CMS-6000
揮發性有機物（VOCS）排放
在線監測系統
技術方案
北京普瑞分析儀器有限公司
二〇一七年六月
目 錄
一．總則... 3
二. 設計制造中執行的標準和規范... 3
三. 監測系統組成和量測目標... 4
四. 技術描述... 4
五. 系統主要設備介紹... 8
六. 主要設備清單... 11
七. 監測站房選址及建設要求... 12
八．質保期及售后服務... 14
一．總則
1.1本技術方案適用于VOCs在線監測系統 ，包括CEMS的本體及輔助設備系統的功能設計、結構、性能、安裝和試驗等方面的技術要求。
1.2本技術方案所配備的監測設備均保證符合國家有關安全、環保等強制規范要求和現行中國或通用標準（若無相關的國內、標準，則應滿足引進國或所在國國家或國外生產企業的標準）的產品。
1.3北京普瑞分析儀器有限公司提供的設備是全新的和*的，并經過運行實踐已證明是*成熟可靠的產品。
二. 設計制造中執行的標準和規范
樣品處理系統和分析小屋的設計、制作、安裝施工，及分析儀表的選型，有關的技術文件和圖紙，遵循下述標準和規范：
法規編號 | 法規名稱 |
HJ/T 75－2007 | 《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》 |
HJ/T 76－2007 | 《固定污染源煙氣排放連續監測技術系統技術要求和檢測方法》 |
HJ/T 38-1999 | 《固定污染源排氣中非甲烷總碳氫的測定》 |
JJG 1055-2009 | 《在線氣相色譜儀》 |
GB 16297-1997 | 《大氣污染物綜合排放標準》 |
HJ 583-2010 | 《環境空氣 苯系物的測定 固體吸附/熱脫附-氣相色譜法》 |
HJ/T 212-2005 | 《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》 |
GB/T 16157-1996 | 《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》 |
DB44/27-2001 | 《大氣污染排放限值》 |
三. 監測系統組成和量測目標
3.1系統組成
系統組成包含以下部分：
- 分析系統：非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯
- 溫度、壓力、流量監測：根據溫度、壓力與流量計算排放量。
- 數據收集系統：實時顯示、數據記錄、歷史趨勢、數據報表（日報表、月報表、年報表）等。
- 查核系統：進行儀器校準和查核，驗證數據有效性。
- 樣品前處理系統：針對樣氣進行過濾除塵除水處理。
四. 系統描述
北京普瑞分析儀器有限公司所提供的CMS-6000型VOCS在線監測系統，是專門針對排污企業設計的分析設備，可同時監測VOCs總量及特征污染物如苯、甲苯及二甲苯，該產品適用于企業污染源排放口、處理工藝過程及車間等各領域。
該系統可以自動完成從樣品抽取、樣品傳輸、樣品預處理、數據采集及處理、信號輸出等在線分析系統的全部工作。
4.1 分析儀介紹
4.1.1 分析儀原理
系統采用氣相色譜作為系統的核心監測儀器，氣相色譜的應用特點如下:
- 使用場合:
- 揮發性有機化合物監測
- 應用科學*的工具
- 組分分析、定性、定量
- 被分析組分之間*分離，消除了干擾
- 使用范圍極廣
- 具有良好的選擇性
- 具有良好的靈敏度
- 具有極寬的線性范圍
- 具有極寬的量程范圍
4.1.2 氣相色譜的原理
樣品經過采樣泵的吸力，通過定量環，經由進樣器將每分鐘約500-800cc的Sampling gas中取 0.2~1cc，由CARRIER GAS將此微量的樣品氣體分別帶進15米的毛細管及分離管柱，將含在其中的THC及個別 VOCs 先分離后，再送到 FID 分析并轉成信號輸出至計算機分析運算，將總碳氫(THC)扣除甲烷值(CH4)后即得非甲烷總碳氫化合物(NMHC)含量。檢測一個樣品所需的時間為 1分鐘，所測得濃度以碳計。火焰離子化檢測器(Flame Ionization Detector, FID)，火焰離子化檢測器主要是利用火焰燃燒的方式使有機物質離子化，由于離子化后的物質形成導電的離子，可使得接收器中的電流訊號增強，形成離子流，微弱的離子流經過高阻(106-1010Ω)放大，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號，以此可以根據信號的大小對有機物進行定量分析。因此該偵測器非常適合用于具CH-基的有機物。
原理示意圖
4.1.4在線監測系統技術指標
在線監測系統規格表 |
檢測器: | FID |
zui低檢測限： | 0.050ppm(0-50ppm) |
零點漂移： | ±1% f.s |
跨度漂移： | ±1% f.s |
響應時間： | 非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯：≦9分鐘 |
準確度： | ±1% f.s.或0.1ppm |
再現性 | ±1% f.s.或0.1ppm |
量測范圍： | 0-50ppm，0-500ppm，0-5000ppm，0-50000ppm，0-500000ppm (以甲烷計) |
校正周期 | 每天/每周(可自定義) |
系統警報 | 儀器故障/校正故障/檢測器(FID)故障 |
輸出: | TCP，可供選配：4-20mA / RS232 / RS485 |
環境條件: | - 操作溫度：0-45℃, 0-85% RH (無凝結) - 儲放溫度：-20-60℃, 0-85% RH (無凝結) |
樣品溫度 | 15 - 150℃, 85% RH(無凝結) |
校正周期: | 每月/每年，使用者自行設定 |
取樣流速 | 0.5-1.0L/min |
取樣體積 | 1cc×2或0.1cc×2 |
空氣流量: | 300毫升/分鐘，無油無水高純空氣，THC<0.1ppm |
燃氣流量: | 30毫升/分鐘，氫氣，純度>99.999%，THC<0.1ppm |
載氣流量： | 30毫升/分鐘，無油無水高純空氣，THC<0.1ppm |
溫控系統 |
顯示范圍： | -99℃-999℃，LED顯示 |
按鈕選擇顯示： | *、恒溫爐、FID等實際溫度 |
過熱保護： | 實際溫度超過設定溫度25℃或爐內溫度超出420℃，
加熱系統會自動切斷 |
應用軟件功能 |
即時GC色譜圖顯示 |
即時濃度值顯示 |
檢量線設定 |
即時趨勢圖顯示 |
效率計算分析 |
報表功能 |
4.1.5 在線監測系統特點
- 多因子同時監測功能：在線同時測定總VOCs（THC）苯、甲苯、二甲苯和不同特征污染物。
- 負壓進樣設計: 減少污染物堆積,保證管路時時清潔。
- 模組化設計，操作界面簡潔易于控制。
- 操作權限限制及密碼管控功能。
- 高、低檢量線自動切換功能，在校正時自動進行檢量線運算。
- 具備即時/定時查核功能。
- 可根據客戶需求量身定制，滿足各種監測需求。
- 采用美國進口 Valco 十通注射閥，死體積小，避免樣品殘留污染。
- 烘箱及管路配置，避免樣品殘留、凝結及交叉污染等問題。
- 面側活動板與正面拆裝結構，維護保養容易。
- 配合采樣模塊提供定期自動查核，可進行遠程查核(A閥)與近端查核(B閥)功能。
- 提供歷史趨勢圖查詢功能；以峰面積計算化合物濃度，不受到零點飄移影響。
- 數據準確可靠：系統可針對不同濃度做檢量線，濃度范圍可自動切換，確保監測數據在有效監測范圍內。
- 實時監測治理設施效率：結合治理設施進出口的監測數據及溫壓流參數，系統可實自動計算總去除率以及各特征因子的去除率，為用戶全面掌握排污和治理情況提供實時、直觀、準確的數據，達到投資增值的效果。
4.1.6 應用領域：
該產品適用于企業污染源排放口、處理工藝過程及車間等各領域。
4.1.7 應用行業：
半導體、石化、噴涂、橡膠、家具、印刷、醫藥、光電、油墨、第三方監測……
在線系統圖
分析系統包含以下單元：
近端查核：直接將標準氣體透過采樣盤進入分析系統中進行分析，并計算其標準誤差，確保儀器狀況，誤差范圍內可視當日數據有效，若超過誤差范圍則需進行檢查校正。
遠程查核：將標氣透過采樣盤送到采樣口處，透過遠程查核電磁閥將標氣經由采樣管送回到分析系統中，可能出現以下三種情況：
- 測得濃度與標氣相同：表示采樣管無問題。
- 測得濃度較標氣低：表示采樣管可能有漏氣，有抽到大氣之空氣，需進行檢查。
- 測得濃度較標氣高：表示采樣管可能有殘留，需進行采樣管清潔。
色譜儀測量非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯的含量。
分析系統配有分析儀標定功能，由電磁閥進行控制標氣開關，通過分析軟件操作，可實采樣量測、近端查核、遠程查核與校正等功能切換。
系統可提供現場端數據的采集、查詢、展示和初步的統計、分析，判斷環境質量類別和首要污染物及超標情況，自動生成統計報表，并進行報表打印、導出。各執行器的動作和傳感器反饋在工控系統界面都有準確的顯示。工控界面可將系統流程實時反應出來，實現儀器控制與狀態顯示所需的操作功能。
- 儀器輸出：4-20mA模擬信號和MODBUS TCP/RS232/RS485等多種通訊傳輸方式，
便于數據傳輸至各個接收地。
- ）儀器以RS485/232、RJ45接頭其中一種方式與I/O模組通訊，完成溫度壓力流速的數據集成。
- ）現場其他工控設備可通過4-20mA接收現場的溫度壓力流速訊號。
4.4裝置的工作過程
樣品氣體經由采樣泵負壓抽取，流經前處理系統如伴熱采樣管、粉塵過濾、除水等，確保樣氣之潔凈而不會傷害到分析系統后，再送入分析系統的樣品回路中，經過一定時間的抽取，分析軟件送出訊號要求分析儀進行進樣分析，分析儀之十向電磁閥便會轉動，讓載流氣體將樣品氣體送入分析色譜柱中，透過色譜柱對樣品滯留能力的不同可將偵測目標化合物分離，之后再送入檢測器進行分析。
分析完成后，軟件收集其訊號并進行數據處理，將圖譜量化為分析樣氣之積分訊號值，經過校正后之檢量線換算與后端數據采集系統之溫度、壓力、流量計算，便可得到污染源之排放量。
數據采集系統收集一段時間濃度變化值后，計算成為分鐘、小時、日、月等平均數值報表，再上傳送到*，即可完成固定污染源之監測與管理。
五. 系統主要設備介紹
- 采樣預處理采樣單元
1）采樣口預處理：安裝精密的過濾器，將全部粉塵，其他雜質阻擋在過濾器之外，保證干凈氣體進入采樣管，采樣探頭帶有反吹系統，定時將粉塵、其他雜質吹回煙道之中，保證了采樣管的暢通，保證不會有水汽，顆粒等其他雜質影響監測結果，保證不會因為預處理不好或過濾器堵塞等原因影響監測設備系統的正常運行，若有特殊工況則需進行特別評估及設計。
2）采樣管：伴熱管
3）取樣盤：查核氣體配置、近/遠端查核需求于同一盤面上，包含CDA凈化系統、樣品除水、取樣管路定時purge清潔、各氣流壓力調整。
4）負壓泵：采用泵浦負壓抽取廢氣，完成取樣分析
5.2電加熱采樣管線
A、特點
采樣線應由聚四氟乙烯/SUS組成。
該采樣管線可設定自限溫，可監控加熱溫度。
B、技術數據
黑色PVC/CVC防磨層
單芯、雙芯、組合芯可選
電伴熱帶：恒功率、自限溫
采樣氣體加熱溫度：65℃；80℃；120℃；150℃；180℃
伴熱管線外徑：OD38±2mm；OD42±2mm
功率：15～60W/M
供電電源：220VAC 50Hz
采樣管可耐各種酸、堿介質腐蝕，耐壓強度1.0Mpa不泄漏
采樣管可在＜200℃溫度下長期工作
復合管的zui小曲率半徑0.5m
zui小固定距離：垂直方向2m，水平方向4m
5.3數據采集與處理單元
資料獲取：可取得分析儀、外部溫度訊號、外部流量訊號…等
資料顯示：具內部計算器，達到數據的換算與顯示，也可另儲存成操作報表
資料傳輸：具modbus TCP/4-20 mA/DO等傳輸工具，供搭配選用
分析軟件操作畫面
監測軟件界面展示
VOCs監測程序分析界面
實時數據頁面由實時數據顯示、VOCs小時濃度趨勢圖兩個部分組成。
實時數據顯示用于顯示實時的采集信息，包括數據采集時間，分析氣體進樣時間，各個因子實時采集濃度
VOCs實時采集濃度分析界面
VOCs小時濃度趨勢圖用來顯示近24小時內的所監測的污染物小時濃度變化趨勢，通過該曲線，可以直觀了解近期的污染情況。
VOCs濃度變化實時曲線圖
用列表的形式將所查數據信息全部顯示出來，并可以以Excel格式導出。
VOCs數據查詢頁面
層析圖
六. 主要設備清單
| Item
項目 | Name
名稱 | Description 產品描述 | Qty
數量 |
必選項 | 1 | VOC分析儀 | 可用于分析NMHC及三苯，單通道 | 1 |
2 | 采樣盤 | 單通道采樣盤,A閥儀器自動查核（遠端),B閥儀器手動查核（近端）
自動除水+粉塵過濾器 | 1 |
3 | CEMS接線箱 | 外部溫壓流訊號輸入或是所有的警報輸出的配置均規劃在此盤體 | 1 |
4 | DAS數據收集系統 | 訊號搜集輸出、溫壓流訊號搜集輸出，以及需分析結果計算 | 1 |
5 | 19寸標準機柜 | 儀表集成外箱 | 1 |
選配項 （可自購） | 6 | 溫壓流一體機 | 溫度測量；壓力測量；流量測量 | 1 |
7 | H2產生機 | 氫氣產生機 | 1 |
8 | 采樣管 | 取樣管線（鐵氟龍,3/8",內外拋光）信號線，電源線,伴熱管 | 1 |
9 | CH4標準氣體 | 高濃度一瓶，中濃度一瓶.含調壓閥 | 1 |
10 | 三苯標準氣體 | 高濃度一瓶，中濃度一瓶.三苯鋼瓶+調壓閥 | 1 |
11 | 零級空氣產生機 | PN:EV-DPA,Oil/water Free air,2Kg/cm2,THC<0.1ppm,包含空壓機 | 1 |
12 | 采樣泵 | AC:220V | 1 |
七. 監測站房選址及建設要求
7.1 監測站房的要求
1、新建站房房頂應為平面結構，坡度不大于 10°，房頂安裝防護欄，防護欄高度不低于 1.2m，并預留采樣總管安裝孔。站房室內使用面積應不小于 15平方米。監測站房應做到專室。
2、監測站房應配備通往房頂的 Z 字型梯或旋梯，房頂承重要求大于等于 250kg/m2
3、站房室內地面到天花板高度應不小于 2.5 m，且距房頂平臺高度不大于 5m。
4、站房應有防水、防潮、隔熱、保溫措施，一般站房內地面應離地表（或建筑房頂）有 25cm 以上的距離。
5、站房應有防雷和防電磁干擾的設施，防雷接地裝置的選材和安裝應參照 YD 5098的相關要求。
6、站房為無窗或雙層密封窗結構，有條件時，門與儀器房之間可設有緩沖間，以保持站房內溫濕度恒定，防止將灰塵和泥土帶入站房內。
7、采樣裝置抽氣風機排氣口和監測儀器排氣口的位置，應設置在靠近站房下部的墻壁上，排氣口離站房內地面的距離應在 20cm 以上。
8、在已有建筑物屋頂上建立站房時，應首先核實該建筑物的承重能力。
9、監測站房如采用彩鋼夾芯板搭建，應符合相關臨時性建（構）筑物設計和建造要求。
10、監測站房如采用彩鋼夾芯板搭建，應符合相關臨時性建（構）筑物設計和建造要求。
11、監測站房的設置應避免對企業安全生產和環境造成影響。
12、站房內環境條件：
（1）溫度：（15～35）℃；
（2） 相對濕度：≤85%
（3） 大 氣 壓：（80～106）kPa。
7.2 站房供電
1、站房供電系統應配有電源過壓、過載保護裝置，電源電壓波動不超過 AC（220±22）V，頻率波動不超過（50±1）Hz。
2、站房應采用三相五線供電，入室處裝有配電箱，配電箱內連接入室引線應分別裝有三個單相 1 空氣開關作為三相電源的總開關，分相使用。
3、站房燈具安裝以保證操作人員工作時有足夠的亮度為原則，開關位置應方便使用。
4、站房應依照電工規范中的要求制作保護地線，用于機柜、儀器外殼等的接地保護，接地電阻應小于 4?。
5、站房的線路要求走線美觀，布線應加裝線槽。
7.3站房地坪建設
為了監測站房能有一個穩固的基礎，在搭建彩鋼板站房前需修建站房的地坪。
站房地坪修建要求：
- 用混凝土澆注；
- 平臺大小：長4500mm×寬3000mm，13.5m2。高度視地基牢固程度而定，一般不低于250mm，平臺離四周地面高度50-100mm，以防雨水滲漏。
- 地面噴漆。
對于平整牢固的地基（如水泥地面），可以不用修建地坪，但站房地面應用水泥磚塊加防滑瓷磚修葺，使站房內地面高于站房外地面，以防雨水滲漏。
7.4 避雷措施、防火等的防護設施
①、電源防雷模塊，儀器供電電源增加電源防雷模塊，防止雷擊或工業噪聲等因素產生的感應過電壓、過電流現象和其它瞬間浪涌電壓對系統或設備造成*性損壞或瞬間中斷等危害。
②、接地裝置，接地體采用垂直敷設一根角鋼（長1.2m、寬40mm、厚4mm）。接地體通過一根扁鋼引至儀表機柜旁，連接處用10mm鍍鋅螺栓壓接，扁鋼長1.5m,厚4mm,截面100mm2。接地線用絕緣銅導線（2.5mm），接地體與儀器通過接線排間接相連。若企業站房附件有企業的接地裝置（如地網），可使用企業的接地裝置作為站房的接地裝置。
為防止意外火災情況，站房配置一個便攜式二氧化碳滅火器。
7.5 溫度調控
每個站房配置一臺1P冷暖空調進行室內溫度調控。
7.6通風
每個站房均配置了通風口并安裝排氣扇便于站房內通風換氣。
7.7 其它要求
根據現場情況配合開孔以便接入信號線、電源線、采樣管及連接鋼瓶管路，完成安裝后須對開孔進行乳膠密封處理。
站房示意圖
八．質保期及售后服務
8.1項目技術材料準備
- 提供儀器說明書；
- 提供主要儀器中文操作指南；
- 項目系統裝配圖；
- 所有儀器的出廠檢驗報告；
- 標準氣體的出廠檢驗報告；
- 項目安裝調試單；
- 項目驗收單；
- 服務維修單；
8.2安裝調試及試運行
- 本公司提供免費技術交流、送貨上門、安裝調試、試運行、現場培訓等服務。
- 提供貨物安裝所需的材料及技術數據以及組裝/維修所需工具。
- 在接到客戶要求開始安裝的通知后，本公司立即安排合適的人員到現場進行安裝和調試。
- 本公司派出的安裝指導人員具備相關的專業知識、技術水準、相應資質和能力，熟悉本項目所述貨物的規格、技術指標及安裝工藝，有足夠能力安裝和指導、調試本項目的貨物并使之達到標準要求；
- 本項目安裝調試計劃表
天數 | 內容 |
*天 | 開箱清點貨物。儀器上柜，所有儀器進行氣路連接，儀器通電，開機預熱 |
第二天 | 儀器運行觀察及完成數據與數據采集儀并網和測試，完成儀器的初步校準工作。對分析儀器進行全面測試，并進行聯機調試。 |
第三天 | 機動調節完善各個部分，完成所有調試數據，開始進行現場培訓工作。 |
第四天 | 現場培訓工作 |
第五天 | 現場培訓工作 |
8.3培訓計劃
培訓目的：
－能夠進行較好的周維護，并做好周維護記錄。
－能夠進行儀器性能檢查，發現出現的問題。
－能夠操作儀器和數據采集系統，并且能分析數據的有效性。
－能夠對儀器進行校準檢查。
－能夠進行簡單儀器設備維護。
培訓方式：現場培訓
參加人數：不限；
培訓地點：安裝現場；
時間：在安裝調試時同時進行，為期1～3天；
內容：儀器的操作和維護。
本公司負責對培訓工作進行考核總結，內容包括：1. 參加人員名單，課程表，所用教材，考試試卷及總體印象，獨立操作能力及常見故障解決能力。2. 考勤情況，考核成績登記及分析；3. 對于未合格情況，本公司負責單獨輔導培訓，直到成績合格為止。
培訓內容
培訓時間 | 內容 | 參加人員 | 主講人 |
*天 | 1：現場電、氣、信號走線說明和講解。準備培訓材料：PPT；站房布局圖；系統裝配圖 2：各分析儀器工作原理和部件、選裝件講解；儀器開關機操作以及色譜軟件進行遠程連接； 3：講解儀器標準的模擬輸出和RS232、網口通訊方法操作和注意事項。 4. 儀器性能參數講解； 5. 儀器診斷功能使用講解；準備培訓材料：PPT；軟件 | 維護人員 | 項目工程師 |
第二天 | 1：講解儀器手動和自動校準儀器操作方法； 2：講解儀器質量控制。 3.讓客戶技術人員各臺儀器重要功能操作實踐；疑問解答，如模擬信號修正；流量校準； 4. 讓客戶技術人員對各臺儀器進行校準操作實踐，疑問解答。準備培訓材料：PPT；說明書 | 維護人員 | 產品工程師 |
第三天 | 1：針對通常性故障，指導如何回饋問題，如何診斷問題。如:流量、壓力、溫度等方面。 2：色譜軟件和采集軟件操作實踐（遠程瀏覽下載監測數據；功能性介紹；操作指導） 3：發生器日常維護和故障排除。 | 維護人員 | 產品工程師 軟件工程師 |
