烟气在线监测系统范文
时间：2023-09-20 13:35:57
烟气在线监测系统篇1
关键词： .Net；烟气；在线监测系统
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210110－01
国家统计局2009年1～9月电力供给结构数据显示，火电占整个电力供给的80.35%。火力发电过程中会排放出巨量的二氧化硫，二氧化硫是主要的大气污染源，可加速酸雨形成，加重污染。因此，国家环保部通知，要求各火电机组必须安装二氧化硫及烟尘等污染物监测装置，并接受各地督查中心核查。这就需要一套火电厂在线监测系统对各火电机组运行状况、脱硫设备进行实时监测，该系统的运行无疑对国家节能减排具有重大意义。
火电厂的烟气监测参数繁多，涉及的系统设备复杂，若操作不慎易导致发电主机停机等影响电网的重大事故。因此必须建立满足火电厂自身业务需求的烟气在线监测系统。本文设计并实现了一个基于.NET技术架构的在线监测信息系统，该系统应用于火电厂的烟气在线远程监控，也是环保部门进行环境监察的有效工具。
火电厂烟气在线远程监控管理系统通过实时采集火电厂各项烟气数据和脱硫装置的运行数据，分析环保设施的健康水平，实现对烟气排放指标和脱硫装置运行情况的在线远程监控和分析。针对中电投下属约180台火电机组，每台机组考虑100个数据量，主要监控各电厂入口和出口CEMS数据、脱硫主要设备运行状态（包括FGD出入口烟气参数、烟气挡板状态、增压风机、GGH、循环泵运行状态以及其它参数）。
通过本系统的建设，实现对整个集团电厂脱硫装置主要设备的监视和主要参数排量分析，真实掌握各电厂脱硫装置的实时生产信息，加强对电厂的监管力度和分析，同时为集团领导决策提供更有效的依据。
1 系统工作流程
系统按数据采集、数据存储、分析应用（含GIS应用）三个步骤进行工作。首先从火电厂脱硫装置或CEMS获取烟气监测数据，通过网络和接口系统上传，存储到SCADA数据库，完成数据采集工作，从SCADA数据库将数据处理后转储到SQL SERVER数据库，同时建立GIS数据库，完成数据存储工作，在SQL SERVER数据库、GIS数据库以及SCADA提供的实时数据的支持下，实现曲线分析、工艺流程图，运行报警、统计报表、地图导航、污染扩散分析等功能，完成数据分析应用工作。
2 系统网络结构
如图1所示，系统网络结构可划分为电厂无线接入网络，电厂有线接入网络，监控中心局域网，InterNet接入网四个部分。电厂到监控中心之间不采用InterNet，是为了保证电厂监控系统不受干扰。
2.1 电厂无线接入网络电厂到监控中心之间如果无有线专网互联，采用CDMA/GPRS无线网方式实现互联，电厂端安装CDMA无线数传终端，数据通过CDMA/GPRS网络传输到电信信息中心，电信信息中心与烟气监控中心之间以专线连接，为保证安全，中间以防火墙进行隔离。CDMA网络采用TCP/IP协议通信，永久在线，速度在80-120K/S，完全满足本系统连续数据采集传输的要求。
2.2 电厂有线接入网络
电厂到监控中心之间存在有线专网，只需将监控中心接入专网即可，中间以防火墙隔离，数据传输通过有线专网完成。
2.3 监控中心局域网
设计为1000M局域网，配置与无线、有线专网以及InterNet互联的路由器和防火墙，配置两台实时数据采集服务器，供安装监控组态软件、实时/历史数据库和应用数据库，二者互相备份，配置GIS服务器，供安装GIS平台软件，配置域名服务器，提供域名解分析服务，配置防病毒服务器，实现局域网病毒监控，配置Web应用服务器，通过Internet向终端用户烟气在线监控服务的各项功能。配置GIS和SCADA工作站终端，供系统的管理维护。
2.4 InterNet接入网
监控中心局域网与InterNet之间采用专线连接，中间以防火墙隔离，并为Web服务器申请互联网IP地址。
图1 火电厂烟气在线远程监控系统网络结构
3 系统设计与实现中解决的核心问题
3.1 .NET平台上多个独立系统的集成
火电厂远程在线监控系统的特点是需要从多个火电厂采集烟气监控实时数据，进行集中管理，分析应用，是SCADA，GIS，关系数据库技术在.NET平台上的集成应用。SCADA完成远程数据采集和存储，为系统分析提供实时数据源，GIS和AERMOD系统完成基于地图的数据分析展示、污染扩散分析，关系数据库则二次存储SCADA的实时/历史数据，完成更高层次的分析统计。
3.2 便于扩展和维护的系统架构
系统严格按模块化结构设计，使用配置文件、错误日志、提高数据库
设计通用性、减少第三方插件使用等措施，提高系统的可扩展性和可维护性。
3.3 系统的可用性和安全性
系统采用多种性能优化措施提高人机交互性能，缩短响应时间，提高可用性。从软件、硬件多个角度采取措施保证系统数据安全，提高安全性。
3.4 完善的监控及分析功能，较强的实用性
针对脱硫监控和环保督察业务，开发了曲线分析、工艺流程图，实时参数监测、统计报表、专题图、扩散分析等模块，对电力和环保部门都有很大的实用价值。
参考文献：
[1]曾登高，Net系统架构与开发[M].2003.
[2]吴志强，基于.NET架构的人力资源管理信息系统[D].西南交通大学，2005.
[3]王振明等，SCADA（监控与数据采集）软件系统的设计与开发[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4]谢连升、陈武，SCADA系统与MIS的接口方式控讨[J].江苏电机，2010（24）.
烟气在线监测系统篇2
关键词：脱硫；检测技术；多污染物
中图分类号：C35文献标识码： A
1脱硫烟气连续在线多污染物监测系统
脱硫烟气连续在线多污染物监测系统结构分布图如图1所示：
图1
固态污染源烟气CEMS系统中，监控颗粒物和烟气参数的仪器均以直接测量为主，监控气态污染物的仪器以完全抽取法为主。
气态污染物取样原理如图2所示：
图2
2脱硫烟气连续在线多污染物监测系统现状
经过多年的发展，污染源自动监测系统建设取得了很大的成绩，在环保形势日益严重的今天，新标准即将实施，如何查找环保设备存在的问题，增强设备的稳定性、可靠性是摆在环保工作面前的首要任务。
2.1第一部分：直接抽取系统
对于气态污染物距离弯头、阀门、变径管下游方向不小于2倍烟道直径，上游方向不小于0.5倍烟道直径处；常见问题是采样探头堵塞、采样管路漏气、采样流量降低、除水系统效率降低、过滤元部件失效等，解决这样问题的前提是了解系统的组成和类型，检查设备安装位置、安装质量，检查采样系统、冷却系统、反吹清洁系统、测量系统的工作状态。首先保证测量系统取样位置在规定的地方，设备一定是适合电厂工况测量的，质量和性能是可靠的，对设备易损耗点熟悉掌握，严格执行定期工作；其次在取样过程中温度、吹扫、冷凝系统应工作正常，取样管温度在160℃以上，吹扫系统压力正常，冷凝器温度为4℃，蠕动泵管有弹性无分裂现象；最后就是测量系统，分析仪故障见图3：
图3
2.2第二部分：直接测量系统
对于固态颗粒物和温压流速装置等采样点应选择在垂直管段和烟道的负压区域，距离弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，上游方向不小于2倍烟道直径处；主要存在问题是镜片灰尘堆积、监测孔堵塞。在现场维护中发现对于直接测量系统现场的安装位置比抽取式测量系统要求更为严格，尤其关键。
2.3第三部分：附加的设备
标准是严格且苛刻的，我们关注的都是主要污染物，主要设备情况，辅助的设备如：设备的电源、UPS、隔离器、数采仪、PLC等都是我们应该加以重视的，检修时候电源跳闸（见图3）、瞬间断电时UPS的运行情况、隔离分配器输出情况、数采仪连续运行情况等必须是辅助设备安全、可靠的情况下才能关注主设备运行状况，才能将环保污染物稳定达标排放。
3脱硫烟气连续在线多污染物监测系统工作流程
脱硫烟气连续在线多污染物监测系统的工作流程大致包含了采样、测量、数据传输及控制维护四个部分。采样环节，主要由相应的探头，在采样区域的烟道上方，连续性抽取区域内烟气，通过初次过滤，使用专用的管线对其进行加热，在烟气温度到达150℃左右时，采取保温措施，将其输送，从而避免在运输过程中出现结露情况降低采样结果的真实性。烟气运输到达后，将其送入烟气预处理装置，使得烟气充分过滤、干燥后冷凝，并针对冷凝处理
后烟气的腐蚀性残液进行收集，最后将干燥完成后的洁净烟气送往气体分析设备进行检测。
在脱硫烟气连续在线多污染物监测系统中，一般多使用紫外线法或者不分光式红外法对烟气中SO2的浓度进行检测，用非分散红外发和不分光红外法两种方式对烟气中的CO及NOx两类烟气成分进行检测，使用电化学法对烟气的氧含量进行测量，针对烟尘含量使用浊度法，针对烟气流速使用皮托管法，温度使用热电偶，针对空气湿度使用计算法及露点法。通过不同方法，充分掌握烟气中各类成分的含量，为脱硫烟气连续在线多污染物监测系统提供参考。数据的传输过程中，将之前所分析的烟气中SO2、CO、O2、NOx等成分的含量数据进行整理，并使用相应的数据采集传输设备，使用有线及无线等技术手段，给监控的终端设备传递数据。
数据的控制维护过程中，主要利用脱硫烟气连续在线多污染物监测系统的对应可编程逻辑控制器以及工业控制中常用到的计算机控制技术进行工作。针对监测对象烟气，每天定时定量使用探头进行采样，并使用压缩空气采取反吹扫措施，针对烟气的加热、伴热以及冷凝等相关装置也需要控制其温度，而针对烟气处理系统中的电磁阀部分则通常使用逻辑控制，针对烟气成分的分析设备及各种测量手段还需要额外判定其是否准确。
4脱硫烟气连续在线多污染物监测系统运行过程分析
在系统启动之前，应该先为机柜电源的启动奠定一定基础，所以一般会先投入采样探头与伴热采样线两部分的加热，确保两者温度满足需求之后再启动电源，从而充分避免因低温腐蚀或低温导致样本气体湿度过高导致最终的测量数据出现误差，同时也避免了因气体湿度过高进入样本分析设备之后，给设备带来损害。
正式投入运行之后，一般需要结合实际情况，相应的调整脱硫烟气连续在线多污染物监测系统。比如需要给锅炉投料时，应当先把采样设备从原有的采样模式切换成反吹模式，确保设备的高效运行；而遇到电除尘设备运行状态较差及需要对锅炉进行吹灰时，相应的采样装置同样需要换到反吹模式。
系统需要停机时，不应该为了省事而直接将电源关闭，而必须遵循严格的关机顺序。首先使用设备，把采样针对的气路排空，使用压缩空气，针对伴热采样管线，对管线内的残余气体进行反吹处理，从而全面去除残留，以上工作完成之后，再关闭气路的入口，确保不会有新气体流入，最后关闭系统电源。而针对脱硫烟气连续在线多污染物监测系统中采样系统及其反吹气系统，同样需要按照实际情况适当调整，从而全面进行镜片的清洗和停运工作。
5脱硫烟气连续在线多污染物监测系统运营维护现状
脱硫烟气连续在线多污染物监测系统在运行中常常会遇到测量数据准确度不足的情况，其主要原因包含了安装位置不符合规范、烟尘探头存在污染、冷凝装置出现故障、采气管路破裂泄露以及烟气的预处理和设备维护工作不够及时等等，主要表现在污染物的测量浓度数值比实际情况要低太多、氧含量过高等方面。针对安装不规范问题，应该在系统建设前期就制定严格的规范，要求建设单位全面充分地做好安装工作，如果是技术改造项目，则可以将相应的规范纳入技术改造内容当中。针对烟尘探头的污染问题，应该追加安装额外的反吹装置，增加清洗探头的次数及频率，在使用时保障光学窗口的干净并定期使用专用纸擦拭。针对冷凝装置故障，需要勤加检查，确保排水装置的正常。针对管路泄露，需要以定期反吹配合巡查，保障伴热温度的正常。
目前我们结合以上情况提出相应的解决措施如下：
针对脱硫原料的质量验收，应该由电厂或厂矿负责监督和检查，并按照层次明确构建运营维护工作的责任主体，确保责任到人，以严格的运营维护规范促进工作质量的提升。为了保证供货商和运营商提供有效服务，针对运营维护监管工作也应该加以完善。
针对脱硫烟气连续在线多污染物监测系统运营维护中CEMS的数据分析工作，一方面应该综合观察温度、压力、流速、含氧量等烟气参数与污染物浓度的变化关系；另一方面还应该观察实测浓度、折算浓度、排放总量之间的变化关系；观察历史数据的变化趋势。
为了保障脱硫烟气连续在线多污染物监测系统运营维护工作的有序化进行，还应当细化日常巡检工作内容，主要包含了督促巡检管理人员定期进行备件更换记录、维护工作记录、维修工作记录等多方面数据的录入更新等多方面工作。通过这一方式，能够有效提高日常巡检工作质量，从而确保运营维护工作井井有条。
结语
随着日益恶劣的雾霾天气，国家环保部门对烟气的排放要求标准有着更加严格的要求及规范，使脱硫烟气连续在线多污染物监测技术的应用更加普遍，该技术已经逐渐成为了电厂、钢厂等处采取脱硫措施进行排气控制的重要组成部分，我们要不断的加以重视。
参考文献
[1]常虹．烟气排放连续监测系统的分析与改进[D]．华北电力大学，2011．
烟气在线监测系统篇3
【关键词】烟气管道 压力监测 改造应用
1烟气管道压力监测现状与问题分析
1.1现状
某企业艾萨炉、转炉、贫化电炉产生的工艺烟气汇总后进入硫酸系统制酸，转炉环保、电炉环保、阳极炉等环集烟气，由于企业烟气管网系统复杂、交叉，且抽点较多，各管道长度、直径的不同，各点的压力影响较大，特别是转炉工艺和转炉环保，管道阀门较多，对炉子烟气抽力平衡很难，导致烟气外泄，污染环境。对烟气管路系统各分支管道的压力在线监测压力很有必要。
1.2 存在的问题
该企业艾萨、转炉、电炉各工艺烟气管道汇总到硫酸系统制酸，由于生产的变化以及风机能力、全压、管道系统阻力的不同，导致管路压力存在较大差异，各工艺烟气出口管的汇合又会有相互的影响。而目前的烟气系统调节主要依靠各炉子抽点的感觉和经验调节，无数据依据，容易造成烟气管网系统压力不平衡烟气外溢，污染环境。
2烟气管道压力监测系统改造应用研究
2.1项目改造的内容
（1）在总厂各烟气管道上设置14个点测孔安装在线检测压力的压力变送器，并就近安装设置清灰压缩风。测点系统图如图1所示。（2）控制线路，压缩风管的铺设。测点处安全操作平台及护栏的安装。（3）小型控制子站点的购置与安装一套，压力检测的14个点测量信号传输返回至烟气检测控制系统子站。（4）检测数据信号与总厂生产信息的上传，以及总厂生产信息系统内软件的修改。
图1烟气管道14个点的压力检测装置安装示意图
2.2烟道压力检测方案
14个压力变送器的量程范围大致分为-1500Pa―0Pa，-3000 Pa―0Pa两种。此工程中压力变送器的选型及安装首先要考虑到负压及小量程压力检测，其次被测介质烟气中的含尘及含水的特点，既要解决防堵取压，又要精确测量。
烟气负压压力变送器安装使用情况调查后发现取压管堵塞的情况还是很严重，目前处于人工清堵的状况。鉴于此，经过相同工况调研后，在此项目14个压力变送器的选型中采用普通压力变送器加补偿式风压测量防堵吹扫装置。此装置的原理为连续在测点内通风的方法，使测点防堵，并利用流体力学的动压补偿方法，消除因反吹扫气流产生的差压，以保证真实测量值。另外即使选用此装置在安装过程中也要考虑导压管管径增大，及缩短导压管长度等问题。BFC补偿式静压测量防堵吹扫装置，如图2所示。
图2 BFC补偿式风压测量防堵吹扫装置用单点静压安装示意图
2.3压力检测数据传输系统应用
根据14个压力检测点的位置分布及检测数据传输的可靠性、实时性的要求，考虑采用在电收尘控制室设置一远程I/O站，和正在建设的二氧化硫减排治理改造项目中新建的浙大中控DCS系统通讯连接。同时通过在SO2 DCS系统设置OPC服务器，接入熔炼现有TPC系统，采集到企业生产实时数据监控系统完成数据采集。所有监测的14个负压数据均接入DCS，并单独绘制流程图，如生产组织方面有另外设置操作站的需要，可在此工程中一并考虑。此方案为同时兼顾了现有系统配置的要求和以后的扩展性，在设备也实现了包括二氧化硫减排治理项目数据采集接入生产实时数据监控系统的硬件及软件配置。
3烟气管道压力监测系统改造应用效果
3.1解决的主要问题
（1）烟气管网系统压力的在线监测，使烟气系统的平衡调节有依据，减少外溢，降低低空污染。（2）有效监控到环保烟气的抽排效果。及时进行调节，降低能耗。（3）为烟气管网系统出现的堵塞问题，以及烟气系统输送不畅，得到及时分析，找到原因，为解决烟气系统出现的问题提供量化的依据。
3.2项目达成目标
（1）实现主要烟气管网压力的在线检测和数据共享。（2）实现根据压力参数进行风机负荷实时调整。（3）通过压力检测系统对烟气管网压力的平衡调节降低烟气外溢量，同时更好、更快的分析出烟气管路存在的问题，指导生产。（4）在操作上稳定各工艺烟气，为烟气系统的平稳运行创造条件。
3.3项目效益
（1）减少系统烟气不平衡，改善生产现场的低空污染。（2）通过在线监测压力数据，掌握供需平衡，可以有效控制风机转速。
4 结语
综上所述，通过合理的烟气管道压力监测系统改造应用，企业实现了更为科学化的风机调节，降低了烟气的外溢；其次，通过对压力的监控，使烟气系统实时的平衡调节，通过该项目使主要的生产环保烟气管道上的压力检测数据在企业生产信息系统显示，使熔炼、精炼、硫酸、收尘、总调等相关部门看到烟气管道系统的压力情况，同时可根据压力数据的变化分析管道堵塞、阻力变化情况，以及问题的分析，并可实现降低风机能耗。
参考文献：
[1]张弛.烟气连续监测系统关键技术的研究[D].天津大学，2012.
[2]李树珉.烟气排放实时连续监测系统关键技术的研究[D].天津大学，2009.
[3]郜武.烟气连续监测系统（CEMS）技术及应用[J].中国仪器仪表，2009，01：43-47.
烟气在线监测系统篇4
关键词：火电厂烟气排放连续监测系统（CEMS）
1前言
我国火力发电量占总发电量80左右，而煤炭占火电机组燃料的95，随着国民经济的快速增长促使电力事业的迅猛发展，由燃煤所带来的大气污染问题日益严重。按目前的排放控制水平，到2020年，我国火电厂排放的二氧化硫、烟尘和氮氧化物将分别达到2100万吨、500万吨和1000万吨以上。如果火电厂排放的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到我国大气环境质量的改善。为控制污染加剧，促进火电行业的技术进步和电力行业的可持续发展，国家环保部门采取了一系列严格的环保政策，如大气污染物总量控制、提高排污收费标准等（如二氧化硫收费标准将由0.2元/kg调至0.63元/kg）。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GBl3223—2003)规定：“火力发电锅炉须装设符合HJ/T75要求的烟气排放连续监测仪器；火电厂大气污染物的连续监测按HJ/T75中的规定执行；烟气排放连续监测装置经省级以上人民政府环境保护行政主管部门验收合格后，在有效期内其监测数据为有效数据。”因此，CEMS已成为环境管理、环境监测、排污收费、污染物治理及实施污染物排放总量控制的科学可靠的依据及必要的技术手段。
2工程情况简介
南京协鑫热电有限公司建设规模为2×240t/h循环流化床锅炉配2×48MW机组，采用炉内投加石灰石脱硫方式，安有二台布袋除尘器，烟气由两侧烟道进入烟囱排出，烟囱高150m，由于两侧烟道工况类似，烟气的流动性好，CEMS采用“一拖二”系统配置，即在烟囱两侧烟道上分别安装一套采样装置，共用一套分析仪器。监测项目为SO2、烟尘、NOx，附带测量参数为烟气温度、烟气量、流速、压力、水分、烟气含O2量等。
3CEMS组成
CEMS由烟尘监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、系统控制及数据采集处理子系统组成。组成CEMS的设备按照安装布置可分为烟道现场部分和仪器间部分。
烟道现场仪器包括：直抽取样探头、烟尘监测仪、烟气温度、压力、湿度、流速仪。
仪器间仪器包括：烟气预处理装置、分析仪器、工控机、气瓶等。
现场仪器和仪器间通过烟气采样伴热管、电缆连接，负责气体、电源和信号的传输。
3.1取样方法
目前国内外烟气取样方法主要有两大类：直接测量法和抽取法，其中抽取法又分为直接抽取法和稀释法。
直接测量取样法是把分析部件直接安装在烟道上，结构简单，无须管线，采用差分吸收法测量，即将一束光直接照射在烟道气体中，利用分子的吸收光谱测量若干波长上的吸收，根据这些波长上分子吸收系数的差来确定吸收分子的含量。由于采用多个波长来确定一种分子的浓度，所以具有较强的抗干扰性。其主要缺点是仪器工作环境恶劣，维修不便，同时差分吸收无法实现在线校准，测量精度低，难以长期连续工作，国内已很少使用，国际市场份额仅占不足1。
稀释取样法是将除尘后的取样烟气用大量的干燥纯净空气按一定比例稀释（100～250倍）后，使样气的露点温度远低于室温（一般达到-30。C以下），再送至微量分析仪进行分析，分析结果乘以稀释比，得到检测值。稀释法通过采用临界孔技术保证稀释比。所谓临界孔指：当临界孔两端的压力比达到0.53以上时，流体经过临界孔的流速被限制在声速，因此流体流过临界孔的流量是恒定值。很容易保证稀释气的压力恒定，即稀释气的流速亦是一个恒定值，所以样气的稀释比是一个恒定值。稀释法的主要优点是：1）样气经大比例稀释后降低了烟气露点，传输管道不会出现结露和堵管现象，防止了烟气中的水汽凝结造成溶解性污染物的成分损失；2）杜绝了由于酸性凝结水腐蚀管道引起的故障，提高了系统的运行可靠性；3）烟气抽取量小（典型值50mL/min），延长了过滤器使用寿命，仪器维护量小；4）不需要烟气预处理装置，简化了操作环节；5）适用于各种场合，国际市场份额约占80。稀释法的主要缺点是：1）样气中未除去水分，为湿法测量，结果需修正；2）需用微量分析仪，精度要求高，降低灵敏度，误差增大；3）需要空气净化装置，提高了成本，增大了维护量；4）系统价格较高。
直接抽取法（加热管线法）是通过加热管对抽取的已除尘的烟气进行保温，保持烟气不结露，经细除尘干燥装置冷凝除湿预处理装置后再送至分析仪。直接抽取法由于存在脱水过程，对烟气中浓度较低且易溶于水的HCl、NH3、H3S等成分无法测量，因此不能用于垃圾焚烧发电厂的烟气监测中。若将高温高湿的烟气送入仪器中进行分析，则对分析仪的要求很高，整套系统价格昂贵，多应用于多成分、低浓度、易溶于水的气态污染物测量。直接抽取法适用于烟气除尘效果好的场合，主要优点是：1）样气中去除了水分，为干气测量；2）用常量分析仪监测，精度可靠；3）无需稀释气，维修费用低；4）一台气体分析仪可进行多种污染物监测，成本低；5）系统价格适中。直接抽取法的主要缺点是：1）需要电（或汽）伴热；2）需要采样泵和预处理装置。
经全面分析，由于本工程采用除尘效率高达99.95布袋除尘器，烟尘排放浓度仅为14.2mg/Nm3，故本工程选择直接抽取取样法。
3.2.烟尘监测子系统
CEMS中烟尘的测量是一个相对独立的部分，根据HJ/T75-2001规定，适合于烟尘连续监测的方法主要有：光散射法和浊度法。
光散射法是指用经过调制的激光或红外平行光束射向烟气时，烟气中的烟尘对光向所有方向散射，经烟尘散射的光的强弱与烟尘散射截面成正比，当烟尘浓度升高时烟尘的散射截面增大，散射光增强，即光强在一定范围内与烟尘浓度成比例，通过测量散射光强来定量烟尘浓度。根据接受器与光源所呈角度的大小可分为前散射、边散射及后散射。前散射测尘仪接受器与光源呈±60°；边散射测尘仪接受器与光源呈±（60°～120°）；后散射测尘仪接受器与光源呈±（120°～180°）。
散射法的主要优点是：安装容易，灵敏度高，维护量小，测量范围广，可用于大中小各种尺寸的排放源。散射法的主要缺点是：燃料种类变化较大时需进行标定，属于新型仪器，目前在国内已安装量还比较少，该法可适用于燃煤、燃油排放源的测量，也可用于粉体加工传送过程的浓度测量。
浊度法（也称透射法，对穿法）是指光通过含有烟尘的烟气时，光强因烟尘的吸收和散射作用而减弱，通过测定光束通过烟气前后的光强比值来定量烟尘浓度。浊度法有激光光源和红外光源两种，激光光源采用半导体激光器，寿命较长，且不受水气的影响，红外光源主要受到水气含量变化的干扰，测量精度较低。浊度法的主要优点是：技术成熟，结果可靠，价格适中，目前国内使用数量较多。浊度法的主要缺点是：需双端安装，进行光路对中，安装及维护稍有不便，发射端及接收端都需要洁净空气保护。该法可用于国内的各种燃煤烟尘排放源的烟尘浓度测量。
设置烟尘监测孔时，应优先选择在垂直管段，若烟道直管段长度大于6倍烟道当量直径，则监测孔前的直管段不小于4倍当量直径、且监测孔后的直管段长度不小于2倍当量直径；若烟道直管段长度小于6倍烟道当量直径，则监测孔前的直管段长度必须大于监测孔后的直管段长度。
本工程选用浊度法烟尘测尘仪，因两台布袋除尘器来自不同厂家，一卧式，一立式，缺乏垂直管道，且每台除尘器后配两台引风机，即一炉配两段钢烟道，为减少探头安装数量，烟尘监测孔开在烟囱两侧的砖烟道上。
3.3.烟气污染物监测子系统
由于要对两台锅炉的烟气污染物进行监测，为降低成本，采用一套分析仪对两台锅炉轮流监测的方法。
烟气中SO2的分析方法主要有紫外荧光法和非分散红外吸收法（NDIR法），NOx的分析方法主要有化学发光法（CLD法）和非分散红外吸收法（NDIR法）。
紫外荧光法测量SO2浓度原理：烟气在190nm～230nm的紫外光照射下，其中的SO2分子受激发生成激发态SO2，其返回基态时发出荧光，而且荧光强度与烟气中SO2的浓度成正比，通过测量荧光光强就可得到SO2的浓度值。该法灵敏度高，可探测到ppb级的低浓度SO2，而且动态范围和线性度好。
化学发光法测量NOx浓度原理：烟气中的NO与臭氧发生反应生成激发态的NO2，其返回基态时放出光子，当臭氧过量时，发光强度与烟气中NO浓度成正比，测量发光光强即可得到NO浓度值；同时利用钼催化技术将烟气中的NO2全部转化为NO与臭氧发生反应，测量发光光强即可得到NOx总浓度值。
紫外荧光法和化学发光法均适用于稀释取样法。
非分散红外吸收法是利用各种气体对于红外线这一光谱波段能量的吸收在波长上具有选择性这一原理构成的，可以通过一台仪器测定多组分气体，有较好的性价比、适用于直抽取样法。
3.4.烟气参数监测子系统
烟气参数监测子系统的监测项目包括温度、压力、湿度、氧量和流速，其中温度、压力、湿度、氧量的测量均为常规方法，流速监测方法的选择需注意烟道的长度是否满足安装要求。
烟气流速的监测有三种方法：压差传感法、超声波法和热传感法。
压差传感法利用压差传感器、皮托管等测出烟气的动压和静压，动压和静压与被测烟气流速成一定的比例关系，从而可定量烟气流速。
超声波法通过超声波顺着烟气流向和逆着烟气流向通过已知距离的两个点时，其传输时间不同，连续测定传输时间差可实现烟气流速的连续监测。
热传感法是指烟气通过热传感器时，带走的热量与烟气流速和热传感器的电阻阻值变化成比例，通过测量热传感器的电阻阻值变化可求得烟气流速。
当烟道长度小于6倍当量直径时，超声波法可取得较准确的测量结果，该法价格也较高。
3.5.数据采集处理子系统
数据采集处理系统目的是采集实时可靠的污染物排放数据，为运行人员提供实时的污染物排放参数，并指导机组优化运行和控制烟气污染物排放。系统可进行计算处理、记录，形成日、月、年报表，生成历史趋势图表，完成丢失数据的弥补，并可将监测数据、系统运行状态和各种报表传输到电厂DCS系统和环保管理部门.
DCS至少应存储5年以上监测小时平均值，监测参数数据，并能检索、显示各种直观的图表和打印。系统可根据环保法规在CEMS软件中设定烟气污染物排放报警限值，当污染物超标及仪器发生故障时，CEMS软件进行报警。
4南京协鑫热电有限公司CEMS技术方案
4.1CEMS方案说明
根据烟气所需测试SO2、NOX、O2各项指标的要求，本方案选用完全抽取法的取样方式进行取样。CEM系统由加热的取样探头（对样气粗过滤）和自限热（140℃）的伴热取样管线保证气体在采样和传输过程中保持烟气的原来品质，通过预处理迅速冷凝除湿并将冷凝液通过蠕动泵排至储液罐内，除湿后的气体经再次细过滤除尘通过取样泵送至德国MAIHAK公司的S700系列微机化模块式分析系统进行分析。其中SO2、NOX、选用UONR（高精度、高选择、高稳定性的多组分红外分析仪）进行分析，NO2通过转换炉变成NO，由NO分析器测出NOx。O2气选用OXOR-P（高精度的磁力机械式氧气分析器，具有比电化学等原理不可比拟的长寿命、高精度等特点）进行分析。最后通过数据处理（工控机）进行取样、反吹、校验等动作执行和强大的总量计算形成报表满足环保的测试要求。提供RS485、隔离的（4—20mA）测量信号输出和量程转换、标定、故障等状态信号等多组继电器开关量输出。满足向DCS和环境监测站提供信号。完成整个测量和信号传输设置参与脱硫设备控制的要求。
CEMS采用“一拖二”系统配置，在烟囱两侧烟道上分别安装一套采样装置，共用一套分析仪器。即用两个取样和输气管路，一套预处理设备和分析测量仪器。与此相应，数据处理和通讯装置也共用一套。为了缩短取样时间采用两个取样泵，在取样的烟道切换前提前取样。切换时间为15分钟，每个周期的采集时间不低于10分钟。反吹程序不影响测量。
4.2CEMS主要设备选型及参数
4.2.1烟尘分析系统
Ø仪器：烟尘分析仪
Ø型号：FW-56-I
Ø原理：浊度法
Ø测量范围：0～1000mg/Nm3（其它量程可设置）
Ø零点漂移：≦±2最小量程/周
Ø全幅漂移：≦±5满量程/周
Ø响应时间：
Ø线性度：≦±1
Ø输出：两路4～20mA
Ø产地：德国SICK
4.2.2SO2、NO分析仪
Ø仪器：多组份气体分析器
Ø型号：S710
Ø原理：非分散红外吸收法
Ø测量范围：0～500～2500mg/m3（量程自动切换）
Ø检出下限：浓度校准后10mg/m3
Ø零点漂移：≦±1最小量程/周
Ø全幅漂移：≦±1满量程/周
Ø响应时间：
Ø线性度：≦±2
Ø校准：具有自动校准功能（校准周期可设定）
Ø输出：两路4～20mA
Ø产地：德国MAIHAK
ØNO2®NO转换炉
转贴于 4.2.3O2分析仪：
Ø仪器：氧分析器
Ø型号：S710（同SO2共用一台S710）
Ø原理：磁力机械式
Ø测量范围：0～25
Ø零点漂移：≦±1最小量程/周
Ø全幅漂移：≦±1满量程/周
Ø响应时间：
Ø线性度：≦±1
Ø输出：两路4～20mA
Ø产地：德国MAIHAK
4.2.4烟气压力、温度测定
Ø仪器：烟气压力、温度测定仪
Ø型号：SMC-202（压力传感器型号：3051C;温度传感器:144）
Ø原理：压差;温度（热电偶）
Ø测量范围：温度：0～300℃
Ø压力：-5～5kPa
Ø精密度：温度：±3℃
Ø压力：≦±3
Ø输出：两路4～20mA
Ø产地：德国
4.2.5超声波流速仪
Ø型号：FLOWSIC100
Ø原理：超声波法
Ø量程（高/低）：0～40m/S
Ø采样方法：现场直插式
Ø分辨率：±0.1m/s
Ø环境空气温度限制（最低/最高）：-20～＋55℃
Ø用电量（KVA）：0.1
Ø警报输出：无源接点（任意设置报警值）
Ø产地：德国SICK
4.2.6湿度测量
Ø选用芬兰VAISALA公司生产的HMP235A型高温电容法湿度计，因为有温度校准，精度高。但考虑到电厂的工况稳定，烟气含水量变化不大，采用短时测量取平均值输入做湿度校准计算。防止湿度计的意外损坏。HMP235A的主要技术指标如下：
Ø测量变量：相对湿度
Ø测量范围：0～100RH
Ø最大变差：在授权的高质量校准以后，±1RH（0～90RH）
±2RH（90～100RH）
Ø用盐溶液校准（ASTME104-85）:±2RH（0～90RH）
±3RH（90～100RH）
Ø响应时间（T90）：在20°C时，15S
Ø传感器：HUMICAP°K
Ø温度：测量范围：－40～ 180°C
Ø精度：±2°C
Ø传感器：PT100，RTDIEC7511/3B级
Ø电子线路典型温度影响：±0.005°C
Ø计算变量：
Ø露点：－40°C～ 100°C
Ø混合比：0～500g/kgd.a.
Ø绝对湿度：0～600g/m3
Ø湿球温度：0～ 100°C
Ø输出：两个模拟量输出可选，量程可选。0～20mA；0～1V
Ø4～20mA：0～5V0～10V
Ø串联数字输出：RS232C；RS485；RS422或数字电流环
Ø报警继电器两个：8A/230VA；24VDCSPCO
4.2.6数据处理单元
YQ-02型，为工控机系统，具有编程\采集\存储\传输功能；软件系统主要包括动态连接、企业日报、企业月报、企业日志、参数设置、串口设置、技术支持几个部分。
4.3系统主要特点
4.3.1气体污染物采用直接抽取法测量。
4.3.2易损件少，可在地面进行维护工作。
4.3.3所有仪器均可上网传输数据，可远程诊断，早期发现征兆及时处理故障。
4.3.4用工控机对测量系统进行集中控制管理，按照环保部门要
求传送数据和报表。同时可以用作控制脱硫除尘设备。
4.3.5取样探头
为加热型取样探头，温度可调节，最大温度为180℃，在探头过墙处也加热，保证在探头处样气不降温、不冷凝。探头内部具有双级除尘过滤装置将样气大的颗粒初步滤掉，滤芯更换方便易行，建议每三个月换一次，同时探头处还有反吹气接口，反吹气的目的是吹扫气路及滤芯（加温的滤芯效果更佳），提高滤芯的寿命和取样路径的畅通。同时探头具有温度传感器，监控探头的温控效果。接触烟气内表层喷氟，防腐性强。
4.3.6取样管线
取样管线为自限热加热管线和聚四氟乙烯取样管及反吹管集成的复合管线。自限热加热管线的特点为140℃（国标），功率为40～60W/m，通过热导的形式将取样管加热，从而保证在样气传输过程中不结露，自限热加热管线为：片点状并联加热材料构成，如：本材质达到140℃恒温不再加热，当低于140℃时开始加热。即温度为整根管线的温度，可靠性强，并设有温度传感器监控温度变化。
4.3.7预处理单元
干燥除湿：为压缩机双级除湿，温控精度高，双级除湿效率高。两极间为取样泵（流量5L/min，耐腐蚀耐负压泵），双级除湿对应双级蠕动泵排水，保证冷凝水的排放。
精过滤器（第三级）更换期为半年。
4.3.8传感器
在整个气路中设有湿度、温度、压力传感器，起到检查除湿、加热、取样效果，保证样气在传输过程不冷凝或湿气不进入分析仪器。
4.3.9分析单元
采样德国SICK.MAIHAK公司的专利技术-S710红外线多组份分析仪：SO2、NO、CO采用红外法；O2采用磁力机械式（寿命长、精度高）。该仪器具有湿度交叉干扰的修正，温度、压力、流速的自动补偿技术使仪器具有很高的精度和长期稳定性。对仪器的校准采用“校准气室”内置的方法，比其它等效方法（滤光片等）更符合实际的气体标定。实现不用标准气的前提下任意设定校准周期实现自动校准，同时系统具有手动校准功能。
4.3.10反吹单元
定时和不定时吹扫取样管路，保证取样畅通。
4.4设备清单
序号设备名称型号规格单位数量生产厂产地
1气体污染物分析系统GXH-9021套1SICK/MAIHAK（德国）
分析主机S710SO2/NOX/O2台1SICK/MAIHAK（德国）
NO2®NO转换炉SMB-204台1SMC
加热型取样探头及双侧法兰SP2000套2M&C（德国）
伴热取样管线30m根2加热带为美国THERMON
机柜2000×600×800个1SICK/MAIHAK
气体采样泵KNF个2德国KNF
压缩机制冷器（两级冷凝）JCT个1奥地利JCT
蠕动泵SR25个2M&C（德国）
PLC可编程控制器PLC个1日本松下
储水罐SMC7001个1SICK/MAIHAK
气动球阀SCY220-04个4德国原装
连接件及电磁阀Swagelok个4美国Swagelok
储气罐SMC8001个1SMC
2尘测定仪（每套包含：双侧法兰/发射单元/接收单元/计算单元/反吹泵/清洗空气单元/防护罩）FW-56-I套2SICK/MAIHAK（德国原装）
3超声波流速仪FLOWSIC100套2SICK/MAIHAK（德国）
4压力变送器（包括压力传感器/变送单元/取样探头及双侧法兰）3051C套2ROSEMENT(美国)
5温度变送器（包括温度传感器/变送单元）144套2ROSEMENT(美国)
6湿度测量仪及双侧法兰HMP235A套2VISALA芬兰
7工控机、数据采集处理（包括：采集卡、处理器、15”液晶显示器、打印机、UPS、中文软件）YQ-02(P41.8G/256M/30G/52X）套1SICK/MAIHAK（北京）
5结语
南京协鑫热电有限公司2×48MW机组烟气排放连续监测系统已投入运行，对控制烟气污染物排放和提高电厂经济效益起到了重要作用。
参考文献
［1］《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)
［2］《火电厂烟气排放连续监测技术规范》(HJ／T75-2001)
［3］《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检验方法》（HJ/T76-2001）
烟气在线监测系统篇5
关键词：电气火灾监控；报警系统；管理平台；开发
中图分类号：U260.4+23文献标识码： A 文章编号：
1 电气火灾监控报警管理平台系统概述
当前通用电工产品已十分成熟，用于电力计量、执行操作和实施保护，能防止由线间金属性短路故障和长时间过载发热引发的电气火灾，基本上属于被动预防。 电气火灾监控产品主要针对接地电弧性短路故障，用于监控、预警。从电工角度看，属于辅主动预防安全手段。 这是两种性质不同的产品（或系统），有点象“战斗机”与“雷达站”的关系。火灾报警系统是立足扑救的、针对已经发生的火情的后期报警灭火系统。 电气火灾监控系统从本质上是立足预防的、专门针对电气线路故障和涉电意外的前期预警系统。 前者的联动或控制对象是广播喷淋排烟等逃生灭火器件，第一处理责任人是消防保安。 后者的联动或控制对象是电力分合等电工器件，第一处理责任人是持证电工。 两种系统不能混为一谈，更不能互相替代，原则上应该互相独立。 在充分的硬件和软件条件下，两种系统并非绝对不可以兼容或合并。
2 电气火灾监控报警系统管理平台开发探析
2.1电气火灾监控报警系统管理平台主要功能
电气火灾监控报警系统管理平台开发中主要兼顾以下几个方面的功能：（1）系统运行监视和控制。监视界面显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况进行组态。（2）电能质量监视和分析。对整个监控系统范围内的电能质量和电能可靠性,漏电电流及线缆温度状况进行实时的监视。实时监视系统电压偏差、频率偏差、不平衡度、功率因数、谐波含量，电压闪变，剩余电流及温度等电能质量问题，评估电能质量是否符合标准。记录扰动时的波形，作为电能质量分析和故障分析的依据。系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，用户也可以定制符合需求的电能统计功能，包含不同用电设备在不同费率时段的电量消耗，可以按照日、月、季度、年的时间段进行统计和记录，并可以查询、显示和打印。（3）预防性电气火灾监视。连续监视用电设备泄露电流的变化、线缆接头温度的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警信息通过Email、手机短信等方式通知相关人员并与消防监控系统联网,数据实时传送消防控制中心。（4）历史数据管理。系统完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录(SOE)等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图。（5）报表管理。可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表、电能趋势报表等。报表能通过Email或HTML格式进行发送、手动打印或自动打印。（6）用户权限管理。用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行。用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。
2.2 系统的开发探析
电气火灾监控报警系统管理平台是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统。它能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温。感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘、挡烟垂壁等相关设备联动，自动或手动发出指令、启动相应的装置。 在电气火灾监控报警系统管理平台中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。火灾探测器是能对火灾参数(如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等)响应，并自动产生火灾报警信号的器件。按响应火灾参数的不同，火灾探测器分成感温火灾探测器、感烟火灾探测器、感光火灾探测器、可燃气体探测器和复合火灾探测器五种基本类型。不同类型的火灾探测器适用于不同类型的火灾和不同的场所。感温式火灾探测器适宜安装于起火后产生烟雾较小的场所。平时温度较高的场所不宜安装感温式火灾探测器。 火灾的起火过程一般都伴有烟、热、光三种燃烧产物。在火灾初期，由于温度较低，物质多处于阴燃阶段，所以产生大量烟雾。烟雾是早期火灾的重要特征之一，感烟式火灾探测器是能对可见的或不可见的烟雾粒子响应的火灾探测器。它是将探测部位烟雾浓度的变化转换为电信号实现报警目的一种器件。感烟式火灾探测器有离子感烟式、光电感烟式、激光感烟式等几种型式。离子感烟式探测器是点型探测器，它是在电离室内含有少量放射性物质（镅-241），可使电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。当烟粒子进入电离化区域时，它们由于与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。当导电性低于预定值时，探测器发出警报。光电感烟探测器也是点型探测器，它是利用起火时产生的烟雾能够改变光的传播特性这一基本性质而研制的。根据烟粒子对光线的吸收和散射作用。光电感烟探测器又分为遮光型和散光型两种。红外光束感烟探测器是线型探测器，它是对警戒范围内某一线状窄条周围烟气参数响应的火灾探测器。它同前面两种点型感烟探测器的主要区别在于线型感烟探测器将光束发射器和光电接受器分为两个独立的部分，使用时分装相对的两处，中间用光束连接起来。红外光束感烟探测器又分为对射型和反射型两种。感烟式火灾探测器适宜安装在发生火灾后产生烟雾较大或容易产生阴燃的场所；它不宜安装在平时烟雾较大或通风速度较快的场所。
在电气火灾监控报警系统管理平台中，用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。火灾报警控制器就是其中最基本的一种。火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；接收、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等诸多任务。是火灾报警系统中的核心组成部分。 在火灾报警装置中，还有一些如中断器、区域显示器、火灾显示 盘等功能能不完整的报警装置，它们可视为火灾报警控制器的演变或补充。在特定条件下应用，与火灾报警控制器同属火灾报警装置。火灾报警控制器的基本功能主要有：主电、备电自动转换，备用电源充电功能，电源故障监测功能，电源工作状态指标功能，为探测器回路供电功能，控测器或系统故障声光报警，火灾声、光报警、火灾报警记忆功能，时钟单元功能，火灾报警优先报故障功能，声报警音响消音及再次声响报警功能。 在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。在电气火灾监控报警系统管理平台中，当接收到火灾报警后，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。主要包括火灾报警控制器，自动灭火系统的控制装置，室内消火栓系统的控制装置，防烟排烟系统及空调通风系统的控制装置，常开防火门，防火卷帘的控制装置，电梯回降控制装置，以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置等控制装置中的部分或全部。消防控制设备一般设置在消防控制中心，以便于实行集中统一控制。也有的消防控制设备设置在被控消防设备所在现场，但其动作信号则必须返回消防控制室，实行集中与分散相结合的控制方式。火灾自动报警系统属于消防用电设备，其主电源应当采用消防电源，备用电采用蓄电池。系统电源除为火灾报警控制器供电外，还为与系统相关的消防控制设备等供电。
结语：
随着科学技术的快速发展，电气火灾监控报警系统管理平台的应用越来越广泛。在管理平台的开发中需要首先确定平台实现的功能需要，然后采用科学的技术手段进行开发保证系统的实用性和有效性。
参考文献
[1]孙景芝.消防联动系统施工[M]. 中国建筑工业出版社,2009
[2]赵英然.智能建筑火灾自动报警系统设计与实施[J].消防工程，2010
烟气在线监测系统篇6
随着《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》的，污染源在线监测数据已可以作为总量减排的首选依据，针对污染源企业的在线监控在环境监管中扮演着越来越重要的角色，深入开展污染源在线监测和充分利用污染源在线监测数据也逐渐成为环境保护工作的一项主要内容。北京市是我国率先开展污染源在线监测的城市之一，目前北京市的污染源在线监测系统已由当初以环境监测部门单一负责维护运行为主的模式转为多个部门分工协作的模式。新的运行模式需要多个用户在不同地点实时地获取和分析污染源在线监测信息，原有C/S结构面向单一客户端的软件系统已无法满足当前需求。另外，经过多年针对污染源在线监测工作的不断发展，北京市环境保护监测中心积累了包含各种空间信息的大量在线监测数据，一直缺少更直观的方法来综合展示和分析这些监测数据，需要建立一套包含地理信息、功能更强、效率更高的污染源在线监测监控和综合分析系统。本文根据北京重点污染源在线监测的新需求，基于地理信息系统技术，将北京市空间信息数据与环境信息数据相结合，建立北京市重点污染源的在线监测监控系统，实现了海量在线监测数据的管理、查询和分析与空间有关的环境信息，在GIS地图中对环境信息进行丰富的可视化展示、数据超标和仪器异常报警、环境信息空间化综合分析等功能。旨在探索将来在环境管理、规划工作中如何更加合理、有效地应用地理信息技术。
1系统的设计
1.1系统的结构系统的框架结构如图1所示，主要通过集合重点锅炉烟气、污水处理厂和地表水的在线监测系统，根据各排污单位和水系的空间数据信息，建立污染源的动态数据库，搭建基于GIS的软件平台，将区域属性和河流水系的空间数据库与环境信息数据相结合，实现了在地理信息系统中进行环境信息展示、统计、分析和数据报警等功能。为了提高系统的稳定性，方便多用户在不同地点更便捷、高效地获取和处理各类污染源信息，系统配置3台服务器分别用于监测数据库、空间数据库和软件平台部署。
1.2污染源数据库污染源数据库结构设计参考美国EPA的NIF3.0(NationalInventoryFormatVersion3.0)，并结合国内排污申报和收费软件系统的数据要求，根据污染源的空间特性进行设计。首先确定排放源地理位置，然后由其地理位置来关联点源的属性表，可以是一对一或一对多的关系。例如排放源的位置关联点源信息、点源装备信息等属性表。通过排放源的位置信息(如地理位置、位置名称、区县的位置名称、污染源类型等)就可以关联点源信息(单位法人代码、企业规模、生产日期等)以及点源装备信息(主要有排放装备类别代码、装备数量、设计生产量、设备状况、安装时间等)的属性信息表。地表水的数据结构与污染源的类似，也是根据水系的名称和空间属性信息进行关联，再录入相应的在线监测数据。污染源数据库目前主要收集北京市重点锅炉烟气、污水处理厂和地表水三大类的在线监测系统的数据，包含各类污染物的排放动态变化、物理参数和在线监测设备的运行状态等实时数据。其中北京市锅炉烟气在线监测系统主要监控北京市锅炉功率为20蒸吨/小时或烟囱高度大于等于45m的重点污染源，该系统监测的数据包括锅炉烟气的排放量参数(流速、温度、压力、含氧量)和污染物参数(烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、不透明度等)，锅炉烟气在线监测数据的时间分辨率为5min。污水处理厂在线监测系统针对北京市各污水处理厂出入水口进行在线监测，监测项目主要有pH、水温、CODcr、氨氮、TOC等水质参数以及自动监测仪器设备运转状态，由于水质仪器的自动分析和处理耗时较长，污水处理厂在线监测数据的频次为每4h一次。地表水环境在线监测系统的监测数据包括北京市主要水库、河流断面自动监测水站的数据，涵盖pH、水温、溶解氧、浊度、电导率、COD、氨氮、TOC等参数，地表水在线监测系统的监测频次与污水处理厂一样，为每4h一次。
1.3空间数据库空间数据库如表1所示，分为北京市的行政区划、水系、遥感影像、道路交通等5类。本文运用1∶50000的数字高程数据(DEM)与30m分辨率的遥感影像(TM)叠加，作为基础地形数据图层，实现了三维地形的展示。水系数据包括分辨率为1∶50000的北京市各大主要河流和水库数据。系统利用这些基础地理数据，根据锅炉烟气污水处理厂排污口的地理位置、地表水的水系经纬度信息制作污染源点位图层以及地表水系的空间分布图层，从而将空间信息数据库和污染源信息数据库有机地结合起来进行综合管理，为污染源管理提供有效的服务和支持。
1.4基于GIS的软件平台设计系统的软件平台基于B/S架构进行建设，即浏览器/服务器模式的WebGIS系统［1］，主要采用Java和JavaScript语言进行开发，数据库选取Oralce10，体系结构参照业界标准的3层体系结构，分为表示层、业务层、数据层(如图2)。
1.4.1表示层表示层是用户使用应用系统的接口，系统表示层的页面查询使用Ext类库中的Ajax组件［2］，地图上的信息绘制采用了VML语言，曲线图使用了flot组件，用户可以将鼠标移到图片上即可显示该点相对应的数值。通过这些技术，可以使用户在Internet浏览器端不需要安装任何插件的情况下更快速地使用系统的所有功能，而且大大减少了软件与数据库服务器间的交互操作，提升了服务器的运行效率。
1.4.2业务层业务层是实际业务规则的执行部分，数据的录入、查询、统计都通过业务层(数据访问层)完成。本系统在业务层地图访问部分选用ESRI公司的ArcSDE9.2及ArcIMS9.2。ArcIMS［3］是新一代的WebGIS软件，可以在服务器和浏览器或其他客户间建立“数据流”，使用户可以将本地数据与Internet上的数据结合起来，从而在万维网即可稳定地使用地理信息系统各项功能;ArcSDE则可以有效地对空间地形数据进行管理，能够实现各种GIS软件所具备的放大缩小等基本操作，还能快速实现各种复杂的空间信息查询功能。业务层中的数据库访问组件部分选用通过JDBC封装访问Oracle的数据，为数据访问提供统一的访问规则。
1.4.3数据层数据层是空间数据和污染源数据的存放地。污染源数据在Oracle数据库中存储，访问污染源数据通过JDBC来完成。而地理数据则通过ArcSDE存放在数据库中，供ArcGISServer进行访问。
2系统的主要功能和应用
2.1环境信息展示和超标报警功能北京市重点废气污染源具有明显的季节特性，除了常年生产运行的工业企业外，还有大量只在采暖季节运行的采暖锅炉。针对此特点，本系统增加了分组方式来控制展示的污染源数量，如锅炉烟气分为电厂、采暖锅炉、固废焚烧、工业锅炉等类别，这样可以在更便捷、直观地表征污染源的排放状况的同时有效地减少服务器的负荷。在系统的展示功能界面(如图3所示)上，用户可勾选分组面板的复选框控制地图上污染源显示的数量，当选中后，即可在页面上显示污染物的实时排放信息和地图信息，系统还在页面上将污染物浓度的实时数值用柱状图等形式在污染源点位上实时展示，同时根据国家和北京市的污染物排放标准，针对各类污染源企业排放的每一类污染物的排放标准进行设定，以不同颜色对污染物排放的级别进行区分，并将结果渲染到地图上。当监测数值超过排放标准或通信异常时，系统将通过短信的方式向相关负责人进行报警。
2.2查询和统计分析功能系统提供了两种查询方式:一种是在地图上直接框选一个或多个污染源，另一种方式是输入污染源企业名称查询。以地图查询为例，当用户选中某一污染源企业后，地图上自动弹出包含该污染源单位属性和污染物即时监测数据等常用基本信息的小窗口(如图4所示)，单位属性信息主要包括监测企业名称和企业负责监测设备运行的联系人信息，即时监测数据主要是各类污染物和物理参数的监测数据，系统对超过标准限值的数据以较明显的颜色进行区分。当基本信息无法满足用户需求或者用户欲查询污染源企业相关的统计报表时，用户可点击基本信息页面中的详细信息，即可获得污染源在线监测数据的统计分析信息，系统可提供各类污染物排放变化曲线图、当日排放情况统计表以及日、周、月排放的统计信息(见图5)。
2.3扩散模型模拟展示在系统中加入高架点源高斯扩展模型，根据气象条件的变化，模拟计算锅炉烟气污染源排放的污染物在大气中的扩散情况，按照指定的污染物和时间，在地图上将模拟结果绘制出污染扩散信息的效果，模拟结果可以随着时间的变化在空间上进行动态展示(如图6)。根据污染扩散模型，可以评估污染源对不同区域空气质量的影响，为制定重点锅炉烟气的控制措施提供科学的依据。
2.4GIS空间分析功能本系统还提供了在web页面下的空间分析功能。用户可以在GIS地图上通过以污染源或空气自动监测站点为中心，查询周边3km、5km范围内的空气质量监测站或污染源企业的状况(如图7)。在地图上标注站点和查询范围的同时，也会在左侧列出3km、5km范围内站点信息列表，通过这个GIS的空间分析功能，可以了解空气质量监测站点周边的污染源分布状况，为空气质量自动监测站的位置选取提供帮助。2.5基于GIS的水环境综合分析和管理功能北京市地处我国华北平原西北边缘，北靠军都山，西有西山，东南部为平原，外来河流流入较少，这样的地势特点决定了北京市的水环境质量主要受本地污染源影响，因此污水处理厂对水环境质量具有举足轻重的作用。本系统将重点污水处理厂和水环境质量的在线监测系统集成在GIS中(见图8)，实现空间信息和水环境信息相结合。业务人员通过基于GIS的综合分析功能，可以在地图上快速有效地分析水环境质量和污水处理厂排放之间的关系，如当水环境质量出现异常时，可以通过GIS系统对其上游的污水处理厂的排放数据进行查询和分析。反之亦然，当污水处理厂排放的污染物超标时，可以快速地分析其对下游河流水环境质量的影响状况。这一功能进一步提升了决策部门对污染源的监管水平，并为业务人员了解水环境质量与污染源之间的相互影响关系提供了更好的分析手段。
3结论与展望
烟气在线监测系统篇7
【关键词】污染源；在线；数据；五性
环境监测数据的“五性”是指“代表性”、“可比性”、“完整性”、“精密性”、“准确性”。随着环保工作的转型，污染源在线监控方法作为一种先进技术是实现环保精细化管理、数字化管理的重要手段，在线监控与常规实验室手工监测比较，其监测数据的及时性、时效性、全面性是毋庸置疑的[1]。那么在线数据是否能够满足传统的手工环境监测结果质量上的“五性”要求，是在线监控数据作为一种数字产品，能否被环保部门、企业、各种环保组织、公众有效使用的关键。为了保证在线监控系统数据的质量，国家先后出台了相应的技术规范、标准和管理办法[2][3][4][5][6]，实行了环保产品认证制度，制定了主要污染物在线分析仪的技术要求。笔者认为：只要从环保在线设备的生产、安装、运营维护等几方面严格执行把关，在线监控数据相比传统的手工监测数据更能达到监测数据“五性”要求。
1、在线系统简介
污染源企业现场端在线监控系统分为两类：一类是废水，一类是废气。废水系统包括站房及站房内的监测设备（流量计、PH表头、数据采集器、各类污染物分析仪、稳压装置、温湿度调节器及其他附属设施等）、规范化排放口及安装在排放口上的各种探头（流量计探头、PH探头及各类污染物抽样探头等）。废气系统包括站房及站房内的设备（烟气分析仪、数据采集器、稳压装置、温湿度调节器及其他附属装置等）、烟气采样维护及人工监测平台、安装在烟囱上的各种采样探头及烟气预处理系统、将烟气从烟囱中采集到烟气分析仪中来的伴热管等。
2、现场踏勘及方案制定保证在线数据的“代表性”
监测数据的“代表性”[7]是指在具有代表性的时间、地点，并按规定的采样要求采集的有效样品特性，所采集的样品必须能反映总体的真实情况。这是传统手工监测对于数据“代表性”的要求，污染源在线监控本身是实施的实时监测，不是用一次监测数据代表一个月或者一年的数据，所以在线监控数据完全能够满足时间上的“代表性”，是否能够满足空间上的代表性主要取决于在线设备安装点位的确定等。只要在线监控系统安装运行之前对于方案的制订和安装调试进行了把关，那么在线数据的“代表性”可做到一劳永逸。现场踏勘和方案制订是确保“代表性”的第一步，方案中必须对设备安装点位、设备选型等做出明确的要求。按照方案施工建设是保证在线数据“代表性”的关键，整个过程必须要环保公司、企业和环保部门三方联动才能保证在线监控正确的选点定型，特别是环保部门在此起着最重要的方案确认和建设验收的决定作用。
3、规范运营维护，保证在线数据的“可比性”
监测数据的“可比性”是指：不仅要求各实验室之间对于同一样品的监测结果应相互可比，也要求每个实验室对同一样品的监测结果应该达到相关项目之间的数据可比。“可比性”是一个相对指标，在线数据的可比性的主要内涵还是在线数据与传统手工监测数据的可比。实际工作中主要把握：1、流量数据可比。废水必须建设在明渠排放口，安装明渠流量计。废气流量采样探头必须安装在烟气流速>5m/s的烟囱或者烟道上，手工采样点必须安装在在线采样法兰附近等等。2、污染物浓度可比，在线分析数据必须和手工监测数据可比。数据的“可比性”是数据“准确性”的前提条件。这不仅要求在线设备必须严格按照规范要求定期校验、校准（水污染源在线监控系统运行与考核技术规范（试行）HJ/T355-2007），也要求实验室所出具的数据能够作为基准参考，更加需要严格标准操作，严格质控措施。（固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范（试行）。
4、在线设施的连续运行保证在线数据的完整性
“完整性”是指工作总体规划的切实完成，即保证按预期计划取得有系统性和连续性的有效样品，而且无缺漏的获得这些样品的检查结果及有关信息。实际上传统的手工监测方法样品数和数据量都很小，无法保证监测数据的绝对完整，特别是对于污染源排放污染物的监测数据，因为市场经济下，企业的生产和污染物的排放完全可以由企业自己调整时间，企业和环保监测部门玩着猫捉老鼠的把戏，样品的“代表性”都无法满足更别说“完整性”。而在线监控系统将这种要求变得更实际，《污染源自动监控管理办法》、《水污染源在线监控系统运行与考核技术规范》等规范中要求执行设备故障报告、备用机制度、在线无法运行时手工监测制度、企业停产站房不停电制度、异常数据标示制度等等都是为了确保在线数据的“完整性”，防止企业采取控制污染物的排放规律，避重就轻。在线监控的运营管理交给第三方运营公司管理后，数据“完整性”的要求更能得到保证。
5、严格在线分析仪的环保认证及出厂检定，确保在线数据的“精密性”
“精密性”是所有监测分析数据的固有属性，是指测定值有无良好的重复性和再现性。这也是保证数据“准确性”的前提条件。传统的手工监测方法，数据的精密性主要取决于分析人员的操作水平及随机误差，而在线监控分析数据的“精密性”主要取决于在线分析仪器本身的稳定性和重复性，国家在相关环保产品的技术要求中对于仪器的“零点漂移”、“量程漂移”、“重现性”等都有严格的规定。这些性能指标的要求保证了在线数据的“精密性”。
6、加强检验校准频率，严格仪器所用分析试剂质量，确保在线数据的“准确性”
“准确性”是指测量值与真值的符合程度。“准确性”不仅要考虑仪器对于标准样品的准确测量，还要考虑对于实际样品的适应程度。一般新生产的仪器必须对多种废水（废气）都具有适应性，而已经安装的仪器，必须对测量水样具有适应性。仪器投入运行后，对于准确性的考核不仅考核的是仪器对于实际水样的适应性也是对运营维护人员的工作规范性、质量控制措施的评价。确保在线数据的“准确性”，必须做到：
烟气在线监测系统篇8
关键词：SCR SCNR 激光 TDLAS 氨逃逸
Abstract：This paper introduces the measuring method of ammonia in flue gas denitrification transformation fled concentration of several common deprotection coal-fired units， introduced the measurement principle of Neo LaserGas II laser in situ measurement type ammonia escape instrument， and the application process problems and solutions of the Tuoketuo Power Genneration CO.LTD
中图分类号： TN2 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）03-0303-01
一、引言
“十二五”期间，我国将NOX列入污染物总量控制的约束性指标，减排幅度设定为10%；制定并实施NOX新的排放指标限值，新建、扩建、改建火电厂建设烟气脱硝装置，重点区域内的火电厂应在“十二五”期间全部安装烟气脱硝设施。
目前，火力发电厂的烟气脱硝方法主要有选择性催化还原法（SCR）、非选择性催化还原法（SNCR）以及在二者基础上发展起来的SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）还原剂均可采用液氨、尿素和氨水，烟气脱硝装置运行时应控制加入最优化量的氨，既要保证能最大程度的脱除NOX，又只允许最小限度的氨逃逸。注入过量的氨不仅会增加腐蚀，缩短SCR催化剂寿命，还会污染烟尘，增加空气预热器中氨盐的沉积，以及增加向大气的氨排放。特别是铵盐――硫酸氢胺（ABS）的形成，ABS在温度降低时，会吸收烟气中的水分，形成腐蚀性溶液，会堵塞催化剂，造成催化剂失活（即失效）。烟气经过空气预热器时，在热交换表面会形成ABS，并产生沉积，降低空气预热器的效率。氨逃逸量的准确测量具有重要意义，对SCR出口的氨逃逸量监测并控制在2―3×10-6（ppm），可延长空气预热器检修周期及催化剂更换周期。在燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验中，氨逃逸浓度是主要性能指标之一。本文阐述了氨的测定方法，详细介绍了Neo LaserGas II激光原位测量式氨逃逸仪表的测量原理以及在托电公司的应用情况。
二、氨逃逸检测方法对比
SCR出口的烟气高温、高湿、高粉尘及高腐蚀，使氨逃逸量法对策监测难度很大。如何确保烟气取样，处理后的微量氨是真实的，成为非常重要的技术课题。
抽取法分析系统测量微量氨，通常要求先将NH3先转化为NO，采用化学荧光分析法检测微量NO，再转换成氨的测量值，存在转换器转换效率问题。另外，在样气取样及传输过程存在水分对微量氨的吸收等影响因素，使得抽取分析法测量微量氨很困难，准确度也难于保证。
采用原位式分析系统检测微量氨，无需采样直接测量氨浓度，没有样气取样及传输带来的影响，也不存在转换器的转换效率问题。采用激光分析原位测量微量氨是线测量，更具有代表性。
Neo LaserGas II是挪威NEO Monitors公司采用可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术的典型的氨逃逸激光原位测量仪表。
三、Neo LaserGas II 激光分析仪原理介绍
挪威NEO Monitors公司是可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）气体分析仪全球最主要供应商之一，是该领域的开拓者和领导者，其产品广泛应用于排放监测及工业过程控制领域，目前在全世界超过40个国家和地区安装了近6000套激光光谱气体分析仪。
1.测量原理
调谐激光分析微量氨系统，是基于通过对气体的特征吸收光谱来测定气体成份浓度。将气体吸收谱线按波长展开，不同气体在某些特定波长产生吸收峰被称为该气体的特征吸收谱线。由于选择的可调谐激光光谱的宽度远小于被测气体的特征吸收谱线的宽度，通过选择激光波长接近于待测成份的某吸收谱线。可调谐激光二极管采取改变激励电流或温度，使激光波长被调谐实现涵盖所选的波长范围，包涵吸收谱线，当激光波长等于被测气体的特征吸收波长，激光将被吸收，其吸收程度可从接收信号分析得到。通过对NH3的吸收谱线的信号检测，可测量NH3浓度。
NEO激光光谱分析仪采用可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS），是一种运用固态激光光源的非接触式光学测量方法，所以传感器能够不受污染物和腐蚀性气体的影响，免除了日常维护。与传统的UV（紫外）或IR（红外）分析仪不同，Neo LaserGas II分析仪采用“单线光谱”和二次谐波检出技术，从而避免了其他组分的交叉干扰。由于分析仪没有抽取式烟气监测系统的取样预处理部分，进一步提高了测量的可靠性，并排除了取样预处理系统带来的误差。
2. LaserGas II 原位监测气体分析仪技术特点
NEO公司的LaserGas II 单光路激光分析仪是一款高可靠性的气体分析仪，实现真正的原位连续测量。分析仪采用跨烟囱、烟道或反应器的安装设计，常规跨度为0.5到20米，同时支持旁路安装或抽取式安装。分析仪采用一个发射单元和一个接收单元的配置模式，测量整条光路的平均气体浓度。图1为LaserGas II 单光路激光分析仪结构示意图。
LaserGas II系统主要包括中央处理单元、激光发射单元、接收探头、复合光缆与回路光缆等，复合光缆由光纤和低压传输电缆（24V）组成，连接探头和中央处理单元。
LaserGas II系统的中央处理单元，包括操作控制面板、显示、处理器、激光源、内置参比池和输入/输出等，控制处理器最多可控制三个采样点。发射与接收探头分别安装在被测烟道的两侧，发射探头由光缆接头传输发出激光，接收探头通过光电检测器接收被吸收后的激光信号，并转化为电信号，通过电缆输出到中央处理器进行信号处理，探头的光学部件采取正压空气保护。
LaserGas II 单光路激光分析仪的主要技术特点有：（1）测量响应速度快；（2）非常低的检出限ppb级或低ppm级；（3）无取样系统，现场原位测量；（4）无背景气体交叉干扰、稳定性高；（5）没有零点漂移、胜任多种恶劣环境条件：高温、高粉尘、腐蚀性气体；（6）线测量：整个烟囱直径/烟道宽度的平均浓度、无运动部件，没有易耗品。
四、Neo LaserGas II 激光分析仪学在托电公司的应用
内蒙古大唐国际托克托发电公司积极响应国家减排政策，已经完成了#4、#6、#7、#8、#11、#12机组的脱硝改造工作，并且#4、#6、#7、#8、#11机组的脱硝已经通过国家环保部门的验收工作，目前托电公司正在进行着其他机组的脱硝改造工作，计划明年实现所有10台机组全部投入脱硝，享受脱硝电价政策。
托电公司所有的机组的脱硝系统采用的都是选择性催化还原法（SCR），催化还原剂采用的是液氨，托电公司有专门的氨区；每台机组在脱硝出口烟道都安装了两套氨逃逸在线检测仪表，所有机组的氨逃逸仪表都是采用的Neo LaserGas II激光分析仪。
目前#4、#7、#8、#11机组已经投用约半年时间，通过对氨逃逸仪表检修维护情况来看，Neo LaserGas II的氨逃逸仪表检测较为准确，能够客观反应烟气中氨浓度，设备调试维护方便。当然该仪表也有其本身的缺点，该仪表受锅炉吹灰影响较大，当锅炉吹灰时，氨逃逸仪表通光率小导致仪表输出长时间保持和波动，图2为托电#12机组脱硝系统A、B侧氨逃逸月趋势图，从图中可以看出总体来说氨逃逸仪表还是可靠准确的，在受外界影响时会产生波动。
参考文献
[1]HJ/T76-2007 固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及监测方法（试行）.
[2]王森等.在线分析仪器手册，北京，化学工业出版社，2008.9.
[3]2007年火电厂脱硫脱硝行业发展报告，中国电力环保，2008（5）：1-5.