一、煙氣（CEMS）在線(xiàn)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(jiǎn)稱(chēng)CEMS。隨著(zhù)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，CEMS的技術(shù)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(jìn)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(chǎng)商所在國或地區相差較大，多數排放企業(yè)沒(méi)有對被測得污染物成分充分地凈化處理，在高塵、高濕、流場(chǎng)不穩等客觀(guān)惡劣監測環(huán)境下，使得沒(méi)有改進(jìn)的采樣探頭和分析儀器不太適合這樣的監測場(chǎng)所。
煙氣CEMS的實(shí)施需要對每個(gè)監測場(chǎng)所實(shí)行嚴格的現場(chǎng)勘查，熟悉被測試對象，單獨的進(jìn)行合理設計與配置、選材和施工，而不是用統一規格的產(chǎn)品讓每一個(gè)現場(chǎng)去適應它。另外煙氣CEMS的運行是連續的，國內的市場(chǎng)環(huán)境造成銷(xiāo)售價(jià)格偏低和維護的備品備件跟不上，售后服務(wù)自然紙上談兵。
  隨著(zhù)國家“十二五”規劃中節能減排的政策出臺，以及行業(yè)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(shù)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(shí)氣態(tài)污染物CEMS將向全譜分析和線(xiàn)狀光譜技術(shù)方向發(fā)展，測量范圍則逐漸向低濃度發(fā)展，追求更高的準確度和精密度。
  對于固定污染源廢氣自動(dòng)連續監測系統而言，另外一個(gè)重要的組成部分是數據采集與傳輸系統。該系統將重點(diǎn)發(fā)展數據加標技術(shù)，過(guò)程監控技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
天津智易時(shí)代科技發(fā)展有限公司根據國家環(huán)保部對煙氣排放連續監測系統的技術(shù)要求及有關(guān)標準，我們運用了*進(jìn)的煙氣成分分析技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及計算機數據處理和網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)，集成了一套煙氣排放連續監測系統。
  智易時(shí)代CEMS采用*進(jìn)的紅外分析儀與煙塵、溫度、壓力、流量、濕度及相關(guān)的輔助設備，結合多年的行業(yè)經(jīng)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(yōu)勢，更加符合實(shí)際用戶(hù)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(shù)要求及監測方法》
  HJ/T75-2007《火電廠(chǎng)煙氣排放連續監測技術(shù)規范》
  GB/T16157-1996《固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》
  國家環(huán)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(chǎng)大氣污染物排放標準
  HJ/T 212-2005  污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控（監測）系統數據傳輸標準
  ZBY120-83  工業(yè)自動(dòng)化儀表工作條件
  GB50093—2002 自動(dòng)化儀表工程施工及驗收規范
  SDJ9-87 電測量?jì)x表裝置設計技術(shù)規程
  NEMA-ICS6  工業(yè)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(xiàn)監測系統主要由煙氣參數測量子系統、顆粒物CEMS、氣態(tài)污染物CEMS、數據采集與傳輸等單元集成而成，形成一個(gè)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(diǎn)

  ⑴ 直接分析原樣，盡可能地保持煙氣物理和化學(xué)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(fā)射端和接受端具有吹掃功能；能對探頭外表面和內部進(jìn)行反吹，減少顆粒物附著(zhù)。設計：螺旋氣流吹掃探頭內腔，消除探頭維護和已經(jīng)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(huán)中、校正氣瓶低壓、過(guò)量的校正誤差等內容。
  ⑷ CEMS可長(cháng)期無(wú)人值守；
  ⑸ 其它功能：主要分析儀器自診斷、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。
  ⑹ 數據處理系統：我公司自主研發(fā)的CEMS系統符合國家環(huán)保要求以及《火電廠(chǎng)煙氣連續監測系統技術(shù)規范》的數據采集、控制和處理系統。詳細情況參見(jiàn)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(mǎn)足兩套煙氣成分采樣探頭系統的運行要求，同時(shí)設計方案預留了一定的接口和容量。CEMS可與電廠(chǎng)、電力局、環(huán)保局的局域網(wǎng)，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(xiàn)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(shù)人員檢修。
  ⑽ 取樣探頭及過(guò)濾器可以自動(dòng)反吹掃和遠程控制反吹掃，防止堵塞；分析系統具有自動(dòng)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(dòng)報警功能 。
  ⑾ 智能化：自動(dòng)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(tài)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(yè)控制計算機，頁(yè)面形象，操作簡(jiǎn)單。
  ⒁ 采用電加熱控溫干法直接取樣方式，輔助環(huán)節少，可靠性高，能真實(shí)反映煙氣成分含量。
  ⒂ 系統具有自動(dòng)標氣測試功能，可以自動(dòng)完成系統校核功能（遠程校準或者半自動(dòng)校準），減少維護工作量。
  ⒃ 采用工控機和PLC控制，自動(dòng)化程度高，可采集系統的詳細狀態(tài)信息，可作為數據有效性審核的zui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(guān)數據修正規范修正的數據。

3、數據采集和處理系統

  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(tài)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(tài)，并計算出各煙氣污染物的總排放量，生成符合客戶(hù)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(pán)容量）的監測小時(shí)平均值、監測參數數據，并能檢索、打印和在屏幕上顯示出來(lái)；
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(shí)平均值、監測參數數據；
能檢索任意時(shí)間點(diǎn)的監測數據和任意時(shí)間段的報表，并打印和在屏幕上顯示出來(lái)；
3）數據輸出設備功能：
圖形、表格、曲線(xiàn)等方式顯示各參數和設備運行狀態(tài)；
能定時(shí)或人工請求制表并打??；
具有多級安全認證功能（設置密碼進(jìn)入）；
具有排污超標報警和事故報警信號功能；
4）數據遠程聯(lián)網(wǎng)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(huán)保局實(shí)現遠程聯(lián)網(wǎng)監測；
現場(chǎng)數據實(shí)時(shí)傳送，兼容各種傳輸方式，可實(shí)現多級聯(lián)網(wǎng)，支持環(huán)保部門(mén)對系統進(jìn)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(shí)間，扣除CEMS任何部件不能投運的時(shí)間；
系統具有自我診斷功能及廠(chǎng)家遠程故障診斷功能；
能夠控制系統的日常運行，包括：自動(dòng)校正，自動(dòng)反吹采樣系統過(guò)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(guān)標準的要求。
智易時(shí)代能為當地環(huán)保局安裝設備的遠程監控軟件，并能根據當地環(huán)保局發(fā)布的數據通訊協(xié)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(shí)時(shí)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(shí)采集各子系統的輸入，所有數據實(shí)現每秒刷新一次，考慮系統標校、反吹等維護時(shí)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(xún)和檢索
  系統可設置條件查詢(xún)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(guān)數據、相關(guān)煙氣參數以及所有狀態(tài)及告警信息。系統能生成和打印小時(shí)（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zui大值、zui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(yè)在線(xiàn)監測系統技術(shù)報告中列出。(企業(yè)內部監控中心可通過(guò)內部局域網(wǎng)或內部交換網(wǎng)對各監測點(diǎn)進(jìn)行監視、數據查詢(xún)、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(guò)程變量的實(shí)時(shí)數據和設備運行狀態(tài)，也根據用戶(hù)選擇以圖形、表格或曲線(xiàn)方式顯示數據。
3.4文檔管理
  系統能對數據文檔進(jìn)行文檔保存和備份，能自動(dòng)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(shù)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(diǎn)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(guò)高和過(guò)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(guò)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(dòng)平均值（每15min滑動(dòng)一次）超過(guò)排放標準時(shí)報警
3.6異常情況自動(dòng)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(fā)生時(shí)，造成程序中斷，系統能實(shí)現自動(dòng)啟動(dòng)，自動(dòng)恢復運行狀態(tài)并記錄出現故障的時(shí)間和恢復運行的時(shí)間，啟動(dòng)后系統能通過(guò)自動(dòng)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(gè)現場(chǎng)數據采集器發(fā)來(lái)的各種信息，進(jìn)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(huán)保部門(mén)要求通過(guò)GPRS、撥號、電纜線(xiàn)、有線(xiàn)局域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、GSM、微波等多種傳輸方式，向有關(guān)部門(mén)定時(shí)傳輸數據和圖表，并隨時(shí)接受數據查詢(xún)。
  系統中預置了多種通信協(xié)議(國家、省、地、市的通訊協(xié)議)，用戶(hù)只需選擇通信端口和通信協(xié)議，借助GPRS就能實(shí)現數據遠程上傳。
  支持群發(fā)手機短信的方式發(fā)送排放數據和報警信息?？蛻?hù)通過(guò)手機就可隨時(shí)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(shí)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(jìn)入控制界面，且系統對所有的控制操作均自動(dòng)記錄并入庫保存。系統管理員可以進(jìn)行所有的系統設置工作，一般操作人員只能進(jìn)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(jìn)行處理的功能。*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(dòng)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(shù)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(shù)指標滿(mǎn)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(guān)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(jìn)行整體設計，顆粒物監測采用濁度法，系通內可通過(guò)上位計算機對顆粒物監測儀進(jìn)行遠程控制和實(shí)時(shí)數據、狀態(tài)顯示，并可通過(guò)上位機軟件對顆粒物進(jìn)行多點(diǎn)曲線(xiàn)校準操作以及消光度與顆粒物濃度關(guān)系曲線(xiàn)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(wù)系統，可同時(shí)運行監控程序和維護程序，在完成其他工作的同時(shí)可靈活可靠的進(jìn)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(jiǎn)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(guò)中心平臺進(jìn)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(xún)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、加溫度、過(guò)濾器濕度、煙氣采樣時(shí)流量，以判斷數據是否有效，每條數據均帶有有效或無(wú)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(tài)污染物監測系統、煙氣參數監測系統）具有自動(dòng)和手動(dòng)在線(xiàn)校正/標定（零點(diǎn)校正、滿(mǎn)量程校正）的功能。
  我公司提供的校正氣滿(mǎn)足下列要求：
校正氣符合國家標準；
校正氣的量能滿(mǎn)足系統啟動(dòng)后一年內正常校準的需要；
所有校正氣按環(huán)保局相關(guān)要求存儲，一般存儲在鋼瓶中。

4、系統優(yōu)勢

  優(yōu)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(yōu)勢二：螺旋氣流吹掃采樣探頭內腔，消除探頭維護和已經(jīng)被吸入探頭內腔的大顆粒物。
  優(yōu)勢三：實(shí)現采樣管線(xiàn)溫度實(shí)時(shí)監測并傳輸到監控平臺，可實(shí)現取樣管線(xiàn)低溫報警，有利遠程判斷故障。
  優(yōu)勢四：自動(dòng)標氣功能及遠程標氣測試。
  優(yōu)勢五：數據標識：校準、維護、故障等狀態(tài)下數據加標，含每條數據記錄關(guān)鍵點(diǎn)的溫度，具有故障日志記錄，出現故障后便于很快找到問(wèn)題所在。 
  優(yōu)勢六：樣氣管路增加流量調節閥，流量可自動(dòng)調節。通過(guò)485通訊遠程設定和調節通過(guò)該閥的氣量，并輸出4-20mA的電流信號，并可通過(guò)平臺遠程查看和調節，保證采樣流量保持在1L/min。
  優(yōu)勢七：樣氣從冷凝器出來(lái)后，增加帶濕度傳感器的過(guò)濾器，用于濕度到達設定值時(shí)報警，并起到二級過(guò)濾樣氣的作用。帶濕度傳感器可以通過(guò)檢測后段的濕度從而起到保護儀表的作用。