

2和NO

2

等损失量降低到最低限度，从而保证了监测数据的准确性。

（特别适用于发电厂、垃圾焚烧炉和玻璃熔炉。）

●除雾器可除去SO

3

进样流路中的除雾器可以去除样品气体中的SO

雾。而对样品气体中的其

3

对仪器部件的腐蚀作用，又不他成分没有任何影响，这样既可以避免SO

3

影响监测结果。

转化器性能稳

●低温NO

X

定，经就耐用

监测单元采用了

NO

X

HORIBA所开发的低温

转化器，在一种特殊

NO

X

的碳族催化剂作用下，

转化成NO.。该转

将NO

2

化器的工作温度约为

完全

190℃，在确保NO

2

转化为NO的同时，耐用性和寿命大大提高。

●针对不同工况有配置不同，系统运行状态更稳定

针对不同工况，有6种配置选择。

●仪器操作安全，即使样气为易燃气体或有毒气体

当样气中含有易燃气体或有毒气体时，只要采用可选的样气回流管和

样气净化管，就可以保证仪器操作安全。若环境中存在易燃气体或有毒气

体时，还可以选用可选的机柜内净化系统，以确保设备和人员的万无一失。

分析部分

ENDA-600ZG系列的分析单元采用交替流动调制型非色散红外线检测技术

（NDIR）—一种几乎无漂移的检测方法来测定NO

X 、SO

2

、CO和CO

2

的浓度，而利

用磁压技术来测定O

2

。ENDA-600ZG系列能长期稳定运行，而不需要进行频繁的校准工作。样气依次进入专门的检测光室分

析，使不同组分的测量针对性更强，测量更准

确。

交替流动调制型非色散红外线检测技术

（NDIR）

在电磁阀的精确控制下，样气和参比气

（待测成分浓度为零或为某个已知数的气体）以恒定的流量被交替地注入检测池内。红外线光源发出的红外线通过检测池后被检测器检测。当检测池内顺序通入样气和参比气时，对红外线能量的吸收就会产生变化，致使检测器中的薄片产生位移，位移被转化成电信号，最后计算出样气中待测成分的浓度。

特点：

●只需一个分析单元即可实现对最多5种烟气成分的连续监测

由于ENDA-600ZG系列采用了HORIBA具有创新性的全新技术，使得仅仅利

用一个分析单元对5中最主要的烟气成分（NO

X、SO

2、

CO、CO

2

和O

2

）进行检

测成为现实。根据用户需要，ENDA-623可对这5种成分的任意组合进行监测。增加测量项目时，更是简便，经济。

●各组份专门的检测器，使测量更精确，干扰更小

●在NO

X 的测定中，CO

2

传感器可修正CO

2

干扰作用

一个苯三酚传感器可对样品气体中的CO

2浓度进行测定。而对CO

2

干扰作

用的修正正是取决于改传感器的信号强。这样就可以保证CO

2

的存在不会

对NO

X

的监测产生影响。

●仪器性能的稳定性大大降低了校准频率

由于交替进样的独特设计测量信号不断进行参比运算，基本消除了零点飘移，使得长期运行更加稳定。正因为仪器良好的稳定性，ENDA-600ZG 系列的自动校准周期设定为7天。当然根据实际情况，在1-9天范围内，用户也可以自行设置校准周期。

●自动反吹控制器（可选部件）

当样气含有高浓度固体颗粒物时，如对燃煤锅炉的烟气监测，采样头上的初过滤器能阻止颗粒物进入样品管道。若选用了自动反吹控制器，TR —Ⅱ系列就能够周期性地从样品管道内部自动对过滤器进行反吹，以减少烟尘对过滤器的堵塞。自动反吹周期的默认值是24小时，既每天自动反吹一次。用户可在1-99小时范围内，根据需要自行设置反吹周期。此外，还可随时进行手动反吹。仪器还进行由诊断信号控制的应急反吹。

●双量程、多种形式的测定结果输出

ENDA-600ZG系列可以设定下列

输出形式：

（1）所有5个监测项目（NO

X 、SO

2

、

CO、CO

2和O

2

）的瞬时浓度值；

（2） NO

X 、SO

2

和CO等3个监测项

目的氧换算值；

（3） 5个监测项目中任意2个在1-4小时内的动态平均值。

● 多种诊断形式

如分析故障、校准错误、电源故障，量程识别，采样流量等 ● 处理的空气可用作吹扫气

作为参比气的空气经过严格处理进入仪器，同时也起着清扫光室的作用。这使得器件寿命更长，测量更稳定 ● 分析单元内部模块化设计

仪器内部电路，传感器等组件均为模块化设计，使得性能更稳定，维修更容易。

测氧

氧浓度的测定原理——磁压技术

氧气在非均匀磁场里是一种顺磁性气体，可被吸引到磁场磁力较强的部分，增加该部分的压力。一般来讲，压力曾强可利用下面这个公式来表示：

⊿P=

2

1H 2

?X ?C 在此，H ：磁场强度

X ：顺磁性气体（氧）的磁化强度 C ：顺磁性气体（氧）的浓度

利用空气将此时上升压力引出磁场外，用电容式传声检测器将检测到的信号转变为电信号。为了使传送的信号稳定，对电磁石进行激磁，使用交流信号进行处理。另外，输出信号与氧浓度呈线性关系。 特点：

内置式，无需单独安装探头 无记忆效应 空气作为栽气 同步修正仪器测值 温度、压力测量

温度测量采用铂电阻温度探头，铂电阻的阻值和温度的关系线性较好，通过软件和硬件的补偿可以实现温度的高精度测量。

压力测量使用S形皮托管，采用美国Honeywell公司的微型固态压力传感器代替压力表读出压力值，这是一种半导体桥式压阻传感器，由恒流源供电，电桥带温度补偿并进行了初步的零点校验，压力传感器的输出电压信号经调零和放大电路，送ＴＲ－Ⅱ在线监测系统型仪器显示和存储。

探头端可进行内外双重返吹，确保正

常工作。

设备规范汇总

·系统数据：

环境温度：-20~45℃

相对湿度：<90%

大气压强：86~106kPa

供电电压：AC 220V±10% ，50Hz±10%

绝缘电阻：在10~35℃，相对湿度不超过85%时，仪器电源端子对地或对机壳间的绝缘电阻不小于20MΩ

烟气温度限制（最高/最低）（℃）：≤300℃

设备对振动的要求：≤100Hz, 0.3m/s

采样系统流速（m/s）：2.5-3.0L/min (1.5-1.8m/s)

整个系统压缩空气要求:

最大气流量（m3/s）：500L/min (0.008m3/s)

平均气流量（m3/s）：0.004 m3/s

要求的最小压力（Pa）：0.5MPa

所有采样设备的用电量（kVA）：3kVA

分析仪

· SO

2

制造厂家：日本HORIBA（堀场制作所）

设备型号：ENDA-640ZG

测量范围（高/低）（mg/Nm3）：0-3000 (最大15000) mg/m3

检出下限（mg/Nm3）：10mg/m3

零点漂移（24h、周）：≤±1%F.S/周

全幅漂移（24h、周）：≤±2%F.S/周

响应时间：＜180s

线性度（%）：≤±1%F.S

测量准确度：<800 mg/m3 ±50mg/m3，≥800 mg/m3±10%；

采样方法：完全抽取法

分析方法：非色散红外分析法

环境温度限制（最低/最高）（℃）：-20-45℃

用电量（kVA）：1kVA

仪用空气要求：0.5-0.9MPa 无油无水无尘

警报输出：电源故障、标定故障、分析仪故障等

输出信号型式：4-20mA或0-16mA, 0-1V, RS-485

分析仪

· NO

X

制造厂家：日本HORIBA（堀场制作所）

设备型号：ENDA-640ZG

测量范围（高/低）（mg/Nm3）：0-2680 mg/m3

检出下限（mg/Nm3）：10mg/m3

零点漂移（24h、周）：≤±1%F.S/周

全幅漂移（24h、周）：≤±2%F.S/周

响应时间：＜180s

线性度（%）：≤±1%F.S

测量准确度：<800 mg/m3 ±50mg/m3，≥800 mg/m3±10%；

采样方法：完全抽取法

分析方法：非色散红外分析法

环境温度限制（最低/最高）（℃）：-20-45℃

用电量（kVA）：1kVA

仪用空气要求：0.5-0.9MPa 无油无水无尘

警报输出：电源故障、标定故障、分析仪故障等

输出信号型式：4-20mA或0-16mA, 0-1V, RS-485

分析仪

· O

2

制造厂家：日本HORIBA（堀场制作所）

设备型号：ENDA-623ZG

测量范围（高/低）（%）：0-25%

精密度（%）：≤±1.5%

响应时间：≤30s

零点漂移：≤±1%/24h

全幅漂移：≤±2%/24h

采样方法：完全抽取法

分析方法：磁压法

环境温度限制（最低/最高）（℃）：-20-45℃

用电量（kVA）：1kVA

仪用空气要求：0.5-0.9MPa 无油无水无尘

输出信号型式：4-20mA或0-16mA, 0-1V, RS-485 ·流速监测器

制造厂家：日本HORIBA（堀场制作所）

设备型号：ENDA-623ZG

测量范围（高/低）：0-40m/s

精密度（%）：≤±3%F.S

分辨率：≤0.1m/s

响应时间：≤60s

监测方法：皮托管

用电量（kVA）：0.1kVA

输出信号型式：4-20mA, RS-485

·温度监测器

制造厂家：日本HORIBA（堀场制作所）

设备型号：ENDA-623ZG

测量范围（高/低）：0-300℃

精密度（%）：≤±1%F.S

响应时间：≤30s

监测方法：铂电阻

用电量（kVA）：0.1kVA

输出信号型式：4-20mA, RS-485

·废气压力监测器

制造厂家：日本HORIBA（堀场制作所）

设备型号：ENDA-623ZG

测量范围（高/低）（kPa）：-1-4000Pa,最大8000Pa

精密度（%）：≤±1%F.S

监测方法：半导体桥式压阻传感器

用电量（kVA）：0.1kVA

输出信号型式：4-20mA, RS-485

·数据采集系统

制造厂家：台湾研华

设备型号：IPC610

防尘要求：微尘

环境温度限制（最低/最高）（℃）：-10℃-50℃

用电量（kVA）：0.1kVA

四、日本堀场环境监理网络系统

日本堀场监理网络系统利用在线环境监测仪器和网络技术，对烟尘、烟气等环境参数进行连续监测，实现环境参数的自动化数据报表处理和自动化数据传输，可以满足企业及环保部门对监测数据传输的各种技术协议要求，既可以把监测数据上传到环保主管部门，又可以传输到企业MIS系统或DCS系统等，保证现场监测计算机能随时准确掌握实时排放数据和历史排放数据，完成定时或实时远程数据传输及数据报表、统计工作。

五、工程现场实例图

烟尘探头折梯平台

烟气采样探头及反吹单元气体分析仪及监控室现场图六、安装要求

1．施工

（1）施工前的准备

◆考察现场，确定前端探头安装位置及线路铺设方案

◆根据现场准备好工具及所需材料

◆填写设备、材料清单

（2）现场施工内容及步骤：

◆考察现场,制定安装方案

◆搭建平台、搭建梯架、平台和主机室

◆打孔，安装管箍，铺设气路和电源、信号线

◆安装分析主机、反吹装置、前端探头及辅助设备

◆计算机安装

◆现场调试

2．监测系统前端探头安装位置的选择

●根据昆明华狮啤酒有限公司的情况，在烟囱上安装，必须在符合要求

的前提下选择易于施工、便于维护的位置，即应离地1/3到2/3的烟囱高度。

●孔的位置应满足以下条件：至少在弯管、变径处及风门等易于产生紊

流地段之后大于3倍烟道直径位置。至少在弯管、变径处及风门等易于产

生紊流地段之前大于１倍烟道直径位置。若烟道直管段长度小于4倍烟道

当量直径，则监测孔前直管段长度必须大于检测孔后的直管段长度。

●因为水平烟道有层流状况，其垂直截面上浓度分布上下略有不均，故

测点的位置应尽量在竖直烟道上。

●安装点应清洁通风，无易燃、易爆及腐蚀性气体，无机械震动。附近

不应有强电场、磁场干扰及周围高温物体的热辐射。

●烟气分析主机安装应尽量设置单独房间，与前端采样探头距离＜50米，

以便减少烟气采样及电信号传输距离。且主机室应清洁干燥，避免有强电

场，磁场的干扰，温度在0 ~ 40℃之间最好。

3．前端探头安装技术要求：

●测孔：本套系统共须在烟道上打4个?76 mm孔和一个Ф60孔，

分别是：烟尘发射测孔，烟尘接收测孔，皮托管探头测孔和烟气采样探头

测孔以及环保局测孔。孔的方位如图所示,管箍法兰盘上的螺孔方向不得

装错，对角连线必须与烟气方向平行或垂直。根据安装位置的不同，安装

方案如下图所示：

在烟囱上安装开孔图

Ⅰ管箍要求：管箍的中心轴线必须与风管中心线垂直相交，偏差不得超过±3°，并应保证同心。若在铁制风管上开孔焊接管箍时必须先将割口打磨，不得有毛刺及凹凸不平现象。焊口连续光滑，不得有漏焊、夹渣、气孔等导致漏气的缺陷。

Ⅱ管箍与探头连接法兰处必须加石棉板进行密封，以防漏气。

Ⅲ烟气探头管箍必须加保温材料予以保温。

Ⅳ烟尘发射、接收探头孔必须对正且中心必须保持同轴度。

七、设备清单

（一）设备清单标准配置设备清单表