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  • HRD-SK-3001型颗粒物监测仪

CEMS颗粒物监测仪

 本手册描述了HRD-SK-3001型颗粒物监测仪的安装、操作、检验及维护。HRD-SK-3001基于烟尘粒子的背向散射原理,用于对固定污染源颗粒污染物进行在线连续测量。

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产品简介 / Introduction
CEMS颗粒物监测仪

本手册描述了HRD-SK-3001型颗粒物监测仪的安装、操作、检验及维护。HRD-SK-3001基于烟尘粒子的背向散射原理,用于对固定污染源颗粒污染物进行在线连续测量。

注意

HRD-SK-3001使用了一个10mW,650nm的半导体激光器,激光束及反射光光直射入眼睛会造成严重的损害。不得直视激光束及其反射光在没有得到相应培训时,不得进行超出本手册范围的操作。

适用范围 / apply

HRD-SK-3001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。

技术特点 / Technical characteristics

激光氯化氢/氟化氢在线监测系统具有以下主要特点,包括:

01. 采用激光背散射原理。不怕烟道的机械振动及烟气温度不均造成的折射率不均引起的光束摆动;

02. 单端安装,无需光路对中。仪器设计过程大限度地降低现场安装的复杂度,仪器及防雨系统的安装仅电器连接需要一支螺丝刀,20分钟内即可完成安装,安装维护极其简单,大限度地减少由于现场安装调试带来的诸多问题;

03. 采用标准(4-20)mA工业标准电流输出,连接方便;

04. 仪器整体功耗非常小,大约5W左右;

05. 校准器就地放置,避免混淆及丢失;

06. 分辨率高,可适用于低浓度排放的监测要求,也可适用与高浓度排放的监测;

07. 非点测量,具有较大的取样区,可适用各种直径烟囱的使用。

技术参数 / parameter
测量范围 MIN  0-200mg/m3 环境要求 温度:-40℃~65℃
MAX  0-10g/m3 相对湿度:(0-100)% R H
测量误差 ±2%F.S./周 尺寸/重量 160×160×250mm/ 4kg
零点漂移 ±2%F.S./周 介质条件 最高300℃(高温需定制)
量程漂移 ±2%F.S./周 信号输出 (4~20)mA
线性误差 ±2%F.S./周 最大输出负载 500Ω
分辨率 1mg/m3 功耗 MAX 5 W
适用烟道直径 1~5m 供电 DC24V


系统原理及构成 / System principle

3、主机结构示意图

主机包括激光光源及功率控制单元、光电传感与小信号预处理单元、散射光接收单元、显示与输入单元、输出驱动单元、主控单元。激光器发出的650nm束以一个微小的角度射入排放源,激光束与烟尘粒子作用产生散射光,背向散射光通过接受系统进入传感器转变成电信号进行处理.电路部分实现光电转换、激光束的调制、信号放大、解调、光源的功率控制、V/I转换功能。

主机结构示意图
系统原理图

2、参数的选定

HRD-SK-3001颗粒物监测仪的测量范围及测量区在现场条件下是可调的,但调整过程比较复杂,建议用户在订购时选定准确的参数由制造商调整好,简化安装过程。一般在用户不指明参数的情况下,制造商出厂的测量范围一般调整到(0-200)mg/m3,测量区参数DGT调整到2000mm。一般的测量仪器工作时较好的工作状态在其满量程的2/3左右,对于烟尘仪则不太相同,烟尘仪的工作点在其满量程的1/3甚至更低。这是因为现场烟尘排放即使在除尘设备正常工作的时候动态范围都很大,三电场的静电除尘器经常工作在三电场、二电场甚至单电场的状态,布袋除尘器也经常工作在一个或数个布袋有轻微泄露的情况下。因此烟尘仪要兼顾测量的准确及大的动态范围两个方面。
HRD-SK-3001颗粒物监测仪的测量区指的在烟尘监测仪前面,如果有颗粒物的话,烟尘监测仪的激光束与颗粒物作用产生的后向散射光能够被接受系统感受的区域长度。对于HRD-SK-3001颗粒物监测仪,在烟尘监测仪前面2500mm距离的区域内的颗粒物与激光束作用产生的后向散射光可以被接受系统感受到,超过2500mm距离的颗粒物即使有散射光也不能被接收系统接收到。烟尘监测仪的测量区在仪器铭牌上都有标识,其使用两个要点:一个是该参数必须大于等于从烟尘监测仪的法兰端面到对面烟囱或烟道内壁的距离,保证烟道壁的反射光不会混入烟尘仪的散射光;另外该参数必须大于烟道壁厚再加上约300~500mm的距离,保证测量区在烟道内部。

3、安装

测点压力为负压的情况
测点压力为负压的情况
测点压力为正压的情况
测点压力为正压的情况

3、高浓度问题

光学方法无论对穿法还是散射法在较高浓度时都存在非线性问题,也就是说浓度和仪器输出之间呈现的不是比例关系。光闪烁法及静电感应法都存在类似的情况。好在在一般的排放监测要求的浓度范围内这种非线形造成的偏差可以忽略不计。一般而言没有经过精确的计算凭现场经验估测,光学法和静电感应法烟尘浓度在500mg/m3以下不用考虑非线形因素造成的偏差(这里所说的非线性仅指由于颗粒间的干扰造成光或荷电变化引起的非线性因素)。当然对穿法和光闪烁法还要考虑光程的大小、散射法要考虑取样测量区的大小及位置。在有些情况下需要测量很高浓度的烟尘排放,如在有些脱硫除尘前的测点,烟尘浓度可能超过1000mg/m3,有些测点的烟尘浓度可以达到20g/m3,这时就必须考虑非线性因素了。其实在每套仪器安装到现场后如果是用于环保监测,都需要进行参比,以准确地定量仪器输出与烟尘浓度的关系。从广义上讲两组数据之间相关性及线形关系是两个不同的概念。两组数据之间相关系数为1(或者说完全相关),但之间的关系可以不是线形关系。因此两组数据之间还存在一个关系匹配模式的问题。参比试验的两组数据(参比数据及仪器记录数据)之间的关系匹配模式一般采用多次回归的方式达到。一般采用二次回归即可达到环保排放要求的标准。所以对于高浓度下的测量需要一个二次以上的回归匹配模式。对于数据的回归可首先将回归数据做成两行然后按照以下操作步骤采用EXCEL直接进行:
1、点击图表向导
2、选择散点图,点击‘下一步’
3、选中要回归的两行数据 ,点击‘下一步’
4、点击‘完成’
5、光标移到图中的数据点上,单击选中数据系列后点击右键
6、在谈出的菜单上选择‘添加趋势线
7、选择‘多项式回归‘,阶数选择2
8、在‘选项’一页中点勾‘显示公式‘及’显示相关系数‘
9、确定完成

一般烟尘仪4-20mA的输出通过采集或软件已经作了变换。电流变成了电压V,电压通过C=KV转换成了浓度值 ,如果将系数K设为1,则软件记录的值为原始的信号电压。将电压及等动取样的结果做回归即可得到响应的系数二次回归的结果一般为 C=K0+KV-K1*V*V。如此回归后可能存在很小的常数项,一般情况下可以忽略。图10给出了同一组数据采用线性回归和二次回归后的相关关系。

CEMS颗粒物监测仪

系统显示浓度 50.75 415.45 619.5 700 500.5 924 798 1172.5 647.588
电压/电流 0.3625 2.9675 4.425 5 3.575 6.6 5.7 8.375 4.62563
等动取样的结果 67.2 548 636 824 528 928 755.6 992 659.85

参比试验的数据处理

烟气中水份的干扰

一般用户在仪器选型时除了对各个参数指标考察的较为详细外,总要问一个问题:烟气的含水量会否干扰仪器的测量结果。实际上,烟气含水并不一定影响测量结果,要看水的积聚状态。换言之,对于气态的水,对于颗粒物的测量的干扰可以忽略不计。但以雾滴形式存在的水则对颗粒物的测量形成极大的困扰。仪器无法剥离细小水滴造成的散射及消光,因此也就无法准确地消除水雾的干扰。在现场常遇到以下几种情景:1)烟气温度在100℃以上,这时烟气的水分以气态形式存在,不会对测量结果造成干扰,这里指的100℃以上是指在采样点或测量区的温度,尽管有时特别是在北方的冬天烟囱出口处排放的是白色烟雾(意味着环境温度在烟气的露点以下,烟气中的水结成了微小的水滴),只要在测量区烟气的温度在露点以上即可(一般为100℃以上),绝大多数电厂的排烟温度在100℃到200℃之间,因此绝大多数电厂的排烟情况即是如此;2)烟气温度在100℃以下,这时测量区的烟气温度一般低于露点,烟气水分以雾滴状的形式存在。在石化行业中可以遇到这种情景,采用水幕除尘的烟气也大都是这种情况。这种情况下,如果烟气的含水量变化不大,烟道采取了较好的保温措施,烟气中雾滴状的水份变化不大,通过参比试验可以消掉烟气中的水滴的干扰。如果烟气的含水量变化较大、烟气中的水雾滴变化较大,则测量结果就会受到大的干扰,能否使用取决于参比试验的相关性。

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