CMS-6000
挥发性有机物（VOCS）排放
在线监测系统
技术方案
北京普瑞分析仪器有限公司
二〇一七年六月
目 录
一．总则... 3
二. 设计制造中执行的标准和规范... 3
三. 监测系统组成和量测目标... 4
四. 技术描述... 4
五. 系统主要设备介绍... 8
六. 主要设备清单... 11
七. 监测站房选址及建设要求... 12
八．质保期及售后服务... 14
一．总则
1.1本技术方案适用于VOCs在线监测系统 ，包括CEMS的本体及辅助设备系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2本技术方案所配备的监测设备均保证符合国家有关安全、环保等强制规范要求和现行中国或通用标准（若无相关的国内、标准，则应满足引进国或所在国国家或国外生产企业的标准）的产品。
1.3北京普瑞分析仪器有限公司提供的设备是全新的和*的，并经过运行实践已证明是*成熟可靠的产品。
二. 设计制造中执行的标准和规范
样品处理系统和分析小屋的设计、制作、安装施工，及分析仪表的选型，有关的技术文件和图纸，遵循下述标准和规范：
法规编号 | 法规名称 |
HJ/T 75－2007 | 《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》 |
HJ/T 76－2007 | 《固定污染源烟气排放连续监测技术系统技术要求和检测方法》 |
HJ/T 38-1999 | 《固定污染源排气中非甲烷总碳氢的测定》 |
JJG 1055-2009 | 《在线气相色谱仪》 |
GB 16297-1997 | 《大气污染物综合排放标准》 |
HJ 583-2010 | 《环境空气 苯系物的测定 固体吸附/热脱附-气相色谱法》 |
HJ/T 212-2005 | 《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》 |
GB/T 16157-1996 | 《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》 |
DB44/27-2001 | 《大气污染排放限值》 |
三. 监测系统组成和量测目标
3.1系统组成
系统组成包含以下部分：
- 分析系统：非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯
- 温度、压力、流量监测：根据温度、压力与流量计算排放量。
- 数据收集系统：实时显示、数据记录、历史趋势、数据报表（日报表、月报表、年报表）等。
- 查核系统：进行仪器校准和查核，验证数据有效性。
- 样品前处理系统：针对样气进行过滤除尘除水处理。
四. 系统描述
北京普瑞分析仪器有限公司所提供的CMS-6000型VOCS在线监测系统，是专门针对排污企业设计的分析设备，可同时监测VOCs总量及特征污染物如苯、甲苯及二甲苯，该产品适用于企业污染源排放口、处理工艺过程及车间等各领域。
该系统可以自动完成从样品抽取、样品传输、样品预处理、数据采集及处理、信号输出等在线分析系统的全部工作。
4.1 分析仪介绍
4.1.1 分析仪原理
系统采用气相色谱作为系统的核心监测仪器，气相色谱的应用特点如下:
- 使用场合:
- 挥发性有机化合物监测
- 应用科学*的工具
- 组分分析、定性、定量
- 被分析组分之间*分离，消除了干扰
- 使用范围极广
- 具有良好的选择性
- 具有良好的灵敏度
- 具有极宽的线性范围
- 具有极宽的量程范围
4.1.2 气相色谱的原理
样品经过采样泵的吸力，通过定量环，经由进样器将每分钟约500-800cc的Sampling gas中取 0.2~1cc，由CARRIER GAS将此微量的样品气体分别带进15米的毛细管及分离管柱，将含在其中的THC及个别 VOCs 先分离后，再送到 FID 分析并转成信号输出至计算机分析运算，将总碳氢(THC)扣除甲烷值(CH4)后即得非甲烷总碳氢化合物(NMHC)含量。检测一个样品所需的时间为 1分钟，所测得浓度以碳计。火焰离子化检测器(Flame Ionization Detector, FID)，火焰离子化检测器主要是利用火焰燃烧的方式使有机物质离子化，由于离子化后的物质形成导电的离子，可使得接收器中的电流讯号增强，形成离子流，微弱的离子流经过高阻(106-1010Ω)放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，以此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。因此该侦测器非常适合用于具CH-基的有机物。
原理示意图
4.1.4在线监测系统技术指标
在线监测系统规格表 |
检测器: | FID |
zui低检测限： | 0.050ppm(0-50ppm) |
零点漂移： | ±1% f.s |
跨度漂移： | ±1% f.s |
响应时间： | 非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯：≦9分钟 |
准确度： | ±1% f.s.或0.1ppm |
再现性 | ±1% f.s.或0.1ppm |
量测范围： | 0-50ppm，0-500ppm，0-5000ppm，0-50000ppm，0-500000ppm (以甲烷计) |
校正周期 | 每天/每周(可自定义) |
系统警报 | 仪器故障/校正故障/检测器(FID)故障 |
输出: | TCP，可供选配：4-20mA / RS232 / RS485 |
环境条件: | - 操作温度：0-45℃, 0-85% RH (无凝结) - 储放温度：-20-60℃, 0-85% RH (无凝结) |
样品温度 | 15 - 150℃, 85% RH(无凝结) |
校正周期: | 每月/每年，使用者自行设定 |
取样流速 | 0.5-1.0L/min |
取样体积 | 1cc×2或0.1cc×2 |
空气流量: | 300毫升/分钟，无油无水高纯空气，THC<0.1ppm |
燃气流量: | 30毫升/分钟，氢气，纯度>99.999%，THC<0.1ppm |
载气流量： | 30毫升/分钟，无油无水高纯空气，THC<0.1ppm |
温控系统 |
显示范围： | -99℃-999℃，LED显示 |
按钮选择显示： | *、恒温炉、FID等实际温度 |
过热保护： | 实际温度超过设定温度25℃或炉内温度超出420℃，
加热系统会自动切断 |
应用软件功能 |
即时GC色谱图显示 |
即时浓度值显示 |
检量线设定 |
即时趋势图显示 |
效率计算分析 |
报表功能 |
4.1.5 在线监测系统特点
- 多因子同时监测功能：在线同时测定总VOCs（THC）苯、甲苯、二甲苯和不同特征污染物。
- 负压进样设计: 减少污染物堆积,保证管路时时清洁。
- 模组化设计，操作界面简洁易于控制。
- 操作权限限制及密码管控功能。
- 高、低检量线自动切换功能，在校正时自动进行检量线运算。
- 具备即时/定时查核功能。
- 可根据客户需求量身定制，满足各种监测需求。
- 采用美国进口 Valco 十通注射阀，死体积小，避免样品残留污染。
- 烘箱及管路配置，避免样品残留、凝结及交叉污染等问题。
- 面侧活动板与正面拆装结构，维护保养容易。
- 配合采样模块提供定期自动查核，可进行远程查核(A阀)与近端查核(B阀)功能。
- 提供历史趋势图查询功能；以峰面积计算化合物浓度，不受到零点飘移影响。
- 数据准确可靠：系统可针对不同浓度做检量线，浓度范围可自动切换，确保监测数据在有效监测范围内。
- 实时监测治理设施效率：结合治理设施进出口的监测数据及温压流参数，系统可实自动计算总去除率以及各特征因子的去除率，为用户全面掌握排污和治理情况提供实时、直观、准确的数据，达到投资增值的效果。
4.1.6 应用领域：
该产品适用于企业污染源排放口、处理工艺过程及车间等各领域。
4.1.7 应用行业：
半导体、石化、喷涂、橡胶、家具、印刷、医药、光电、油墨、第三方监测……
在线系统图
分析系统包含以下单元：
近端查核：直接将标准气体透过采样盘进入分析系统中进行分析，并计算其标准误差，确保仪器状况，误差范围内可视当日数据有效，若超过误差范围则需进行检查校正。
远程查核：将标气透过采样盘送到采样口处，透过远程查核电磁阀将标气经由采样管送回到分析系统中，可能出现以下三种情况：
- 测得浓度与标气相同：表示采样管无问题。
- 测得浓度较标气低：表示采样管可能有漏气，有抽到大气之空气，需进行检查。
- 测得浓度较标气高：表示采样管可能有残留，需进行采样管清洁。
色谱仪测量非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯的含量。
分析系统配有分析仪标定功能，由电磁阀进行控制标气开关，通过分析软件操作，可实采样量测、近端查核、远程查核与校正等功能切换。
系统可提供现场端数据的采集、查询、展示和初步的统计、分析，判断环境质量类别和首要污染物及超标情况，自动生成统计报表，并进行报表打印、导出。各执行器的动作和传感器反馈在工控系统界面都有准确的显示。工控界面可将系统流程实时反应出来，实现仪器控制与状态显示所需的操作功能。
- 仪器输出：4-20mA模拟信号和MODBUS TCP/RS232/RS485等多种通讯传输方式，
便于数据传输至各个接收地。
- ）仪器以RS485/232、RJ45接头其中一种方式与I/O模组通讯，完成温度压力流速的数据集成。
- ）现场其他工控设备可通过4-20mA接收现场的温度压力流速讯号。
4.4装置的工作过程
样品气体经由采样泵负压抽取，流经前处理系统如伴热采样管、粉尘过滤、除水等，确保样气之洁净而不会伤害到分析系统后，再送入分析系统的样品回路中，经过一定时间的抽取，分析软件送出讯号要求分析仪进行进样分析，分析仪之十向电磁阀便会转动，让载流气体将样品气体送入分析色谱柱中，透过色谱柱对样品滞留能力的不同可将侦测目标化合物分离，之后再送入检测器进行分析。
分析完成后，软件收集其讯号并进行数据处理，将图谱量化为分析样气之积分讯号值，经过校正后之检量线换算与后端数据采集系统之温度、压力、流量计算，便可得到污染源之排放量。
数据采集系统收集一段时间浓度变化值后，计算成为分钟、小时、日、月等平均数值报表，再上传送到*，即可完成固定污染源之监测与管理。
五. 系统主要设备介绍
- 采样预处理采样单元
1）采样口预处理：安装精密的过滤器，将全部粉尘，其他杂质阻挡在过滤器之外，保证干净气体进入采样管，采样探头带有反吹系统，定时将粉尘、其他杂质吹回烟道之中，保证了采样管的畅通，保证不会有水汽，颗粒等其他杂质影响监测结果，保证不会因为预处理不好或过滤器堵塞等原因影响监测设备系统的正常运行，若有特殊工况则需进行特别评估及设计。
2）采样管：伴热管
3）取样盘：查核气体配置、近/远端查核需求于同一盘面上，包含CDA净化系统、样品除水、取样管路定时purge清洁、各气流压力调整。
4）负压泵：采用泵浦负压抽取废气，完成取样分析
5.2电加热采样管线
A、特点
采样线应由聚四氟乙烯/SUS组成。
该采样管线可设定自限温，可监控加热温度。
B、技术数据
黑色PVC/CVC防磨层
单芯、双芯、组合芯可选
电伴热带：恒功率、自限温
采样气体加热温度：65℃；80℃；120℃；150℃；180℃
伴热管线外径：OD38±2mm；OD42±2mm
功率：15～60W/M
供电电源：220VAC 50Hz
采样管可耐各种酸、碱介质腐蚀，耐压强度1.0Mpa不泄漏
采样管可在＜200℃温度下长期工作
复合管的zui小曲率半径0.5m
zui小固定距离：垂直方向2m，水平方向4m
5.3数据采集与处理单元
资料获取：可取得分析仪、外部温度讯号、外部流量讯号…等
资料显示：具内部计算器，达到数据的换算与显示，也可另储存成操作报表
资料传输：具modbus TCP/4-20 mA/DO等传输工具，供搭配选用
分析软件操作画面
监测软件界面展示
VOCs监测程序分析界面
实时数据页面由实时数据显示、VOCs小时浓度趋势图两个部分组成。
实时数据显示用于显示实时的采集信息，包括数据采集时间，分析气体进样时间，各个因子实时采集浓度
VOCs实时采集浓度分析界面
VOCs小时浓度趋势图用来显示近24小时内的所监测的污染物小时浓度变化趋势，通过该曲线，可以直观了解近期的污染情况。
VOCs浓度变化实时曲线图
用列表的形式将所查数据信息全部显示出来，并可以以Excel格式导出。
VOCs数据查询页面
层析图
六. 主要设备清单
| Item
项目 | Name
名称 | Description 产品描述 | Qty
数量 |
必选项 | 1 | VOC分析仪 | 可用于分析NMHC及三苯，单通道 | 1 |
2 | 采样盘 | 单通道采样盘,A阀仪器自动查核（远端),B阀仪器手动查核（近端）
自动除水+粉尘过滤器 | 1 |
3 | CEMS接线箱 | 外部温压流讯号输入或是所有的警报输出的配置均规划在此盘体 | 1 |
4 | DAS数据收集系统 | 讯号搜集输出、温压流讯号搜集输出，以及需分析结果计算 | 1 |
5 | 19寸标准机柜 | 仪表集成外箱 | 1 |
选配项 （可自购） | 6 | 温压流一体机 | 温度测量；压力测量；流量测量 | 1 |
7 | H2产生机 | 氢气产生机 | 1 |
8 | 采样管 | 取样管线（铁氟龙,3/8",内外抛光）信号线，电源线,伴热管 | 1 |
9 | CH4标准气体 | 高浓度一瓶，中浓度一瓶.含调压阀 | 1 |
10 | 三苯标准气体 | 高浓度一瓶，中浓度一瓶.三苯钢瓶+调压阀 | 1 |
11 | 零级空气产生机 | PN:EV-DPA,Oil/water Free air,2Kg/cm2,THC<0.1ppm,包含空压机 | 1 |
12 | 采样泵 | AC:220V | 1 |
七. 监测站房选址及建设要求
7.1 监测站房的要求
1、新建站房房顶应为平面结构，坡度不大于 10°，房顶安装防护栏，防护栏高度不低于 1.2m，并预留采样总管安装孔。站房室内使用面积应不小于 15平方米。监测站房应做到专室。
2、监测站房应配备通往房顶的 Z 字型梯或旋梯，房顶承重要求大于等于 250kg/m2
3、站房室内地面到天花板高度应不小于 2.5 m，且距房顶平台高度不大于 5m。
4、站房应有防水、防潮、隔热、保温措施，一般站房内地面应离地表（或建筑房顶）有 25cm 以上的距离。
5、站房应有防雷和防电磁干扰的设施，防雷接地装置的选材和安装应参照 YD 5098的相关要求。
6、站房为无窗或双层密封窗结构，有条件时，门与仪器房之间可设有缓冲间，以保持站房内温湿度恒定，防止将灰尘和泥土带入站房内。
7、采样装置抽气风机排气口和监测仪器排气口的位置，应设置在靠近站房下部的墙壁上，排气口离站房内地面的距离应在 20cm 以上。
8、在已有建筑物屋顶上建立站房时，应首先核实该建筑物的承重能力。
9、监测站房如采用彩钢夹芯板搭建，应符合相关临时性建（构）筑物设计和建造要求。
10、监测站房如采用彩钢夹芯板搭建，应符合相关临时性建（构）筑物设计和建造要求。
11、监测站房的设置应避免对企业安全生产和环境造成影响。
12、站房内环境条件：
（1）温度：（15～35）℃；
（2） 相对湿度：≤85%
（3） 大 气 压：（80～106）kPa。
7.2 站房供电
1、站房供电系统应配有电源过压、过载保护装置，电源电压波动不超过 AC（220±22）V，频率波动不超过（50±1）Hz。
2、站房应采用三相五线供电，入室处装有配电箱，配电箱内连接入室引线应分别装有三个单相 1 空气开关作为三相电源的总开关，分相使用。
3、站房灯具安装以保证操作人员工作时有足够的亮度为原则，开关位置应方便使用。
4、站房应依照电工规范中的要求制作保护地线，用于机柜、仪器外壳等的接地保护，接地电阻应小于 4Ω。
5、站房的线路要求走线美观，布线应加装线槽。
7.3站房地坪建设
为了监测站房能有一个稳固的基础，在搭建彩钢板站房前需修建站房的地坪。
站房地坪修建要求：
- 用混凝土浇注；
- 平台大小：长4500mm×宽3000mm，13.5m2。高度视地基牢固程度而定，一般不低于250mm，平台离四周地面高度50-100mm，以防雨水渗漏。
- 地面喷漆。
对于平整牢固的地基（如水泥地面），可以不用修建地坪，但站房地面应用水泥砖块加防滑瓷砖修葺，使站房内地面高于站房外地面，以防雨水渗漏。
7.4 避雷措施、防火等的防护设施
①、电源防雷模块，仪器供电电源增加电源防雷模块，防止雷击或工业噪声等因素产生的感应过电压、过电流现象和其它瞬间浪涌电压对系统或设备造成*性损坏或瞬间中断等危害。
②、接地装置，接地体采用垂直敷设一根角钢（长1.2m、宽40mm、厚4mm）。接地体通过一根扁钢引至仪表机柜旁，连接处用10mm镀锌螺栓压接，扁钢长1.5m,厚4mm,截面100mm2。接地线用绝缘铜导线（2.5mm），接地体与仪器通过接线排间接相连。若企业站房附件有企业的接地装置（如地网），可使用企业的接地装置作为站房的接地装置。
为防止意外火灾情况，站房配置一个便携式二氧化碳灭火器。
7.5 温度调控
每个站房配置一台1P冷暖空调进行室内温度调控。
7.6通风
每个站房均配置了通风口并安装排气扇便于站房内通风换气。
7.7 其它要求
根据现场情况配合开孔以便接入信号线、电源线、采样管及连接钢瓶管路，完成安装后须对开孔进行乳胶密封处理。
站房示意图
八．质保期及售后服务
8.1项目技术材料准备
- 提供仪器说明书；
- 提供主要仪器中文操作指南；
- 项目系统装配图；
- 所有仪器的出厂检验报告；
- 标准气体的出厂检验报告；
- 项目安装调试单；
- 项目验收单；
- 服务维修单；
8.2安装调试及试运行
- 本公司提供免费技术交流、送货上门、安装调试、试运行、现场培训等服务。
- 提供货物安装所需的材料及技术数据以及组装/维修所需工具。
- 在接到客户要求开始安装的通知后，本公司立即安排合适的人员到现场进行安装和调试。
- 本公司派出的安装指导人员具备相关的专业知识、技术水准、相应资质和能力，熟悉本项目所述货物的规格、技术指标及安装工艺，有足够能力安装和指导、调试本项目的货物并使之达到标准要求；
- 本项目安装调试计划表
天数 | 内容 |
*天 | 开箱清点货物。仪器上柜，所有仪器进行气路连接，仪器通电，开机预热 |
第二天 | 仪器运行观察及完成数据与数据采集仪并网和测试，完成仪器的初步校准工作。对分析仪器进行全面测试，并进行联机调试。 |
第三天 | 机动调节完善各个部分，完成所有调试数据，开始进行现场培训工作。 |
第四天 | 现场培训工作 |
第五天 | 现场培训工作 |
8.3培训计划
培训目的：
－能够进行较好的周维护，并做好周维护记录。
－能够进行仪器性能检查，发现出现的问题。
－能够操作仪器和数据采集系统，并且能分析数据的有效性。
－能够对仪器进行校准检查。
－能够进行简单仪器设备维护。
培训方式：现场培训
参加人数：不限；
培训地点：安装现场；
时间：在安装调试时同时进行，为期1～3天；
内容：仪器的操作和维护。
本公司负责对培训工作进行考核总结，内容包括：1. 参加人员名单，课程表，所用教材，考试试卷及总体印象，独立操作能力及常见故障解决能力。2. 考勤情况，考核成绩登记及分析；3. 对于未合格情况，本公司负责单独辅导培训，直到成绩合格为止。
培训内容
培训时间 | 内容 | 参加人员 | 主讲人 |
*天 | 1：现场电、气、信号走线说明和讲解。准备培训材料：PPT；站房布局图；系统装配图 2：各分析仪器工作原理和部件、选装件讲解；仪器开关机操作以及色谱软件进行远程连接； 3：讲解仪器标准的模拟输出和RS232、网口通讯方法操作和注意事项。 4. 仪器性能参数讲解； 5. 仪器诊断功能使用讲解；准备培训材料：PPT；软件 | 维护人员 | 项目工程师 |
第二天 | 1：讲解仪器手动和自动校准仪器操作方法； 2：讲解仪器质量控制。 3.让客户技术人员各台仪器重要功能操作实践；疑问解答，如模拟信号修正；流量校准； 4. 让客户技术人员对各台仪器进行校准操作实践，疑问解答。准备培训材料：PPT；说明书 | 维护人员 | 产品工程师 |
第三天 | 1：针对通常性故障，指导如何回馈问题，如何诊断问题。如:流量、压力、温度等方面。 2：色谱软件和采集软件操作实践（远程浏览下载监测数据；功能性介绍；操作指导） 3：发生器日常维护和故障排除。 | 维护人员 | 产品工程师 软件工程师 |
