现代工业生产过程当中,各类窑炉、焚烧设施在生产运行阶段会向外排放多种气态污染物,烟气在线监测系统也就是CEMS系统,作为流程分析类仪表,承担工业排放口气体组分连续监测的任务,和压力、流量类物理参数仪表相互配合,既可以辅助生产工况调控,也为排放管控提供依据,广泛适配抽取式超低排放相关应用场景。工业烟气组分复杂,同时伴随高温、高湿、粉尘干扰,对监测设备的环境适应性、测量稳定性提出相应要求,一套适配工业现场的CEMS烟气在线监测系统,需要兼顾采样、预处理、分析、数据处理整套环节的协同配合,才能在复杂工况下稳定输出监测结果。
烟气分析仪作为整套CEMS系统的核心分析单元,面向工业现场排放在线气体分析开发,能够完成二氧化硫、一氧化氮、氧气等组分浓度的测量,同时也可以适配氢气、氨气、二氧化碳、可燃性气体等多类气体成分检测工作。整套设备的硬件链路包含采样气路、光源模块、气体室、光谱采集组件、氧传感器、抽气泵、电磁阀、流量计、温度传感单元,搭配触摸屏人机交互模块共同构成完整工作链路。现场烟气样本进入系统之后,经由抽气泵带动完成气路输送,电磁阀完成气路切换,流量计管控气体流量,样本进入气体室内部,光源输出信号穿过待测气体,光谱仪完成信号采集解析,结合氧传感器采集的氧含量数据,完成多组分气体的运算解析,温度传感器持续采集气体室工况温度,保障内部组件处在合适的工作环境,最终运算得到的监测结果通过人机界面完成展示,同时经由接口模块向外输出数据信号,完成和后端平台的数据交互工作。

从产品的实际应用场景划分,该类设备可以覆盖多类工业工艺监测场景。在烟气排放连续监测场景,设备完成二氧化硫、一氧化氮、氧气的组分解析;脱硫工艺运行过程中,依靠设备获取二氧化硫、氧气的实时数据,为脱硫工艺参数调整提供参考;脱硝工艺环节,针对一氧化氮、氨气、氧气开展监测,帮助工作人员掌握脱硝环节运行状态;垃圾焚烧设施的排放口,同样可以部署该套设备完成烟气组分的连续监测任务,掌握焚烧工况下的污染物排放变化情况。
面对工业现场复杂的工况条件,设备在设计层面做了对应适配处理。针对多组分气体共存条件下的信号干扰问题,设备优化测量逻辑,降低不同气体之间交叉干扰带来的影响;设备支持实时在线监测模式,自动化程度较高,减少现场人工采样、实验室检测的工作量。内部传感器采用恒温设计,维持核心组件的工作温度区间,帮助仪器在现场环境波动条件下保持稳定工作状态;设备壳体以及内部关键组件选用耐热耐腐蚀材质,应对烟气带来的腐蚀影响,延缓设备损耗。人机交互采用触摸屏操作方式,界面设置主页、设备状态、校准、设置四类切换按钮,现场人员可以便捷完成设备状态查看、参数配置、仪器校准等操作,降低现场操作门槛。
整套系统的工作流程遵循样本采集、预处理、分析解析、数据输出的逻辑。现场烟气样本与环境空气分别接入设备,抽气泵提供气路动力,电磁阀完成气路切换控制,流量计管控进气流量,待测气体送入气体室,光源发射检测光束穿过气体样本,光谱采集单元采集光信号变化,转化为对应气体浓度信息,氧传感器同步采集氧气参数,温度传感器监控气体室内部温度,全部检测信息传递到HMI人机交互模块,在液晶屏完成结果展示,同时经由接口模块,将监测数据向外传输,对接后端管控平台,完成数据的存储与二次应用。
工业现场设备想要长期稳定运行,离不开规范化的运维管理。日常巡检阶段需要关注采样管路状态,排查管路堵塞、腐蚀、漏气等问题,采样管路的故障会直接造成样本失真,带来监测结果的偏差;需要关注流量计示数,确认气体流量维持在设备适配区间;定期开展仪器校准作业,按照设备操作流程完成零点校准与量程校准,修正设备长期运行带来的漂移;关注设备散热与恒温模块的工作状态,保障传感器恒温系统正常运行;查看触摸屏界面记录设备报警信息,及时处理异常工况。
CEMS烟气在线监测系统把工业排放口的气体成分转化为量化的连续监测数据,既可以服务于企业内部工艺优化调整,也为排放管控提供客观依据。只有做好设备选型适配,落实日常运维管理,保障整套系统各个环节协同稳定,才能够持续输出可靠的监测数据,发挥设备在工业环境管控当中的实际价值。