VOCs在線監測系統技術方案

系統組成

我公司推出ZWIN-VOCs型揮發性有機物在線監測系統（VOCs），由氣態污染物檢測系統、煙氣參數監測子系統、數據采集與處理系統、輔助氣源以及現場外圍服務等構成。

氣態污染物檢測用于系統連續監測非甲烷總烴濃度或其它VOCs組分（具體監測項目根據工況確定）

煙氣參數監測系統包含連續監測煙氣流速、壓力、溫度、濕度等多項相關參數的子系統及用于采集、處理樣氣的采樣系統、預處理系統及反吹裝置等。

數據采集與處理子系統由數據處理和傳輸軟件、控制單元、數據遠傳單元（數采儀）、企業DCS接口單元等構成。中央單元接收所有設備的信號輸出，通過PPI電纜與儀表間機柜內的上位機（工控機）進行通信。上位機的ZWIN-VOCs連續監測系統監測軟件匯總所有的氣體濃度信息和工作狀態信息，具有生成報表、存儲數據、查詢歷史記錄及統計排放率、排放總量等功能，能對測量到的數據進行有效管理并與環保部門聯網通信，同時具有遠程故障診斷等功能，實現了工況現場的無人值守。

2.5使用環境條件

ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系統可以在惡劣的環境下長期安全運行，滿足以下條件：

• 室內環境溫度：（15～35）℃；室外環境溫度（-20～50）℃；

• 相對濕度：≤85%；

• 大氣壓：90～105kPa；

• 工作電壓：單相（220±20）V，頻率為（50±0.5）Hz

• 所有設備的總用電量（kVA）：7 kVA

• 尾氣濕度：≤300%

2.6外觀設計標準

ZWIN-VOCs有機物在線連續監測系統具有制造計量器具CMC標志（中華人民共和國制造計量器具許可證）和產品銘牌。銘牌上標有儀器名稱、型號、生產單位、出廠編號、制造日期。銘牌標識 GB/T 13306 的要求。

ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系統儀器各部件組裝堅固、零部件無松動，表面無明顯缺陷各操作按鍵使用靈活，定位準確。

ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系統軟件顯示界面為中文，且字符均勻、清晰，能根據顯示屏提示進行全程序操作。儀器各顯示部分的刻度、數字清晰，涂色牢固，沒有影響讀數的缺陷。

ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系設備主要部件都具有相應的標識和編號。

2.7系統主要技術指標

注：具體測量量程可根據買方需求和應用工況確定。

2.8系統特點

ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系統采用多項*性的技術，系統主要具有以下特點：

●采樣管伴熱溫度高達120℃，適合高濕度的廢氣排放的檢測

樣氣進樣環節采用120℃以上高溫伴熱管纜加熱，杜絕樣氣中的水分凝結，使分析更加準確。

●安全性高

FID檢測器具有自動點火功能，無須人工操作；FID具有熄火報警和再次點火功能，保證了色譜儀的連續工作。火焰熄滅后自動切斷氫氣，安全可靠；超溫自動保護功能，免于器件的損壞

●自動標定

設備具有定時自動標定功能，標定參數可由軟件設定。標定回路設有壓力、流量控制功能。

●自動參數監控功能

設備關鍵部件如柱箱、檢測器、進樣氣等重要部件的運行參數如溫度等具有自動監控和診斷功能

●自動進樣

軟件控制自動切換進樣，進樣間隔可根據實際需求任意調節；選用美國進口進樣閥，運行穩定，工作可靠。

●精確控制，數據精準

系統采用EPC技術進行載氣壓力控制，控壓精確穩定；氫氣、空氣流量全部采用電子流量控制，不受環境壓力、溫度變化影響，讀數準確可靠；柱箱控制精度優于±0.05 ℃，可編程的zui大3階線性升溫，重現性好

●分析部分包括預柱和分析柱，采用反吹切割技術防止高沸點組分化合物進入分析柱，延 長分析柱的使用壽命，并大大縮短由于高沸點組分化合物分離而導致的較長分析時間。

●運行維護簡單成本低

氫氣采用具有自動加液功能的氫氣發生器，日常消耗僅是純水。

空氣除水采用壓縮機自動排水串聯電子冷凝除水復合模式，全自動運行，避免反復更 換干燥劑的運維成本。

儀器（包括氣源）集成安裝于2個立式機柜，占地小，日常維護和操作方便

●關鍵部件大量地采用進口配件，使系統質量可靠使用壽命長

2.9 組成部分詳細介紹

2.9.1 采樣單元

ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系統在本方案中采用伴熱后冷凝除水的采樣方式，探頭按照國家規范安裝在管道（或煙囪）的適當位置，由真空泵提供動力，抽取采集管道中的氣體，經過伴熱后迅速冷凝除水，然后通過分流閥，再經過一個精密過濾，樣氣進入分析儀表內部的十通進樣閥進行采樣。由于真空泵一直采樣工作，分析儀表采集的樣氣為時刻更新的，而且十通閥還能對分析儀表進行大氣平衡，保證了測量的準確性。

采樣單元由采樣探頭、反吹箱、伴熱管、預處理單元組成

2.9.1.1高溫采樣探頭

高溫采樣探頭用來采集監測點的煙氣。探頭里配置有0.1μs進口鈦合金濾芯和高溫加熱器（150°C）。鈦合金濾芯具有耐腐蝕強，使用壽命長等特點。高溫加熱器使采集的煙氣中的水汽不會冷凝成水，避免煙氣中的有效因子溶于水中而產生的數據誤差。

2.9.1.2 反吹裝置

反吹裝置用來吹掃采樣探頭濾芯上的粉塵。反吹配置有進口的CKD吹掃電磁閥和高溫伴熱的儲氣罐。儲氣罐里的空氣是無油無水的潔凈空氣，該空氣加溫到120°C，高溫空氣經過吹掃電磁閥吹掃采樣探頭濾芯上的粉塵。

2.9.1.3 伴熱帶

伴熱帶把采樣探頭采集的煙氣經過120°C伴熱傳輸到監測小屋里的分析柜里。該伴熱帶具有抗200°C的高溫，并且材質里不含有監測因子。

2.9.1.4   預處理（冷干法）

預處理系統處理功能主要是無損的處理被檢測氣體中的顆粒物和水份等干擾因素，使處理后的被測氣體滿足后級在線色譜儀的進氣要求。通過多級過濾以去除顆粒物；樣品輸運管道加溫到120°C，以避免液態水的產生，保證監測因子數據無任何損失。根據《天津市固定污染源揮發性有機物連續監測系統安裝及聯網技術要求（試行）》要求中5.2.7 款：應具備全系統校準功能，即能夠完成從樣品采集和傳輸裝置、預處理設備和分析儀器的全系統校準；同時應具備近端校準功能。本系統預處理中配有自 動標定單元，標定單元具備有就地自動標定和全程自動標定二種方式。

2.9.2 在線氣相色譜分析儀介紹

測量原理：色譜分析技術GC+FID

本儀器自動進樣裝置采用了VALCO的兩位十通隔膜閥，樣品氣經過壓力平衡后進入色譜柱進行分離，zui后通過高靈敏的檢測器（FID）進行檢測。

反吹切割

對于檢測復雜有機物成分的樣氣，特別是那些高沸點、大分子量的有機物會逐漸積累在色譜柱中，產生對色譜柱的破壞，并由此帶來的色譜峰峰形異常或色譜分離度的退化。GC3010A在線色譜儀采用高壓反吹切割技術，每次分析都會快速吹除色譜柱中除甲烷外的其他有機物成分（那些高沸點、大分子量的有機物），從而適應各種固定污染源尾氣的檢測。

FID檢測器

是一種高靈敏度通用型檢測器，它幾乎對所有的有機物都有響應，而對無機物、惰性氣體或火焰中不解離的物質等無響應或響應很小，對溫度不敏感，響應快，線性范圍為10的7次方。

FID用氫氣作為燃燒氣，在一個圓筒狀的電極里的噴嘴處燃燒。噴嘴與電極間電壓高達幾百伏，當含碳物質在噴嘴處燃燒時，產生的電子/離子對被噴嘴和電極處收集起來產生電流，該電流經過高阻（106～1011Ω）放大，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號，因此可以根據信號的大小對有機物進行定量分析。

該檢測器中集成了火焰溫度傳感器，當火焰熄滅時，可以自動點火，若點火失敗，可切斷供氣，保證安全。

2.9.3溫壓流一體化

• 測量原理：差壓法（皮托管）

• 測量范圍：（4～40）m/s（可根據貴方需求定制）；

• 儀器準確度：1％

• 系統誤差： 2％

• 報警輸出：2路接點輸出AC/DC  24V 1A

• 輸出信號型式：4～20mA

• 插入長度：（200-2000）mm，或定制長度；

• 其它：表明噴涂特殊防腐材料（聚四氟）；

• 反吹系統：包括防爆電磁閥、氣嘴、三通等。

2.9.4濕度儀

濕度數據用來計算標準干煙氣排放量。

測量范圍：0-40Vol％

儀器準確度：1％

系統誤差： 2％

采樣方法：抽取式

分析方法：電容法

環境溫度限制(zui低/zui高):-25℃～55℃

流量測量采用皮托管法，皮托管流速計主要由“S"型皮托管檢測頭。取壓管保護套管、差壓變送器、反吹控制閥等部件構成。測量時將皮托管流速計探頭插入管路中，并使全壓和背壓探頭中心軸線處于過流斷面中心且與流線方向*，全壓探頭測孔正面應對來流，檢測流體總壓，并將其傳遞給差壓變送器；同時背壓探頭測孔拾取節流靜壓也將其傳遞給變送器，變送器讀取動、靜壓差值并將其轉換成相應的流速。皮托管內外表面均做了特殊處理，可有效避免煙氣腐蝕并減少粉塵粘附。反吹電磁閥主要用于臟污氣體（如煙囪排放的煙氣）測量時的系統反吹：當探頭檢測孔粘附、積淀灰塵污物時，電磁閥定時或按預定程序開啟，將壓縮空氣同時接入兩個取壓管進行吹除作業；正常測量時電磁閥則處于關斷狀態。

2.9.5儀表控制系統

電控單元主要由西門子PLC為核心控制單元，結合開關、固態繼電器、溫控器、開關電源、繼電器和接點端子組成。電控單元主要實現強電控制，控制系統中的電磁閥、采樣泵、蠕動泵的開關啟停；電控單元內置溫控器，用來控制采樣單元中采樣探頭、反吹箱儲氣罐及伴熱管單元的加熱溫度，另外，電控單元還負責為系統中央單元以及溫壓流、粉塵儀等外圍設備供電。

全系統由西門子PLC控制；在線色譜分析的信號傳輸給上位工控機，由工控機的專業軟件進行數據處理得出有機物含量；溫壓流粉塵儀等檢測單元把檢測數據傳輸也一并傳輸給工控機，由工控機的上位機軟件計算出非甲烷總烴的濃度值、標定值、排放量，然后把這些值通過數采儀傳輸給環保局，同時把這些值存檔、生成報表、傳輸給DCS。系統與DCS傳輸的方式有9針D型串口PPI協議、RJ45網口(協議商確)、Rs232 9針D型串口(協議商確)，也可以4-20mA電流信號傳輸。系統還可配置氫氣報警器，如果氫氣泄露，氫氣報警器聲光報警并且輸出報警信號給PLC，PLC立即控制控制氫氣閥，切斷氣源，保證安全。

2.9.6數據采集與處理子系統

2.9.6.1工控處理模塊

數據處理由工控機和煙氣連續監測系統軟件組成。

工控機：

尺寸：15寸液晶

操作系統：Windows XP  

4個RS232通訊端口，2個USB口。

系統數據采集率：大于 95%

與政府環境監測部門的通訊，通過有線/無線通訊網絡進行

防塵要求： IP34

環境溫度限制(zui低/zui高)： 5℃～+45℃

用電量： 0.5 kVA

2.9.6.2采集、傳輸與處理軟件

型號：ZWIN-VOCs有機物排放連續監測系統分析軟件

操作系統：Windows XP

煙氣連續監測系統軟件：

• 常規監測功能
  處理并顯示所有監測量的測量值，排放量等相關標準和規范要求的測量參數，支持文字、圖形、表格顯示以及對外輸出。

• 實時數據查詢功能
  所有污染物濃度數據、尾氣參數數據及排放總量的小時均值、日均值、月均值、年均值均可檢索、打印、顯示（支持圖形化）及報表導出，支持按時間段查詢。

• 歷史數據查詢功能：存儲15年以上監測數據

• 數據庫備份和恢復功能

• 停電記錄、校準記錄功能

• 缺失數據處理功能：按照HJ/T76-2007標準要求對缺失數據進行處理。

• 安全管理功能：具有多級安全認證功能（設置密碼進入）。

• 超標報警功能

匯集各子系統所有報價信息，顯示并輸出警告，所有報警信息存儲供后續查詢，軟件本身也可對監測參數設置獨立的報警限。為企業或環保部門采取及時、應急處理措施提供可靠依據。

• 數據傳輸

通過RS232通訊接口，按照《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》(HJ/T212-2005)等國家標準要求格式輸出數據以及各種圖文信息，同時支持GPRS/CDMA以及TCP/IP等有線、無線傳輸模式。

• 異常處理功能

具備自檢及完善的斷電自保護和死機自動恢復功能，系統異常前后不會造成數據丟失，所有故障信息存儲以備后續查詢。

2.9.7 在線色譜儀輔助氣源單元

氣源包含純凈空氣、氫氣、氮氣，提供給在線色譜。空氣、氫氣在色譜里燃燒形成氫火焰，氮氣充當載氣。

空氣由空氣發生器產生無油無水無塵的壓縮空氣，氫氣由蒸餾水經過氫氣發生器產生高純度的氫氣。

氮氣由裝有99.999%的高純氮氣提供（經過除烴后的氮氣）

3.合同執行進度

3.1文件交付

• 所提供的技術資料包括系統說明書、施工方案、相關圖紙、產品制造檢驗、現場調試驗收等。

• 對于其它未列入合同的技術資料，若是工程所必須的文件和資料，一經發現，我方將及時免費提供。

• 雙方商定符合工程需要的資料交付進度和補充資料。提供系統安裝所需要相關技術文件。

• 所有文件、圖紙上文字用中文表述，單位采用法定計量單位。

• 我方所提供的圖紙如有修改，我方均在新版中顯著明確表示并相應提供文字說明。

• 我方提交給貴方的每一批資料都應附有圖紙清單，每張資料都應注明版次，當提交新版資料時應注明修改處并說明修改原因。

• 我方應提供在監測點按照設備的全部要求，包括數量、尺寸和采樣孔的位置及硬件定位的安裝示意圖等。

• 竣工后乙方所提供的技術資料

3.2安裝與調試

雙方于交貨前2周協商安排我方專職工程師到現場安裝、調試和培訓的初步日程計劃。

在具備現場安裝條件的情況下，貴方提前一周書面通知我方。我方派有經驗的工程師到現場進行安裝及調試工作，貴方為我方提供工作中的方便。

3.2.1用戶方提供的公用工程

• 供電：220V AC 、50Hz、7KW

• 協助按照平臺、附體建設：安裝平臺的防護欄高度為1.2m，平臺的底面應使用防滑鋼板；在平臺的地步，沿著護欄的周邊焊接一條150mm寬的鋼板，以防止安裝件掉下平臺。防護欄高度為1.2m；平臺使用鋼結構支撐，并與煙道固定；在平臺一側建造上下平臺用的梯子。到達檢測口和采樣口處需要旋梯或折梯，梯寬1.2m，踏步高0.3m，護欄高1.5m。平臺建好后，在線監測儀器監測口應在平臺上方（0.3-0.5）m,驗收用采樣口在平臺上方約1.5m。扶梯和平臺的設計、安裝符合安全要求。

• 儀表空氣：（0.3-0.7）Mpa，潔凈無油壓縮空氣，露點0℃。

• 監測站房：搭建材料建議為阻燃夾心板。

3.2.2 系統安裝

3.2.2.1 開孔位置

安裝位置：煙道。

3.2.2.2 開孔尺寸

• 溫壓流一體化變送器測量孔：Ф78;

• 采樣孔一個：Ф40  ;

• 對比采樣預留孔一個：Ф90。（可以繼續使用已有的）

3.3 項目實施安全技術措施

• 嚴格按照各有關安全規定進行施工，安全措施不到位不得施工。

• 設備在運輸及安裝過程中，應做好保護工作。

• 現場用電設備、機具必須可靠接地，線纜絕緣良好。

• 現場使用電、氣焊時應配備消防器材，專人防護。

• 嚴禁將施工用電源線、電焊把線等搭掛在儀表設備或敷設由電纜的橋架上。

• 電纜校線后，應采用絕艷保護措施，嚴禁現場電纜金屬芯線裸露在外，防止現場危險電壓串入，造成對人身。設備的以外傷害。

警告：在安裝和維護時必須關閉電源，否則操作人員可能會觸電或造成系統的損壞。

3.4 培訓

根據本公司VOCs培訓規范的規定，考慮貴方的實際需求，在本期工程中，為使本項目合同設備能正常安裝、調試、運行、維護及檢修，我公司技術人員將負責對貴方人員進行計算培訓，以便貴方了解設備的特點和使用維護知識，提高使用質量，保證設備長期穩定地運行。

培訓的時間、人數、地點等具體內容zui終可由投標單位和貴方雙方商定。

3.5 系統驗收

完整的VOCs系統應在裝箱前由智易完成檢驗，這些檢驗是用于確定所有部件的合理配置和功能，以保證設備滿足或超過規范的要求。

3.5.1 供貨及質量保證

考慮到VOCs系統和它的運行，我方如下保證：

• 我方按貴方要求保證交貨，并按合同要求裝貨、打包和做標簽；我方以書面方式表明，我方熟悉安裝現場和安裝VOCs系統的目的。我方保證能使VOCs系統可靠地運行。

• 我方保證VOCs系統是全新的和優質的，設備在設計上沒有缺陷。

3.5.2 工廠檢驗

我方嚴格進行廠內各生產環境的檢驗和試驗，檢驗的范圍包括原材料和元器件的進廠，部件的加工、組裝試驗至出廠試驗；智易檢驗的結果滿足HJ/T76-2001標準的要求，如有不符之處或達不到標準要求，智易會采取措施處理直至滿足要求，同時向貴方提交不*性報告。

3.5.3 竣工驗收

VOCs系統安裝完成后，經我方調試、正常運行后，我方提供竣工驗收報告，驗收通過報告經過貴方確認后生效。

4.系統運行方案

4.1運行方法

貴方保證電源的正常供電;有巡檢人員定期巡檢，如發現異常現象，立即我方，我方在12小時內響應答復。

4.2 維護保養方法

4.2.1 日常維護

日常維護對于保持和提高ZWIN-VOCs系統的運行效率和使用壽命至關重要，ZWIN-VOCs系統由于沒有使用易磨損的運動部件和其他需要經常更換的部件，系統維護工作量相對較小。其日常維護項目主要有以下幾個方面：

• 查看工控機、儀表、溫度控制器等的讀數是否正常，是否有故障指示信號；如不正常，首先檢查工況是否變化，如工況沒有變化，對儀器進行一次標定，如還不正常，請我方的部門；

• 檢查工控機顯示的煙道流量、溫度、壓力參數是否正常，管道是否漏水，如有異常要進行檢查維護；

• 檢查氣路連接是否漏氣；

• 其它電氣、儀表、設備的維護參照通用電氣、儀表、設備維護規范進行。

4.2.2系統故障

常見的系統故障和解決辦法見下表：