易控?zé)煔膺B續(xù)監(jiān)測CEMS系統(tǒng)的應(yīng)用
1.項目簡介
隨著我國改革開放進程的不斷深入和發(fā)展,環(huán)境問題已成為人們熱切關(guān)注的重點問題,隨著大氣質(zhì)量的不斷惡化、水環(huán)境的不斷污染、生態(tài)環(huán)境的不斷破壞,使被污染的環(huán)境日益威脅著人類的生存和發(fā)展。我國能源的70%來源于燃煤,燃煤燃燒時釋放的顆粒物、氮氧化物、二氧化硫構(gòu)成了污染大氣環(huán)境的首要污染物。為了改善大氣環(huán)境的質(zhì)量,國家對污染物的排放逐步實施了總量控制的方針,并嚴(yán)格執(zhí)行大氣污染物排放許可證制度,為此,國家環(huán)??偩窒嗬^出臺了一系列的法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),以強化對大氣環(huán)境污染狀況的監(jiān)督和管理。
煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)就是根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)工藝控制的要求而設(shè)計、生產(chǎn)的,是為保證工藝系統(tǒng)的安全運行和對氣體排放濃度監(jiān)測而專門設(shè)計的監(jiān)控裝置,節(jié)能、環(huán)保、安全。CEMS廣泛應(yīng)用于火電廠、水泥廠,化工廠,工業(yè)窯爐、垃圾焚燒,有煙氣排放的設(shè)施等,對排放物SO2、NO、CO、CO2、O2, CH4, HCL、等有毒有害氣體及塵埃進行實時的監(jiān)測,并且對流量,壓力,溫度,濕度等進行定量分析,通過易控(INSPEC)組態(tài)軟件進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理,分析并實時的與當(dāng)?shù)丨h(huán)保局聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)環(huán)保局集散式的監(jiān)控每個排污點的詳細現(xiàn)場情況。CEMS系統(tǒng)可以大大降低工業(yè)廢氣對大氣的污染,為我們的生活創(chuàng)造更好的生存條件!
2.系統(tǒng)構(gòu)成
整套系統(tǒng)包括探頭取樣系統(tǒng)、樣氣預(yù)處理系統(tǒng)、校準(zhǔn)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng),氣體分析儀,DAS系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集和分析),GPRS遠程通訊系統(tǒng)。系統(tǒng)拓撲圖如下:
系統(tǒng)示意圖
煙氣成分連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)工作原理,如圖2 所示系統(tǒng)的基本組成
系統(tǒng)基本組成
系統(tǒng)組成
CEMS成套系統(tǒng)由柜內(nèi)和柜外兩大部分組成。分析柜安裝在室內(nèi),柜外部分的電加熱自動控溫取樣探頭,安裝在煙道上。系統(tǒng)加熱探頭抽取樣氣,經(jīng)探頭內(nèi)置過濾器過濾大量煙塵。其加熱溫度不低于145℃,以防止冷凝。
預(yù)處理單元:包括壓縮機除濕器、耐腐抽氣泵、氣溶膠過濾器、反吹單元等。用于完成樣氣的凈化、除塵、除濕。標(biāo)準(zhǔn)氣從預(yù)處理前端通入,經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng),這樣使樣氣和標(biāo)準(zhǔn)氣以同樣條件進入分析儀器,減少系統(tǒng)誤差。 氣體取樣設(shè)備在機柜內(nèi),樣氣首先經(jīng)過制冷室除濕,然后進入第二個有固定露點的冷凝器,穿過氣溶膠過濾器分離硫酸,通過濕度報警精細過濾器并檢測冷凝器的故障,產(chǎn)生的輔助信號進入分析儀故障信號切斷抽氣泵。故障排除后泵自啟動。氣體分析儀能夠同時有選擇地測量多種組分的氣體。系統(tǒng)可連續(xù)工作,正常情況下無須維護。 分析單元:多組份紅外分析儀測量NOx 、CO、CO2 、 SO2和O2,分析儀提供自動標(biāo)定功能 ,由于它極其穩(wěn)定可靠、重復(fù)性、開發(fā)了新的數(shù)學(xué)模型,該儀器具有一點校準(zhǔn)功能。用零氣對儀器進行校準(zhǔn),可省去標(biāo)準(zhǔn)氣。各參數(shù)通道相互獨立,穩(wěn)定可靠。智能化程度高,和樣氣接觸的紅外氣室可拆卸清洗,極大地降低了維護成本。 控制單元:PLC是CEMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制單元。與常規(guī)的控制方式不同,PLC提供了更為豐富的功能和更高的可靠性、擴展能力。在CEMS系統(tǒng)中, PLC提供了各種模擬量數(shù)字量的輸入輸出信號,并通過軟件進行深度處理,其功能主要包括:
自動控制煙氣抽取,并自動為分析儀提供分析樣氣;
執(zhí)行分析儀的零點和滿量程校準(zhǔn);
自動反吹和冷凝排放;
顯示CEMS系統(tǒng)狀態(tài)(采樣/校零/???反吹);
報警、計算、定義、擴展;
與DAS系統(tǒng)通訊;
多點測量時,控制氣路切換、采樣排序和采樣周期。
PLC提供了24小時的記錄接口系統(tǒng),可以將加工過的數(shù)據(jù)傳輸給DAS,其控制指令通過DAS激活。PLC實現(xiàn)了分析系統(tǒng)智能化控制。系統(tǒng)內(nèi)通常設(shè)有外控(自動)和內(nèi)控(手動)兩種程序,能自動進行取樣分析、反吹、置換、溫度控制、故障識別、報警輸出等,與生產(chǎn)過程聯(lián)鎖,輸出4-20mA成分量信號和報警控制等開關(guān)信號。
3. 系統(tǒng)方案
粉塵監(jiān)測系統(tǒng)主要由收發(fā)單元、反射單元、控制單元、自動清洗單元組成。收發(fā)單元和反射單元為系統(tǒng)主體測量部分。通過兩個安裝在現(xiàn)場測量煙道兩側(cè)的法蘭,利用精密的自校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng),基于光透射原理工作。該粉塵監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術(shù)特點:
采用直插式測量原理,可連續(xù)進行測量,直接輸出粉塵濃度mg/m3值。
由于采用了固態(tài)光源,壽命長達十年。
由于超寬帶二極管的寬帶光譜產(chǎn)生測量信號的光學(xué)鑒定,使測量比常規(guī)的LED系統(tǒng)要穩(wěn)定得多。
高性能的微處理器技術(shù)。
在不透明或透明濃度下用LC顯示,校準(zhǔn)能力達到mg/m 3 。
自動進行調(diào)零和量程檢查,自動污染校正。
光學(xué)系統(tǒng)和電子設(shè)備裝均密封在內(nèi)部。
樣品的調(diào)整不用特殊工具,方便易行。
自動調(diào)整光程 。
有多個量程,多路信號輸出。
先進的吹掃系統(tǒng)可減少維護量。
流量監(jiān)測系統(tǒng)的探頭、法蘭和儀表外殼均為耐酸不銹鋼材料,防護等級為IP66。適用在高溫和腐蝕性的環(huán)境下連續(xù)工作。溫度監(jiān)測采用PT100熱電偶測量,是經(jīng)典方法,方便、可靠、穩(wěn)定。壓力監(jiān)測采用直接連接,絕壓變送器測量。
系統(tǒng)工藝圖如下:
系統(tǒng)工藝圖
4.系統(tǒng)特點
直接分析原樣,盡可能地保持煙氣物理和化學(xué)狀態(tài),樣氣具有代表性。
滿足至少180天運行而不需要日常維修的要求,可長期無人值守(大于5天)。
可以提供95%以上的資料可利用率。
功能豐富,包括:反吹功能、自診斷和報警功能、指示功能、分析儀器自診斷、自動控制、自動校準(zhǔn)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、錯誤代碼指示等功能。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):采用易控(INSPEC)組態(tài)軟件來實現(xiàn),內(nèi)置的PLC通信、智能圖符、強大的圖形和動畫、和數(shù)據(jù)處理能力,數(shù)據(jù)采集快速準(zhǔn)確,界面直觀,能很好滿足該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)顯示和處理的需要。詳細情況參見DAS數(shù)據(jù)采集和分析介紹。
高可靠性、安全性、可維修性和可擴展性。監(jiān)測設(shè)備滿足兩套煙氣成分采樣探頭系統(tǒng)的運行要求,同時設(shè)計方案考慮了一定的預(yù)留接口和容量。CEMS可與電廠、電力局、環(huán)保局的局域網(wǎng)形成MIS/SIS網(wǎng),可以遠傳通訊。
報告的煙氣流量=工況下濕煙氣量X(大氣壓力+煙氣靜壓)/101300X273/(273+煙氣溫度)X(1-煙氣濕度),包含了溫度、壓力、濕度的修正為標(biāo)況干煙氣量。
配置的軟件與系統(tǒng)的硬件資源相適應(yīng),除系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件外,還配置了在線故障診斷和殺毒軟件等。
分析儀器和監(jiān)測儀表包含了為日常維護人員檢修提供的電信號接口,極大地方便了技術(shù)人員檢修。
所有煙道設(shè)備可以滿足在下列惡劣環(huán)境下應(yīng)用:煙道壓力(-4.9至+4.9kpa)、煙囪入口溫度(小于250℃)、相對濕度(大于95%)。
采用了最優(yōu)數(shù)量的煙道安裝探頭,降低現(xiàn)場安裝難度,提供檢修方便。
5.軟件應(yīng)用
上位監(jiān)控系統(tǒng)采用易控(INSPEC)組態(tài)軟件開發(fā),它集實時數(shù)據(jù)庫功能、OPC Server功能、強大的IO通信、開放的C#用戶程序、豐富的動畫、圖形功能、高效能的報表等功能于一身,包含動態(tài)顯示,報警,控件,趨勢,網(wǎng)絡(luò)通訊等組件。整套CEMS監(jiān)控系統(tǒng)包含多幅實時監(jiān)控畫面,包括<

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