VOCs在线监测系统方案

VOCs在线监测系统方案

系统组成

我公司推出ZWIN-VOCs型挥发性有机物在线监测系统（VOCs），由气态污染物检测系统、烟气参数监测子系统、数据采集与处理系统、辅助气源以及现场外围服务等构成。

气态污染物检测用于系统连续监测非甲烷总烃浓度或其它VOCs组分（具体监测项目根据工况确定）

烟气参数监测系统包含连续监测烟气流速、压力、温度、湿度等多项相关参数的子系统及用于采集、处理样气的采样系统、预处理系统及反吹装置等。

数据采集与处理子系统由数据处理和传输软件、控制单元、数据远传单元（数采仪）、企业DCS接口单元等构成。中央单元接收所有设备的信号输出，通过PPI电缆与仪表间机柜内的上位机（工控机）进行通信。上位机的ZWIN-VOCs连续监测系统监测软件汇总所有的气体浓度信息和工作状态信息，具有生成报表、存储数据、查询历史记录及统计排放率、排放总量等功能，能对测量到的数据进行有效管理并与环保部门联网通信，同时具有远程故障诊断等功能，实现了工况现场的无人值守。

2.5使用环境条件

ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系统可以在恶劣的环境下长期安全运行，满足以下条件：

• 室内环境温度：（15～35）℃；室外环境温度（-20～50）℃；
• 相对湿度：≤85%；
• 大气压：90～105kPa；
• 工作电压：单相（220±20）V，频率为（50±0.5）Hz
• 所有设备的总用电量（kVA）：7 kVA
• 尾气湿度：≤300%

2.6外观设计标准

ZWIN-VOCs有机物在线连续监测系统具有制造计量器具CMC标志（中华人民共和国制造计量器具许可证）和产品铭牌。铭牌上标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期。铭牌标识 GB/T 13306 的要求。

ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系统仪器各部件组装坚固、零部件无松动，表面无明显缺陷各操作按键使用灵活，定位准确。

ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系统软件显示界面为中文，且字符均匀、清晰，能根据显示屏提示进行全程序操作。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。

ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系设备主要部件都具有相应的标识和编号。

2.7系统主要技术指标

注：具体测量量程可根据买方需求和应用工况确定。

2.8系统特点

ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系统采用多项*性的技术，系统主要具有以下特点：

●采样管伴热温度高达120℃，适合高湿度的废气排放的检测

样气进样环节采用120℃以上高温伴热管缆加热，杜绝样气中的水分凝结，使分析更加准确。

●安全性高

FID检测器具有自动点火功能，无须人工操作；FID具有熄火报警和再次点火功能，保证了色谱仪的连续工作。火焰熄灭后自动切断氢气，安全可靠；超温自动保护功能，免于器件的损坏

●自动标定

设备具有定时自动标定功能，标定参数可由软件设定。标定回路设有压力、流量控制功能。

●自动参数监控功能

设备关键部件如柱箱、检测器、进样气等重要部件的运行参数如温度等具有自动监控和诊断功能

●自动进样

软件控制自动切换进样，进样间隔可根据实际需求任意调节；选用美国进口进样阀，运行稳定，工作可靠。

●精确控制，数据精准

系统采用EPC技术进行载气压力控制，控压精确稳定；氢气、空气流量全部采用电子流量控制，不受环境压力、温度变化影响，读数准确可靠；柱箱控制精度优于±0.05 ℃，可编程的zui大3阶线性升温，重现性好

●分析部分包括预柱和分析柱，采用反吹切割技术防止高沸点组分化合物进入分析柱，延 长分析柱的使用寿命，并大大缩短由于高沸点组分化合物分离而导致的较长分析时间。

●运行维护简单成本低

氢气采用具有自动加液功能的氢气发生器，日常消耗仅是纯水。

空气除水采用压缩机自动排水串联电子冷凝除水复合模式，全自动运行，避免反复更 换干燥剂的运维成本。

仪器（包括气源）集成安装于2个立式机柜，占地小，日常维护和操作方便

●关键部件大量地采用进口配件，使系统质量可靠使用寿命长

2.9 组成部分详细介绍

2.9.1 采样单元

ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系统在本方案中采用伴热后冷凝除水的采样方式，探头按照国家规范安装在管道（或烟囱）的适当位置，由真空泵提供动力，抽取采集管道中的气体，经过伴热后迅速冷凝除水，然后通过分流阀，再经过一个精密过滤，样气进入分析仪表内部的十通进样阀进行采样。由于真空泵一直采样工作，分析仪表采集的样气为时刻更新的，而且十通阀还能对分析仪表进行大气平衡，保证了测量的准确性。

采样单元由采样探头、反吹箱、伴热管、预处理单元组成

2.9.1.1高温采样探头

高温采样探头用来采集监测点的烟气。探头里配置有0.1μs进口钛合金滤芯和高温加热器（150°C）。钛合金滤芯具有耐腐蚀强，使用寿命长等特点。高温加热器使采集的烟气中的水汽不会冷凝成水，避免烟气中的有效因子溶于水中而产生的数据误差。

2.9.1.2 反吹装置

反吹装置用来吹扫采样探头滤芯上的粉尘。反吹配置有进口的CKD吹扫电磁阀和高温伴热的储气罐。储气罐里的空气是无油无水的洁净空气，该空气加温到120°C，高温空气经过吹扫电磁阀吹扫采样探头滤芯上的粉尘。

2.9.1.3 伴热带

伴热带把采样探头采集的烟气经过120°C伴热传输到监测小屋里的分析柜里。该伴热带具有抗200°C的高温，并且材质里不含有监测因子。

2.9.1.4   预处理（冷干法）

预处理系统处理功能主要是无损的处理被检测气体中的颗粒物和水份等干扰因素，使处理后的被测气体满足后级在线色谱仪的进气要求。通过多级过滤以去除颗粒物；样品输运管道加温到120°C，以避免液态水的产生，保证监测因子数据无任何损失。根据《天津市固定污染源挥发性有机物连续监测系统安装及联网技术要求（试行）》要求中5.2.7 款：应具备全系统校准功能，即能够完成从样品采集和传输装置、预处理设备和分析仪器的全系统校准；同时应具备近端校准功能。本系统预处理中配有自 动标定单元，标定单元具备有就地自动标定和全程自动标定二种方式。

2.9.2 在线气相色谱分析仪介绍

测量原理：色谱分析技术GC+FID

本仪器自动进样装置采用了VALCO的两位十通隔膜阀，样品气经过压力平衡后进入色谱柱进行分离，zui后通过高灵敏的检测器（FID）进行检测。

反吹切割

对于检测复杂有机物成分的样气，特别是那些高沸点、大分子量的有机物会逐渐积累在色谱柱中，产生对色谱柱的破坏，并由此带来的色谱峰峰形异常或色谱分离度的退化。GC3010A在线色谱仪采用高压反吹切割技术，每次分析都会快速吹除色谱柱中除甲烷外的其他有机物成分（那些高沸点、大分子量的有机物），从而适应各种固定污染源尾气的检测。

FID检测器

是一种高灵敏度通用型检测器，它几乎对所有的有机物都有响应，而对无机物、惰性气体或火焰中不解离的物质等无响应或响应很小，对温度不敏感，响应快，线性范围为10的7次方。

FID用氢气作为燃烧气，在一个圆筒状的电极里的喷嘴处燃烧。喷嘴与电极间电压高达几百伏，当含碳物质在喷嘴处燃烧时，产生的电子/离子对被喷嘴和电极处收集起来产生电流，该电流经过高阻（106～1011Ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。

该检测器中集成了火焰温度传感器，当火焰熄灭时，可以自动点火，若点火失败，可切断供气，保证安全。

2.9.3温压流一体化

• 测量原理：差压法（皮托管）
• 测量范围：（4～40）m/s（可根据贵方需求定制）；
• 仪器准确度：1％
• 系统误差： 2％
• 报警输出：2路接点输出AC/DC  24V 1A
• 输出信号型式：4～20mA
• 插入长度：（200-2000）mm，或定制长度；
• 其它：表明喷涂特殊防腐材料（聚四氟）；
• 反吹系统：包括防爆电磁阀、气嘴、三通等。

2.9.4湿度仪

湿度数据用来计算标准干烟气排放量。

测量范围：0-40Vol％

仪器准确度：1％

系统误差： 2％

采样方法：抽取式

分析方法：电容法

环境温度限制(zui低/zui高):-25℃～55℃

流量测量采用皮托管法，皮托管流速计主要由“S”型皮托管检测头。取压管保护套管、差压变送器、反吹控制阀等部件构成。测量时将皮托管流速计探头插入管路中，并使全压和背压探头中心轴线处于过流断面中心且与流线方向*，全压探头测孔正面应对来流，检测流体总压，并将其传递给差压变送器；同时背压探头测孔拾取节流静压也将其传递给变送器，变送器读取动、静压差值并将其转换成相应的流速。皮托管内外表面均做了特殊处理，可有效避免烟气腐蚀并减少粉尘粘附。反吹电磁阀主要用于脏污气体（如烟囱排放的烟气）测量时的系统反吹：当探头检测孔粘附、积淀灰尘污物时，电磁阀定时或按预定程序开启，将压缩空气同时接入两个取压管进行吹除作业；正常测量时电磁阀则处于关断状态。

2.9.5仪表控制系统

电控单元主要由西门子PLC为核心控制单元，结合开关、固态继电器、温控器、开关电源、继电器和接点端子组成。电控单元主要实现强电控制，控制系统中的电磁阀、采样泵、蠕动泵的开关启停；电控单元内置温控器，用来控制采样单元中采样探头、反吹箱储气罐及伴热管单元的加热温度，另外，电控单元还负责为系统中央单元以及温压流、粉尘仪等外围设备供电。

全系统由西门子PLC控制；在线色谱分析的信号传输给上位工控机，由工控机的专业软件进行数据处理得出有机物含量；温压流粉尘仪等检测单元把检测数据传输也一并传输给工控机，由工控机的上位机软件计算出非甲烷总烃的浓度值、标定值、排放量，然后把这些值通过数采仪传输给环保局，同时把这些值存档、生成报表、传输给DCS。系统与DCS传输的方式有9针D型串口PPI协议、RJ45网口(协议商确)、Rs232 9针D型串口(协议商确)，也可以4-20mA电流信号传输。系统还可配置氢气报警器，如果氢气泄露，氢气报警器声光报警并且输出报警信号给PLC，PLC立即控制控制氢气阀，切断气源，保证安全。

2.9.6数据采集与处理子系统

2.9.6.1工控处理模块

数据处理由工控机和烟气连续监测系统软件组成。

工控机：

尺寸：15寸液晶

操作系统：Windows XP  

4个RS232通讯端口，2个USB口。

系统数据采集率：大于 95%

与政府环境监测部门的通讯，通过有线/无线通讯网络进行

防尘要求： IP34

环境温度限制(zui低/zui高)： 5℃～+45℃

用电量： 0.5 kVA

2.9.6.2采集、传输与处理软件

型号：ZWIN-VOCs有机物排放连续监测系统分析软件

操作系统：Windows XP

烟气连续监测系统软件：

• 常规监测功能
  处理并显示所有监测量的测量值，排放量等相关标准和规范要求的测量参数，支持文字、图形、表格显示以及对外输出。
• 实时数据查询功能
  所有污染物浓度数据、尾气参数数据及排放总量的小时均值、日均值、月均值、年均值均可检索、打印、显示（支持图形化）及报表导出，支持按时间段查询。
• 历史数据查询功能：存储15年以上监测数据
• 数据库备份和恢复功能
• 停电记录、校准记录功能
• 缺失数据处理功能：按照HJ/T76-2007标准要求对缺失数据进行处理。
• 安全管理功能：具有多级安全认证功能（设置密码进入）。
• 超标报警功能

汇集各子系统所有报价信息，显示并输出警告，所有报警信息存储供后续查询，软件本身也可对监测参数设置独立的报警限。为企业或环保部门采取及时、应急处理措施提供可靠依据。

• 数据传输

通过RS232通讯接口，按照《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》(HJ/T212-2005)等国家标准要求格式输出数据以及各种图文信息，同时支持GPRS/CDMA以及TCP/IP等有线、无线传输模式。

• 异常处理功能

具备自检及完善的断电自保护和死机自动恢复功能，系统异常前后不会造成数据丢失，所有故障信息存储以备后续查询。

2.9.7 在线色谱仪辅助气源单元

气源包含纯净空气、氢气、氮气，提供给在线色谱。空气、氢气在色谱里燃烧形成氢火焰，氮气充当载气。

空气由空气发生器产生无油无水无尘的压缩空气，氢气由蒸馏水经过氢气发生器产生高纯度的氢气。

氮气由装有99.999%的高纯氮气提供（经过除烃后的氮气）

3.合同执行进度

3.1文件交付

• 所提供的技术资料包括系统说明书、施工方案、相关图纸、产品制造检验、现场调试验收等。
• 对于其它未列入合同的技术资料，若是工程所必须的文件和资料，一经发现，我方将及时免费提供。
• 双方商定符合工程需要的资料交付进度和补充资料。提供系统安装所需要相关技术文件。
• 所有文件、图纸上文字用中文表述，单位采用法定计量单位。
• 我方所提供的图纸如有修改，我方均在新版中显著明确表示并相应提供文字说明。
• 我方提交给贵方的每一批资料都应附有图纸清单，每张资料都应注明版次，当提交新版资料时应注明修改处并说明修改原因。
• 我方应提供在监测点按照设备的全部要求，包括数量、尺寸和采样孔的位置及硬件定位的安装示意图等。
• 竣工后乙方所提供的技术资料

3.2安装与调试

双方于交货前2周协商安排我方专职工程师到现场安装、调试和培训的初步日程计划。

在具备现场安装条件的情况下，贵方提前一周书面通知我方。我方派有经验的工程师到现场进行安装及调试工作，贵方为我方提供工作中的方便。

3.2.1用户方提供的公用工程

• 供电：220V AC 、50Hz、7KW
• 协助按照平台、附体建设：安装平台的防护栏高度为1.2m，平台的底面应使用防滑钢板；在平台的地步，沿着护栏的周边焊接一条150mm宽的钢板，以防止安装件掉下平台。防护栏高度为1.2m；平台使用钢结构支撑，并与烟道固定；在平台一侧建造上下平台用的梯子。到达检测口和采样口处需要旋梯或折梯，梯宽1.2m，踏步高0.3m，护栏高1.5m。平台建好后，在线监测仪器监测口应在平台上方（0.3-0.5）m,验收用采样口在平台上方约1.5m。扶梯和平台的设计、安装符合安全要求。
• 仪表空气：（0.3-0.7）Mpa，洁净无油压缩空气，露点0℃。
• 监测站房：搭建材料建议为阻燃夹心板。

3.2.2 系统安装

3.2.2.1 开孔位置

安装位置：烟道。

3.2.2.2 开孔尺寸

• 温压流一体化变送器测量孔：Ф78;
• 采样孔一个：Ф40  ;
• 对比采样预留孔一个：Ф90。（可以继续使用已有的）

3.3 项目实施安全技术措施

• 严格按照各有关安全规定进行施工，安全措施不到位不得施工。
• 设备在运输及安装过程中，应做好保护工作。
• 现场用电设备、机具必须可靠接地，线缆绝缘良好。
• 现场使用电、气焊时应配备消防器材，专人防护。
• 严禁将施工用电源线、电焊把线等搭挂在仪表设备或敷设由电缆的桥架上。
• 电缆校线后，应采用绝艳保护措施，严禁现场电缆金属芯线裸露在外，防止现场危险电压串入，造成对人身。设备的以外伤害。

警告：在安装和维护时必须关闭电源，否则操作人员可能会触电或造成系统的损坏。

3.4 培训

根据本公司VOCs培训规范的规定，考虑贵方的实际需求，在本期工程中，为使本项目合同设备能正常安装、调试、运行、维护及检修，我公司技术人员将负责对贵方人员进行计算培训，以便贵方了解设备的特点和使用维护知识，提高使用质量，保证设备长期稳定地运行。

培训的时间、人数、地点等具体内容zui终可由投标单位和贵方双方商定。

3.5 系统验收

完整的VOCs系统应在装箱前由智易完成检验，这些检验是用于确定所有部件的合理配置和功能，以保证设备满足或超过规范的要求。

3.5.1 供货及质量保证

考虑到VOCs系统和它的运行，我方如下保证：

• 我方按贵方要求保证交货，并按合同要求装货、打包和做标签；我方以书面方式表明，我方熟悉安装现场和安装VOCs系统的目的。我方保证能使VOCs系统可靠地运行。
• 我方保证VOCs系统是全新的和优质的，设备在设计上没有缺陷。

3.5.2 工厂检验

我方严格进行厂内各生产环境的检验和试验，检验的范围包括原材料和元器件的进厂，部件的加工、组装试验至出厂试验；智易检验的结果满足HJ/T76-2001标准的要求，如有不符之处或达不到标准要求，智易会采取措施处理直至满足要求，同时向贵方提交不*性报告。

3.5.3 竣工验收

VOCs系统安装完成后，经我方调试、正常运行后，我方提供竣工验收报告，验收通过报告经过贵方确认后生效。

4.系统运行方案

4.1运行方法

贵方保证电源的正常供电;有巡检人员定期巡检，如发现异常现象，立即我方，我方在12小时内响应答复。

4.2 维护保养方法

4.2.1 日常维护

日常维护对于保持和提高ZWIN-VOCs系统的运行效率和使用寿命至关重要，ZWIN-VOCs系统由于没有使用易磨损的运动部件和其他需要经常更换的部件，系统维护工作量相对较小。其日常维护项目主要有以下几个方面：

• 查看工控机、仪表、温度控制器等的读数是否正常，是否有故障指示信号；如不正常，首先检查工况是否变化，如工况没有变化，对仪器进行一次标定，如还不正常，请我方的部门；
• 检查工控机显示的烟道流量、温度、压力参数是否正常，管道是否漏水，如有异常要进行检查维护；
• 检查气路连接是否漏气；
• 其它电气、仪表、设备的维护参照通用电气、仪表、设备维护规范进行。

4.2.2系统故障

常见的系统故障和解决办法见下表：