1．項目簡(jiǎn)介

    隨著(zhù)我國改革開(kāi)放進(jìn)程的不斷深入和發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題已成為人們熱切關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，隨著(zhù)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(zhù)人類(lèi)的生存和發(fā)展。我國能源的70%來(lái)源于燃煤，燃煤燃燒時(shí)釋放的顆粒物、氮氧化物、二氧化硫構成了污染大氣環(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(shí)施了總量控制的方針，并嚴格執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、規范、標準，以強化對大氣環(huán)境污染狀況的監督和管理。

    煙氣連續監測系統（CEMS）就是根據工業(yè)現場(chǎng)生產(chǎn)工藝控制的要求而設計、生產(chǎn)的，是為保證工藝系統的安全運行和對氣體排放濃度監測而專(zhuān)門(mén)設計的監控裝置，節能、環(huán)保、安全。CEMS廣泛應用于火電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)，化工廠(chǎng)，工業(yè)窯爐、垃圾焚燒，有煙氣排放的設施等，對排放物SO2、NO、CO、CO2、O2,CH4,HCL、等有毒有害氣體及塵埃進(jìn)行實(shí)時(shí)的監測，并且對流量，壓力，溫度，濕度等進(jìn)行定量分析，通過(guò)易控（INSPEC）組態(tài)軟件進(jìn)行統一的數據處理，分析并實(shí)時(shí)的與當地環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現環(huán)保局集散式的監控每個(gè)排污點(diǎn)的詳細現場(chǎng)情況。CEMS系統可以大大降低工業(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．系統構成

    整套系統包括探頭取樣系統、樣氣預處理系統、校準系統、PLC控制系統，氣體分析儀，DAS系統（數據采集和分析），GPRS遠程通訊系統。系統拓撲圖如下：

                                         系統示意圖 

    煙氣成分連續監測系統工作原理，如圖2 所示系統的基本組成

                                           系統基本組成 

    系統組成 

    CEMS成套系統由柜內和柜外兩大部分組成。分析柜安裝在室內，柜外部分的電加熱自動(dòng)控溫取樣探頭，安裝在煙道上。系統加熱探頭抽取樣氣，經(jīng)探頭內置過(guò)濾器過(guò)濾大量煙塵。其加熱溫度不低于145℃，以防止冷凝。

    預處理單元：包括壓縮機除濕器、耐腐抽氣泵、氣溶膠過(guò)濾器、反吹單元等。用于完成樣氣的凈化、除塵、除濕。標準氣從預處理前端通入，經(jīng)過(guò)預處理系統，這樣使樣氣和標準氣以同樣條件進(jìn)入分析儀器，減少系統誤差。氣體取樣設備在機柜內，樣氣首先經(jīng)過(guò)制冷室除濕，然后進(jìn)入第二個(gè)有固定露點(diǎn)的冷凝器，穿過(guò)氣溶膠過(guò)濾器分離硫酸，通過(guò)濕度報警精細過(guò)濾器并檢測冷凝器的故障，產(chǎn)生的輔助信號進(jìn)入分析儀故障信號切斷抽氣泵。故障排除后泵自啟動(dòng)。氣體分析儀能夠同時(shí)有選擇地測量多種組分的氣體。系統可連續工作，正常情況下無(wú)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(dòng)標定功能 ，由于它極其穩定可靠、重復性、開(kāi)發(fā)了新的數學(xué)模型，該儀器具有一點(diǎn)校準功能。用零氣對儀器進(jìn)行校準，可省去標準氣。各參數通道相互獨立，穩定可靠。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?？刂茊卧篜LC是CEMS系統的數據采集、控制單元。與常規的控制方式不同，PLC提供了更為豐富的功能和更高的可靠性、擴展能力。在CEMS系統中，PLC提供了各種模擬量數字量的輸入輸出信號，并通過(guò)軟件進(jìn)行深度處理，其功能主要包括：

    自動(dòng)控制煙氣抽取，并自動(dòng)為分析儀提供分析樣氣；

    執行分析儀的零點(diǎn)和滿(mǎn)量程校準；

    自動(dòng)反吹和冷凝排放；

    顯示CEMS系統狀態(tài)（采樣/校零/?？?反吹）；

    報警、計算、定義、擴展；

    與DAS系統通訊；

    多點(diǎn)測量時(shí)，控制氣路切換、采樣排序和采樣周期。

    PLC提供了24小時(shí)的記錄接口系統，可以將加工過(guò)的數據傳輸給DAS，其控制指令通過(guò)DAS激活。PLC實(shí)現了分析系統智能化控制。系統內通常設有外控（自動(dòng)）和內控（手動(dòng)）兩種程序，能自動(dòng)進(jìn)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(guò)程聯(lián)鎖，輸出4-20mA成分量信號和報警控制等開(kāi)關(guān)信號。

    3．系統方案

    粉塵監測系統主要由收發(fā)單元、反射單元、控制單元、自動(dòng)清洗單元組成。收發(fā)單元和反射單元為系統主體測量部分。通過(guò)兩個(gè)安裝在現場(chǎng)測量煙道兩側的法蘭，利用精密的自校準光學(xué)系統，基于光透射原理工作。該粉塵監測系統的主要技術(shù)特點(diǎn)：

    采用直插式測量原理，可連續進(jìn)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(cháng)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，使測量比常規的LED系統要穩定得多。

    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，校準能力達到mg/m 3 。

    自動(dòng)進(jìn)行調零和量程檢查，自動(dòng)污染校正。

    光學(xué)系統和電子設備裝均密封在內部。

    樣品的調整不用特殊工具，方便易行。

    自動(dòng)調整光程 。

    有多個(gè)量程，多路信號輸出。

    先進(jìn)的吹掃系統可減少維護量。

    流量監測系統的探頭、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)境下連續工作。溫度監測采用PT100熱電偶測量，是經(jīng)典方法，方便、可靠、穩定。壓力監測采用直接連接，絕壓變送器測量。

    系統工藝圖如下：

                                           系統工藝圖 

    4．系統特點(diǎn)

    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(mǎn)足至少180天運行而不需要日常維修的要求，可長(cháng)期無(wú)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(dòng)控制、自動(dòng)校準、系統網(wǎng)絡(luò )化、錯誤代碼指示等功能。

    數據處理系統：采用易控(INSPEC)組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現，內置的PLC通信、智能圖符、強大的圖形和動(dòng)畫(huà)、和數據處理能力，數據采集快速準確，界面直觀(guān)，能很好滿(mǎn)足該系統對數據顯示和處理的需要。詳細情況參見(jiàn)DAS數據采集和分析介紹。

    高可靠性、安全性、可維修性和可擴展性。監測設備滿(mǎn)足兩套煙氣成分采樣探頭系統的運行要求，同時(shí)設計方案考慮了一定的預留接口和容量。CEMS可與電廠(chǎng)、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、濕度的修正為標況干煙氣量。

    配置的軟件與系統的硬件資源相適應，除系統軟件、應用軟件外，還配置了在線(xiàn)故障診斷和殺毒軟件等。

    分析儀器和監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。

    所有煙道設備可以滿(mǎn)足在下列惡劣環(huán)境下應用：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)數量的煙道安裝探頭，降低現場(chǎng)安裝難度，提供檢修方便。

    5．軟件應用

   上位監控系統采用易控(INSPEC)組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，它集實(shí)時(shí)數據庫功能、OPC Server功能、強大的IO通信、開(kāi)放的C#用戶(hù)程序、豐富的動(dòng)畫(huà)、圖形功能、高效能的報表等功能于一身，包含動(dòng)態(tài)顯示，報警，控件，趨勢，網(wǎng)絡(luò )通訊等組件。整套CEMS監控系統包含多幅實(shí)時(shí)監控畫(huà)面，包括現場(chǎng)工藝，歷史趨勢，各種報表，高低及故障報警，參數設置（量程，折算率，排放率等）。

    現在工藝畫(huà)面

    通過(guò)指示燈和現場(chǎng)動(dòng)畫(huà)可以實(shí)時(shí)監控設備的運行情況，通過(guò)趨勢圖了解數據變化的規律及特點(diǎn)。變送器的瞬時(shí)值依據實(shí)際安裝位置被分別標注到不同的工藝圖中。

    歷史趨勢

    在歷史趨勢畫(huà)面中，可以選擇不同的數據進(jìn)行趨勢查看，打印。并且同時(shí)可以分析出數據的最大值，最小值，平均值等；在畫(huà)面設置中可以方便的改變趨勢的類(lèi)型如線(xiàn)條類(lèi)型、顏色、文字格式等，支持實(shí)時(shí)打印。

    報表

    在報表畫(huà)面中，按照《國家煙氣排放標準規范》設計報表格式，配合其強大的查詢(xún)，檢索，打印等功能。

    參考設置

    以管理員身份登錄后可以進(jìn)行高級參數設置，包括量程設置，數據設置，折算值，排放率，流量設置等。用戶(hù)在DCS根據現場(chǎng)情況實(shí)時(shí)更改需要的參數，以達到工藝要求。

    易控軟件在采集數據的同時(shí)生成SQL數據庫，用于客戶(hù)對數據的管理和查詢(xún)。同時(shí)，通過(guò)通訊軟件讀取SQL中指定表中的數據，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸到環(huán)保局，由環(huán)保局對各現場(chǎng)進(jìn)行統一的實(shí)時(shí)監控。

    6.結束語(yǔ)

    結合環(huán)境監測儀器、PLC和上位機監控軟件多種技術(shù)的煙氣連續監測系統(CEMS)，在國內一些大型和重點(diǎn)項目的大氣污染治理中得到了廣泛的應用。易控(INSPEC)組態(tài)軟件作為現場(chǎng)監控的監控和數據管理中心，具有完善的CEMS系統所需要功能。極大提高了工廠(chǎng)自身工藝安全性能，并可及時(shí)改變工藝，提高工廠(chǎng)效率，降低了損耗；經(jīng)過(guò)采集分析和處理的數據可通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )直接發(fā)送到國家環(huán)保監管部門(mén)，十分便捷，而且數據準確真實(shí)，為減低大氣污染，提高人類(lèi)生存環(huán)境起到了重要作用！