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煙氣在線監測系統


一、煙氣在線監測系統背景介紹

1、項目背景

 煙氣排放連續監測系統(Continuous Emission Monitoring System)簡稱CEMS。隨著環保事業的發展,CEMS的技術日趨成熟和規范。目前國內煙氣CEMS大多采用“大件系統集成”,即主要分析部件采用進口設備,這樣對測量的準確性提供了保證,但國內的大氣污染物排放標準與設備廠商所在國或地區相差較大,多數排放企業沒有對被測得污染物成分充分地凈化處理,在高塵、高濕、流場不穩等客觀惡劣監測環境下,使得沒有改進的采樣探頭和分析儀器不太適合這樣的監測場所。
煙氣CEMS的實施需要對每個監測場所實行嚴格的現場勘查,熟悉被測試對象,單獨的進行合理設計與配置、選材和施工,而不是用統一規格的產品讓每一個現場去適應它。另外煙氣CEMS的運行是連續的,國內的市場環境造成銷售價格偏低和維護的備品備件跟不上,售后服務自然紙上談兵。
        隨著國家“十二五”規劃中節能減排的政策出臺,以及行業內大氣污染物排放標準的改版升級,特別是2007年后,濕法脫硫技術的廣泛應用,導致許多顆粒物濃度低于150mg/m3,因而顆粒物CEMS將主要以適合測量低濃度的散射法為主。同時氣態污染物CEMS將向全譜分析和線狀光譜技術方向發展,測量范圍則逐漸向低濃度發展,追求更高的準確度和精密度。
        對于固定污染源廢氣自動連續監測系統而言,另外一個重要的組成部分是數據采集與傳輸系統。該系統將重點發展數據加標技術,過程監控技術以及物聯網技術。
深圳市圣凱安科技發展有限公司根據國家環保部對煙氣排放連續監測系統的技術要求及有關標準,我們運用了先進的煙氣成分分析技術、自動控制技術以及計算機數據處理和網絡通訊技術,集成了一套煙氣排放連續監測系統。
        圣凱安科技CEMS采用國際先進的紅外分析儀與煙塵、溫度、壓力、流量、濕度及相關的輔助設備,結合多年的行業經驗,設計了一套功能齊全完善的CEMS。這套系統很集中的體現了我公司CEMS系統集成的優勢,更加符合實際用戶所需。


2、建設依據

HJ/T76-2007《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及監測方法》

HJ/T75-2007《火電廠煙氣排放連續監測技術規范》

GB/T16157-1996《固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》

國家環境保護總局《空氣和廢氣監測分析方法》(第四版)

GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準

GB13223-2007 火電廠大氣污染物排放標準

HJ/T 212-2005  污染源在線自動監控(監測)系統數據傳輸標準

ZBY120-83  工業自動化儀表工作條件

GB50093—2002 自動化儀表工程施工及驗收規范

SDJ9-87 電測量儀表裝置設計技術規程

NEMA-ICS6  工業控制設備及系統的外殼

GB 50054-1995 低壓配電設計規范

GB50057-1994 建筑物防雷設計規范


二、建設方案


 1、系統概況

 煙氣(CEMS)在線監測系統主要由煙氣參數測量子系統、顆粒物CEMS、氣態污染物CEMS、數據采集與傳輸等單元集成而成,形成一個集數據采集、處理、顯示、通訊、遠程監控的一體化系統。


 2、功能特點

⑴ 直接分析原樣,盡可能地保持煙氣物理和化學特性,樣氣具有代表性;
       ⑵ 反吹功能:CEMS的SO2/NOx/O2采樣探頭、煙塵儀發射端和接受端具有吹掃功能;能對探頭外表面和內部進行反吹,減少顆粒物附著。專利設計:螺旋氣流吹掃探頭內腔,消除探頭維護和已經被吸入探頭內腔的顆粒物:
       ⑶ 指示功能:數據采集與傳輸系統除了可以指示上述提到的自診斷和報警內容,還可以顯示分析儀在校正循環中、校正氣瓶低壓、過量的校正誤差等內容。
       ⑷ CEMS可長期無人值守;
       ⑸ 其它功能:主要分析儀器自診斷、自動控制、自動校準、系統網絡化、錯誤代碼指示等功能。
       ⑹ 數據處理系統:我公司自主研發的CEMS系統符合國家環保要求以及《火電廠煙氣連續監測系統技術規范》的數據采集、控制和處理系統。詳細情況參見數據采集、傳輸系統介紹。
       ⑺ CEMS具有高可靠性、安全性、可維修性和可擴展性。監測設備滿足兩套煙氣成分采樣探頭系統的運行要求,同時設計方案預留了一定的接口和容量。CEMS可與電廠、電力局、環保局的局域網,可以遠程通訊。
       ⑻ 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,還配置了在線故障診斷和殺毒軟件等。
       ⑼ CEMS設計的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,極大地方便了技術人員檢修。
       ⑽ 取樣探頭及過濾器可以自動反吹掃和遠程控制反吹掃,防止堵塞;分析系統具有自動和遠程標氣校核功能;分析儀器、采樣器、加熱器、伴熱管加熱器具有故障自動報警功能 。
       ⑾ 智能化:自動調零,量程超限報警,濕度報警,采樣頭溫度異常報警、冷凝器溫度異常報警、加熱溫度異常報警,低流速報警,主維護報警。
       ⑿ 儀器和系統日志功能,記錄系統的各運行狀態參數,為系統數據的準確性和可靠性作為溯源的基礎。
       ⒀ 大屏幕觸摸屏工業控制計算機,頁面形象,操作簡單。
       ⒁ 采用電加熱控溫干法直接取樣方式,輔助環節少,可靠性高,能真實反映煙氣成分含量。
       ⒂ 系統具有自動標氣測試功能,可以自動完成系統校核功能(遠程校準或者半自動校準),減少維護工作量。
       ⒃ 采用工控機和PLC控制,自動化程度高,可采集系統的詳細狀態信息,可作為數據有效性審核的最有利資源。
       ⒄ 具有完善的維護提醒功能
       ⒅ 具備兩套數據庫,一套原始存儲原始的氣站數據,另一套存儲按照國家相關數據修正規范修正的數據。


3、數據采集和處理系統

煙氣(CEMS)在線監測系統數據采集和處理系統的配置主要包括工控機,顯示器,CEMS監控軟件,數模輸出模塊。
1)系統功能:
      數據采集采用PLC,包括模擬信號采集和狀態信號收集。在工控機內,根據溫度、壓力和流速等參數,將煙氣濃度換算成標態,并計算出各煙氣污染物的總排放量,生成符合客戶要求的報表;
所提供的數據處理系統硬件能存儲不低于10年(取決于硬盤容量)的監測小時平均值、監測參數數據,并能檢索、打印和在屏幕上顯示出來;
2)數據的存儲和檢索功能:
      所提供的數據處理系統硬件能存儲不低于10年的監測小時平均值、監測參數數據;
      能檢索任意時間點的監測數據和任意時間段的報表,并打印和在屏幕上顯示出來;
3)數據輸出設備功能:
     圖形、表格、曲線等方式顯示各參數和設備運行狀態;
     能定時或人工請求制表并打;
     具有多級安全認證功能(設置密碼進入);
     具有排污超標報警和事故報警信號功能;
4)數據遠程聯網功能:
     多種通訊方法的選用使系統運行更為方便、靈活;
     系統中可和環保局實現遠程聯網監測;
     現場數據實時傳送,兼容各種傳輸方式,可實現多級聯網,支持環保部門對系統進行遠程反控操作;
     系統提供95%以上的數據可利用率。系統數據可用率的計算基于系統運行并收集數據的時間,扣除CEMS任何部件不能投運的時間;
     系統具有自我診斷功能及廠家遠程故障診斷功能;
     能夠控制系統的日常運行,包括:自動校正,自動反吹采樣系統過濾器;
     系統的數據采集和處理系統能全部打印出測量的污染物成分,其數據處理方法(數據單位及計算條件)和生成的各種日、月、年報表符合相關標準的要求。
     圣凱安科技能為當地環保局安裝設備的遠程監控軟件,并能根據當地環保局發布的數據通訊協議修改我公司的遠程數據傳輸格式。

3.1數據存儲
      系統的數據采集控制器能保證存儲原始數據,可提供實時監測數據(7天以上),日均值數據、月均值數據和年均值數據,且所有均值數據存儲年限均在10年以上。
      系統可瞬時采集各子系統的輸入,所有數據實現每秒刷新一次,考慮系統標校、反吹等維護時間,系統有效數據捕集率每季度及每年仍可保證達到95%以上。
3.2數據查詢和檢索
        系統可設置條件查詢和顯示歷史數據,內容包括數據庫內記錄的所有污染物排放相關數據、相關煙氣參數以及所有狀態及告警信息。系統能生成和打印小時(至少45min的有效數據)、日(至少18h的有效數據)、月(至少22d的有效數據)、年報表,報表中包含最大值、最小值、平均值、參加統計的樣本數等。
        系統各報表格式能在各企業在線監測系統技術報告中列出。(企業內部監控中心可通過內部局域網或內部電話交換網對各監測點進行監視、數據查詢、數據下載等)
3.3數據顯示
        工控處理模塊主界面上顯示各測量值的干基值、濕基值和折算值,各過程變量的實時數據和設備運行狀態,也根據用戶選擇以圖形、表格或曲線方式顯示數據。
3.4文檔管理
        系統能對數據文檔進行文檔保存和備份,能自動生成運行參數報告,數據報告,掉電記錄報告和操作記錄報告。數據報表中有各監測項目的標干濃度、折算濃度、排放率,煙氣靜壓、溫度、流速、標干流量等。所有顯示量和打印表格和報表均符合HJ/T76-2001《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術條件及檢測方法》的要求。
3.5自診斷及報警
  系統提供報警干接點輸出功能,這些報警中包括:
  SO2分析儀器異常報警
  NOX分析儀器異常報警
  O2分析儀器異常報警
  分析儀器工作高、低溫度報警
  供氣系統異常報警
  探頭失效報警
  加熱管溫度過高和過低報警
  采樣流量不足報警
  溫度測試儀失效報警
  壓力傳感器失效報警
  過濾器濕度報警
  煙氣預處理系統異常報警
  電壓異常報警
  當1h監測數據滑動平均值(每15min滑動一次)超過排放標準時報警
3.6異常情況自動恢復
        系統當受外界強干擾、偶然意外或掉電后又上電等情況發生時,造成程序中斷,系統能實現自動啟動,自動恢復運行狀態并記錄出現故障的時間和恢復運行的時間,啟動后系統能通過自動標校操作確定校準偏移量。
3.7數據通訊
        系統具有數據通訊功能,周期地采集各個現場數據采集器發來的各種信息,進行處理、存儲、顯示及上傳。系統能提供模擬信號和RS232、RS422、RS485等數字信號的接入及輸出功能,可按照環保部門要求通過GPRS、電話撥號、電纜線、有線局域網、無線局域網、GSM、微波等多種傳輸方式,向有關部門定時傳輸數據和圖表,并隨時接受數據查詢。
       系統中預置了多種通信協議(國家、省、地、市的通訊協議),用戶只需選擇通信端口和通信協議,借助GPRS就能實現數據遠程上傳。
       支持群發手機短信的方式發送排放數據和報警信息?蛻敉ㄟ^手機就可隨時隨地掌控系統運行情況。
3.8模塊化設計和擴展升級接口
  系統為模塊化結構設計,具有擴展功能,可根據使用要求,實現單路、雙路或多路配置,并可根據要求加裝其他測量參數。
3.9安全管理(密碼權限)
        系統具有安全管理功能,設有三級操作管理權限,操作人員需登錄工號和密碼后,才能進入控制界面,且系統對所有的控制操作均自動記錄并入庫保存。系統管理員可以進行所有的系統設置工作,一般操作人員只能進行日常例行維護和操作,不能更改系統設置。
3.10缺失數據的處理
        系統具有對缺失數據進行處理的功能。首次正常運行達到或未達到720h,缺失數據后,數據采集和處理系統能自動處理缺失數據,對缺失數據的處理符合國家標準HJ/T76-2007的技術規定。
3.11煙氣參數測定及污染物濃度換算和排放率計算要求
       系統有計算污染物濃度和排放率功能。煙氣各參數測定計算方法及技術指標滿足國標HJ/T 76-2001的標準要求。在數據報表中,污染物濃度都換算到標干濃度和折算濃度,計算方法按相關的國家標準要求計算。
3.12顆粒物監測
        數據采集管理系統將顆粒物監測儀做為系統的一部分進行整體設計,顆粒物監測采用濁度法,系通內可通過上位計算機對顆粒物監測儀進行遠程控制和實時數據、狀態顯示,并可通過上位機軟件對顆粒物進行多點曲線校準操作以及消光度與顆粒物濃度關系曲線的標校操作。
3.13軟硬件配置
        系統提供配套正版的操作系統軟件和數據采集管理軟件,采集系統為多任務系統,可同時運行監控程序和維護程序,在完成其他工作的同時可靈活可靠的進行不間斷數據采集。所有特定程序均為綜合程序,中文界面,操作簡捷,易于使用人員快速掌握。數據采集系統具備軟件編制和下載功能。
3.14遠程控制
        可通過中心平臺進行標氣測試、遠程校準、零氣校準等命令,
所測數據與正常測試數據分不同查詢索引。
3.15數據標識
        系統采集SO2、NOx、O2、采樣頭溫度、冷凝器溫度、加熱線溫度、過濾器濕度、煙氣采樣時流量,以判斷數據是否有效,每條數據均帶有有效或無效標識。
3.16校準子系統
       我公司提供的CEMS系統(煙塵檢測系統、氣態污染物監測系統、煙氣參數監測系統)具有自動和手動在線校正/標定(零點校正、滿量程校正)的功能。
       我公司提供的校正氣滿足下列要求:
       校正氣符合國家標準;
       校正氣的量能滿足系統啟動后一年內正常校準的需要;
       所有校正氣按環保局相關要求存儲,一般存儲在鋼瓶中。


4、系統優勢

優勢一:紅外吸收氣體分析儀適應濕法脫硫高濕度低濃度的測量。

優勢二:螺旋氣流吹掃采樣探頭內腔,消除探頭維護和已經被吸入探頭內腔的大顆粒物。

優勢三:實現采樣管線溫度實時監測并傳輸到監控平臺,可實現取樣管線低溫報警,有利遠程判斷故障。

優勢四:自動標氣功能及遠程標氣測試。

優勢五:數據標識:校準、維護、故障等狀態下數據加標,含每條數據記錄關鍵點的溫度,具有故障日志記錄,出現故障后便于很快找到問題所在。 

優勢六:樣氣管路增加流量調節閥,流量可自動調節。通過485通訊遠程設定和調節通過該閥的氣量,并輸出4-20mA的電流信號,并可通過平臺遠程查看和調節,保證采樣流量保持在1L/min。

優勢七:樣氣從冷凝器出來后,增加帶濕度傳感器的過濾器,用于濕度到達設定值時報警,并起到二級過濾樣氣的作用。帶濕度傳感器可以通過檢測后段的濕度從而起到保護儀表的作用。

 

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