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    1．項目簡介

    隨著我國改革開放進程的不斷深入和發展，環境問題已成為人們熱切關注的重點問題，隨著大氣質量的不斷惡化、水環境的不斷污染、生態環境的不斷破壞，使被污染的環境日益威脅著人類的生存和發展。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、二氧化硫構成了污染大氣環境的首要污染物。為了改善大氣環境的質量，國家對污染物的排放逐步實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，國家環保總局相繼出臺了一系列的法規、規范、標準，以強化對大氣環境污染狀況的監督和管理。

    煙氣連續監測系統（CEMS）就是根據工業現場生產工藝控制的要求而設計、生產的，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門設計的監控裝置，節能、環保、安全。CEMS廣泛應用于火電廠、水泥廠，化工廠，工業窯爐、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行實時的監測，并且對流量，壓力，溫度，濕度等進行定量分析，通過易控（INSPEC）組態軟件進行統一的數據處理，分析并實時的與當地環保局聯網，實現環保局集散式的監控每個排污點的詳細現場情況。CEMS系統可以大大降低工業廢氣對大氣的污染，為我們的生活創造更好的生存條件！

    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控溫取樣探頭，安裝在煙道上。系統加熱探頭抽取樣氣，經探頭內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。標準氣從預處理前端通入，經過預處理系統，這樣使樣氣和標準氣以同樣條件進入分析儀器，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。系統可連續工作，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，分析儀提供自動標定功能 ，由于它極其穩定可靠、重復性、開發了新的數學模型，該儀器具有一點校準功能。用零氣對儀器進行校準，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。控制單元：PLC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；

    執行分析儀的零點和滿量程校準；

    自動反吹和冷凝排放；

    顯示CEMS系統狀態（采樣/校零/校跨/反吹）；

    報警、計算、定義、擴展；

    與DAS系統通訊；

    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，可以將加工過的數據傳輸給DAS，其控制指令通過DAS激活。PLC實現了分析系統智能化控制。系統內通常設有外控（自動）和內控（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，與生產過程聯鎖，輸出4-20mA成分量信號和報警控制等開關信號。

    3．系統方案

    粉塵監測系統主要由收發單元、反射單元、控制單元、自動清洗單元組成。收發單元和反射單元為系統主體測量部分。通過兩個安裝在現場測量煙道兩側的法蘭，利用精密的自校準光學系統，基于光透射原理工作。該粉塵監測系統的主要技術特點：

    采用直插式測量原理，可連續進行測量，直接輸出粉塵濃度mg/m3值。

    由于采用了固態光源，壽命長達十年。

    由于超寬帶二極管的寬帶光譜產生測量信號的光學鑒定，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。

    在不透明或透明濃度下用LC顯示，校準能力達到mg/m 3 。

    自動進行調零和量程檢查，自動污染校正。

    光學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。

    自動調整光程 。

    有多個量程，多路信號輸出。

    先進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境下連續工作。溫度監測采用PT100熱電偶測量，是經典方法，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

    直接分析原樣，盡可能地保持煙氣物理和化學狀態，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、系統網絡化、錯誤代碼指示等功能。

    數據處理系統：采用易控(INSPEC)組態軟件來實現，內置的PLC通信、智能圖符、強大的圖形和動畫、和數據處理能力，數據采集快速準確，界面直觀，能很好滿足該系統對數據顯示和處理的需要。詳細情況參見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。監測設備滿足兩套煙氣成分采樣探頭系統的運行要求，同時設計方案考慮了一定的預留接口和容量。CEMS可與電廠、電力局、環保局的局域網形成MIS/SIS網，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，極大地方便了技術人員檢修。

    所有煙道設備可以滿足在下列惡劣環境下應用：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%）。

    采用了最優數量的煙道安裝探頭，降低現場安裝難度，提供檢修方便。

    5．軟件應用

   上位監控系統采用易控(INSPEC)組態軟件開發，它集實時數據庫功能、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，包含動態顯示，報警，控件，趨勢，網絡通訊等組件。整套CEMS監控系統包含多幅實時監控畫面，包括現場工藝，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）。

    現在工藝畫面

    通過指示燈和現場動畫可以實時監控設備的運行情況，通過趨勢圖了解數據變化的規律及特點。變送器的瞬時值依據實際安裝位置被分別標注到不同的工藝圖中。

    歷史趨勢

    在歷史趨勢畫面中，可以選擇不同的數據進行趨勢查看，打印。并且同時可以分析出數據的最大值，最小值，平均值等；在畫面設置中可以方便的改變趨勢的類型如線條類型、顏色、文字格式等，支持實時打印。

    報表

    在報表畫面中，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，檢索，打印等功能。

    參考設置

    以管理員身份登錄后可以進行高級參數設置，包括量程設置，數據設置，折算值，排放率，流量設置等。用戶在DCS根據現場情況實時更改需要的參數，以達到工藝要求。

    易控軟件在采集數據的同時生成SQL數據庫，用于客戶對數據的管理和查詢。同時，通過通訊軟件讀取SQL中指定表中的數據，通過GPRS無線網絡傳輸到環保局，由環保局對各現場進行統一的實時監控。

    6.結束語

    結合環境監測儀器、PLC和上位機監控軟件多種技術的煙氣連續監測系統(CEMS)，在國內一些大型和重點項目的大氣污染治理中得到了廣泛的應用。易控(INSPEC)組態軟件作為現場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。極大提高了工廠自身工藝安全性能，并可及時改變工藝，提高工廠效率，降低了損耗；經過采集分析和處理的數據可通過無線網絡直接發送到國家環保監管部門，十分便捷，而且數據準確真實，為減低大氣污染，提高人類生存環境起到了重要作用！