CN201335967Y - 一种工业烟尘、烟气排放在线监测系统 - Google Patents

一种工业烟尘、烟气排放在线监测系统 Download PDF

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一种工业烟尘、烟气排放在线监测系统,该监测系统包括:数据采集处理与控制系统、气态污染物连续监测系统、颗粒物连续监测系统和烟气参数测量子系统。本实用新型将现代传感器和检测技术、计算机和网络技术、信号处理和无线数据传输技术等应用综合应用到本系统中,使系统的自动化程度高、维护工作量小,稳定性好,数据处理快速方便。

Description

一种工业烟尘、烟气排放在线监测系统
技术领域
本实用新型涉及一种工业烟尘检测系统,具体涉及一种工业烟尘、烟气排放在线监测系统。
背景技术
随着我国经济的高速发展,能源日益紧张,而且火电厂、冶金、石化、建材等行业的不断扩展,环境污染对我们人类已产生很大的危害,所以保护环境成为我们人类的头等大事。环保部门期望通过严格管理和考核来实现对各工业企业烟尘的排放控制,但是,对工业烟尘的排放监测目前还大多处于人工定期监测的状态。即使一些企业安装了烟气在线监测系统(CEMS),但大多自动化程度低,维护成本高,基本仅停留在企业内部的在线监测,不能稳定实现将现场检测信息实时传输到环境监测部门。使环保部门难以掌握现场第一手真实情况,给管理决策带来一定的困难。另外,现有的烟气在线监测系统多存在着易堵塞、易腐蚀、易泄漏等缺点,其维修量大、连续无故障运行时间短。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述问题,提供一种自动化程度高,维护工作量小,稳定性好,数据处理快速方便的工业烟尘、烟气排放在线监测系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
本实用新型的工业烟尘、烟气排放在线监测系统包括:
(1)数据采集处理与控制系统:包括模/数转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块和工控机。该系统用于采集下述各系统的各检测仪表输出的信号,并将所采集的数据进行数据处理、存储、显示、记录和统计;实现烟气预处理程序控制:自动除尘、恒温、恒气流控制和自动电子制冷脱水,具有超限报警、自动反吹等功能;实现与环保局网络控制中心计算机的实时、远距离数据传输。
(2)气态污染物连续监测系统:包括安装在烟气管道上的气态污染物采样器,采样器依次与烟气预处理装置、气体控制器和烟气分析仪串联,烟气分析仪的信号输出端与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。用于实时检测烟气中SO2、NOx、CO的浓度。
(3)颗粒物连续监测系统:包括安装在烟气管道上的烟尘采样器,采样器与烟尘分析仪相连,烟尘分析仪信号输出端与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。
(4)烟气参数测量子系统:包括烟气温度变送器、烟气压力变送器、烟气流量变送器和烟气湿度变送器,各变送器的输出端口与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。用于实时监测烟气的温度、湿度、流速、压力等参数。
该检测系统还包括固定污染源监控系统,样气湿度报警器、样气温度报警器、分析仪故障报警器、空压机报警器分别通过输入继电器与数据采集处理及控制系统的开关量输入模块相连接,开关量输出模块分别通过输出继电器分别与气动球阀、电磁阀、采样泵和空压机相连。
本实用新型将现代传感器和检测技术、计算机和网络技术、信号处理和无线数据传输技术等应用综合应用到本系统中,使系统的自动化程度高、维护工作量小,稳定性好,数据处理快速方便。
附图说明
附图是本实用新型的结构方框图。
具体实施方式
本实用新型的工业烟尘、烟气排放在线监测系统包括:
1.数据采集处理与控制系统
包括模/数转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块和工控机。该系统用于采集下述各系统的各检测仪表输出的信号,并将所采集的数据进行数据处理、存储、显示、记录和统计;实现烟气预处理程序控制:自动除尘、恒温、恒气流控制和自动电子制冷脱水,具有超限报警、自动反吹等功能;实现与环保局网络控制中心计算机的实时、远距离数据传输。
该系统的主要功能如下:
(a)数据采集处理系统能实时显示烟气中SO2、NO、烟尘的排放浓度、烟气中的氧含量、烟气流速、温度、压力等多种参数。能存储原始数据及经二次计算的数据,能自动根据指令将以上信息发送控制中心及环保管理部门。
(b)文档管理
数据采集处理系统能对数据文档进行保存和备份,自动生成运行参数报告、数据报告。
(c)控制
数据采集处理系统根据需要控制协调整个系统的时序、记录测量数据和仪器运行状态数据。根据状态数据,诊断仪器运行状态并给出状态标记。
(d)安全管理
数据采集处理系统具有安全管理功能,操作人员需输入密码后,才能进入参数修改、控制时序的修改,系统具有二级操作管理权限。
A、系统管理员可进行所有系统设置工作
B、一般操作人员只能进行日常例行维护和操作
(e)异常情况下自恢复功能
当受外界强干扰或意外的掉电后又上电的情况发生时,数据采集处理系统能自恢复运行并记录出现的掉电时间。
(f)数据通讯
数据采集处理系统具有多种通讯功能,能将多种数据通过422/485传送到企业管理中心,并通过调制解调器传送到环保管理部门。
(g)丢失数据修复
数据采集处理系统具有对丢失数据进行自修复的功能。
(h)数据查询
数据采集处理系统具有历史记录查询功能,将采集的数据以报表形式陈列出来。如:日报表、月报表并附有曲线图。
(i)参数设置
数据采集处理系统能对仪器进行设置,如上、下限超标报警功能对SO2、NO等参数进行设置。
(j)校准功能
能手动/自动对SO2、NO、O2分析仪进行零和跨度校准。校准时间可设置。校准过程时间可设置。二次校准间隔时间可设置。
(k)诊断功能
能对主要设备运行状态进行诊断。例如诊断加热采样探头、气体冷却器、智能烟气分析仪等设备是否正常运行.
2.气态污染物连续监测系统
包括安装在烟气管道上的气态污染物采样器,采样器依次与烟气预处理装置、气体控制器和烟气分析仪串联,烟气分析仪的信号输出端与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。用于实时检测烟气中SO2、NOx、CO的浓度。
(1)烟气预处理装置
由于本装置采用热管抽气法测量烟气中SO2、NO、O2的浓度,所以必须使用烟气前处理装置,即从烟道中抽取的烟气必须经过烟气前处理装置处理后才能送入烟气测量仪中测量。本装置中烟气前处理装置由加热采样器、伴热管、烟气冷却器、精密过滤器等组成。
(a)加热采样器
加热采样器由加热元件、温控仪、过滤器及外壳组成,其加热温度0~200℃可调。温度控制采用PID调节,具有上、下限报警开关量输出,将该开关量送入数据采集处理系统可诊断该设备状态。微孔过滤器作为第一级过滤去除烟气中灰尘。技术指标如下:
  温度范围   0~20℃
  测量误差   ≤±1%
  控制精度   ≤±1%
  电源电压   ~220V
  绝缘电阻   >20MΩ
(b)气体冷却器
采用热管直接抽气法测量烟气中气体成分方法中必须使用气体冷却器,其目的是去除烟气中的水分。
目前使用的大多数气体冷却器都采用低于下限温度停压缩机,高于上限温度开压缩机的方法。当压缩机停机后,即停止了制冷,使气体冷却器中的热交换器的温度快速上升。由于压缩机停机后在五分钟内不能重新启动,故在压缩机停机到开机这一段时间内由于温度升高会影响热交换器脱水的效果,从而影响测量烟气精度。
本实用新型的气体冷却器采用了相关的制冷技术,可使压缩机停机30分钟以上而热交换器温度上升不超过2℃,从而保证了冷凝质量,也延长了压缩机的使用寿命。
气体冷却器具有温度上限报警开关量信号输出,该信号送到数据采集处理系统,可以检测设备的运行状态。技术指标如下:
  温度范围   -10~50℃
  测量精度   ≤±1%
  电源   ~220V
(c)伴热管
由二根聚四氟乙烯管、加热线及保温层组成其最高温度可达180℃。
(2)气态污染物分析仪
选用MODEL 1080红外智能烟气分析仪测量烟气中SO2、NO、O2浓度。
该仪器采用红外光学法,利用极性气体分子对红外光有选择性地吸收和郎伯-比尔定律,可测量三种红外敏感气体,仪器具有自诊断功能,菜单式操作,全中文液晶显示,操作简单,不怕振动,该仪器测量精度高,稳定性好,使用寿命长。
技术指标如下:
  SO2   NO   O2
  测量范围   0~14000ppm   0~14000ppm   0~14000ppm
  线性误差   ≤±5%   ≤±5%   ≤±5%
  重现性   ≤±1%   ≤±1%   ≤±2.5%/周
  漂移   ≤±2.5%满量程/周   ≤±2.5%满量程/周   ≤±2.5%满量程/周
  响应时间   ≤100秒   ≤100秒   ≤100秒
烟气中含氧量的测量是为了计算空气过剩系数而得到锅炉燃烧状况,同时为了计算国家环保总局有关标准中所规定的SO2、NO、烟尘的折算排放浓度。
3.颗粒物连续监测系统
包括安装在烟气管道上的烟尘采样器,采样器与烟尘分析仪相连,烟尘分析仪信号输出端与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。
本实用新型可以采用红外后散射烟尘测量仪,主要面向烟囱烟尘数据采集,该烟尘测量仪不但可以单独使用,实现就地显示、而且可以很方便地接入CEMS系统,实现网络化的管理。具有性能卓越、功能全面、使用方便、性能可靠、体积小巧、安装方便、性价比高等优点,可以在石油、化工、电力行业得到广泛采用。该烟尘测量仪可以测量不同浓度的烟尘,可根据用户需要调节测量范围、具有标零标满功能。该烟尘测量仪模块提供4~20mA,可方便实现远程信号传送功能,显示屏可以便于安装调试。
4.烟气参数测量子系统
包括烟气温度变送器、烟气压力变送器、烟气流量变送器和烟气湿度变送器,各变送器的输出端口与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。用于实时监测烟气的温度、湿度、流速、压力等参数。
烟气流速、温度、压力测量是为了计算标准状态下烟气流量,从而得出烟尘、SO2、NO的排放率。
上述各量的测量使用了烟气流速、温度、压力变送器。
烟气温度的测量采用铂电阻。温度变送器将烟气温度转换成4~20mA信号送入数据采集处理系统。烟气压力测量采用压力变送器,输出4~20mA模拟信号。烟气流速测量采用S型皮托管放置于烟道可以测量烟气动压,而该点烟气流速与该点烟气动压平方根成正比,选用差压变送器将S型皮托管测量的动压转换为4~20mA模拟信号,通过数据采集处理系统处理后,该模拟信号即对应于该点的流速。
5.固定污染源监控系统
该检测系统还包括固定污染源监控系统,样气湿度报警器、样气温度报警器、分析仪故障报警器、空压机报警器分别通过输入继电器与数据采集处理及控制系统的开关量输入模块相连接,开关量输出模块分别通过输出继电器分别与气动球阀、电磁阀、采样泵和空压机相连。
在本实用新型的CEMS中的SO2、NO、O2测量仪处在长期连续工作状况,随着时间的变化,该仪器零点及跨度将会产生漂移,必须定期对仪器零点、跨度进行校正。
本装置测量仪中SO2、NO、零点校准、O2的跨度校准由空气及对应的电磁阀实现。
SO2、NO跨度校准、O2的零点校准由计量部门提供的与测量仪量程相符合的SO2、NO标准浓度气体及对应的电磁阀实现。
加热采样器中的微孔过滤器和流速测量皮托管都要定时反吹以防止灰尘堵塞而影响系统正常运行。
YLJ-05型CEMS系统中空压机是用来产生反吹气源。数据采集处理系统数据采集控制仪通过继电器控制反吹电磁阀开启或闭合来完成反吹功能。选用进口优质无油空压机输出压力稳定。
本装置配有气体水分报警器。进入气体分析仪的样气存在水分时,报警器就会产生信号,该信号通过继电器送至数据采集处理系统,数据采集处理系统将发出指令停止采样,以保护智能烟气分析仪不被损坏。
本实用新型的工作原理及工作过程如下:
烟气流速、温度、压力通过流速、温度、压力变送器进行测量。各信号值以4~20mA模拟信号送到数据采集处理系统。烟气中SO2、NO、O2使用MODEL1080红外智能烟气分析仪测量并以4~20mA模拟信号送到数据采集处理系统。烟尘浓度采用后向红外散射法测尘仪测量,测量值送入数据采集处理系统。
本装置主要设备运行状态通过继电器送入数据采集处理系统,用于诊断该设备工作是否正常。同时由数据采集处理系统输出开关量经过继电器控制相应设备工作,从而实现系统自动运行。
YLJ-05型CEMS中烟气取样为目前普遍使用的热管抽气法待测样气通过抽气泵从烟道中连续抽取样气首先进入加热采样器,在采样器中烟气被加热,同时经过微孔过滤器去除烟气中的灰尘,加热后的烟气通过伴热管保温送入气体冷却器中。样气通过气体冷却器中热交换器时被快速冷却结露的水被排出,由于冷却速度快故不会改变样气成分。去除水分的样气通过精密过滤器、流量计等设备后送到测量仪中,测量结果以4~20mA模拟信号送到数据采集处理系统。
数据采集处理系统采集上述各种信号经数据处理后得出污染物排放浓度、折算排放浓度、排放量,并将该数据及有关烟气参数通过多种通讯方式传送到中控室及环保管理部门。
YLJ-05型CEMS装置还包括校准及检测单元定时自动清洗功能。

Claims (2)

1.一种工业烟尘、烟气排放在线监测系统,其特征是该监测系统包括:
(1)数据采集处理与控制系统:包括工控机和与其相连接的模/数转换模块、开关量输入模块和开关量输出模块;
(2)气态污染物连续监测系统:包括安装在烟气管道上的气态污染物采样器,采样器依次与烟气预处理装置、气体控制器和烟气分析仪串联,烟气分析仪的信号输出端与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接;
(3)颗粒物连续监测系统:包括安装在烟气管道上的烟尘采样器,采样器与烟尘分析仪相连,烟尘分析仪信号输出端与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接;
(4)烟气参数测量子系统:包括烟气温度变送器、烟气压力变送器、烟气差压变送器和烟气湿度变送器,各变送器的输出端口与数据采集控制器的模/数转换模块的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的工业烟尘、烟气排放在线监测系统,其特征在于:该检测系统还包括固定污染源监控系统,样气湿度报警器、样气温度报警器、分析仪故障报警器、空压机报警器分别通过输入继电器与数据采集处理及控制系统的开关量输入模块相连接,开关量输出模块分别通过输出继电器分别与气动球阀、电磁阀、采样泵和空压机相相连。
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