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环保在线自动监测系统应用实践

供稿:中国工控网 2016/8/19 13:56:41

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  • 关键词: 环保监测 二氧化硫 ULTRAMAT 23
  • 摘要:环保形势日趋严峻,环保自动监测系统运行重要性已经大大超越生产控制系统。文章结合多年来生产实际,从系统架构、数据计算、故障处理、维护建议等方面进行了详细阐述,对做好冶金企业环保监测设备运行保障工作,具有一定的借鉴意义。

  环境保护做为一项基本国策,已经从国家层面直至百姓日常生活越来越受到高度关切。对一个企业来说,环保工作可以说已经成为涉及到生死存亡的一个首要问题。环保形势越来越严峻,对一个冶金企业更是巨大的挑战,也是必须要做好的头等大事。

  我公司目前有十几套烟气在线自动监测系统,主要用来检测二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等主要污染物。

  一、环保监测系统结构

  传感器单元监测的数据信号和采集的样气通过通讯线路和采样管线传输至测控单元,测控单元将监测获得的模拟信号转换为数字信号连同样气分析结果一起保存至PLC中。数据采集处理模块(即PAS- DAS系统)通过通讯线路获取PLC中的各类监测数据和系统状态信号,进行计算和统计后显示在用户界面上,同时保存至数据库管理系统中。根据管理部门要求,污染源在线自动监控数据采集传输仪定时读取数据库管理系统中保存的监测数据,并以无线发送方式传输至环保局监控平台。

  测控单元由传感器单元、分析仪和控制装置(如PLC)组成,与现场主控站数据采集处理模块通讯由控制装置完成。如:以S7200PLC为例,控制装置S7200PLC按照MODBUS协议发送485信号数据,通过信号转换器,把485数据转换成232数据发送到现场主控站PAS-DAS烟气监测软件。

  现场主控站由工控机和数据采集处理模块、数据存储模块、数据转发模块组成。数据采集模块(PAS-DAS 烟气监测软件)把测控单元发来的数据进行各种显示,如数据显示、棒图显示、实时曲线显示等,同时把数据存储到数据存储模块。数据转发模块读取数据存储模块中的数据按照监控平台协议通过有线网络或无线传输仪把数据转发到监控平台。

  二、PAS- DAS系统软件中的数据计算

  A.皮托管法烟气流速 Vs的按式(1)计算:

  Vs = Kv * Vp     (1)

  式中:Kv--速度场系数

  Vp --测定断面某一固定点或测定线上的湿排气平均流速m/s

  Vs --测定断面的湿排气平均流速

  B.烟气流量的计算

  实际工况下的湿烟气流量Qs按式(2)计算:

  Qs = 3600 * F * Vs           (2)

  式中:

  Qs—实际工况下湿烟气流量,m3/h;

  F—测定断面的面积,m2。

  标准状态下干烟气流量Qsn按式(3)计算:

  Qsn = Qs * 273/(273+ts)*(Ba+Ps)/101325 *(1-Xsw)    (3)

  式中:

  Qsn—标准状态下干烟气流量,m3/h;

  Ba—大气压力,Pa;

  Ps—烟气静压,Pa;

  ts—烟气温度,℃;

  Xsw—烟气中含湿量,%

  三、主分析仪ULTRAMAT 23及气体预处理部件

  ULTRAMAT 23主要用来检测二氧化硫和氮氧化物,是分析系统的核心仪表。它采用NDIR(不分光红外)法,可连续而且高选择性地测量红外吸收光谱在2-9ΜM的一种或多种红外吸收型气体组份最多3种。这种光学方法是对非分散红外的吸收为基础的。该分析仪具有独特的使用周围空气进行自动校准功能。而且每年只需使用标定气体检定一次。

  烟气经过采样探头(SP)和电加热采样管线由取样泵(DP1)抽取至分析仪表柜。

  采样探头(SP) :是一种能自行加热并实施温控的采样装置。由连接法兰(DN65,PN6)探头取样、过滤器(碳化硅陶瓷 2?m 孔隙)、 加热装置、温控器组成。该装置与样品气接触的部分全部采用1Cr18Ni9Ti 不锈钢材料加工制成,高温条件下抗腐蚀性能力很强。在计上将温控器与主体一体化计,结构紧凑,操作方便。过滤器滤芯更换时可将其从装置中整体拉出,大大地缩短了维护更换的时间,并降低了劳动强度。该装置除设有一个样气输出口处,还设有一个可复用的反吹口,其反吹(清扫)是指用清洁的压缩空气,吹扫附在管筒过滤器外表面的浮尘,将其吹扫回烟道内。

  取样管线:由 PTFE 样气管、电伴加热带、保温层及外防护层组成。采用 PT100铂电阻测温通过温控器控制加热温度。为保证从取样点及分析柜传输样气过程中不出现样气冷凝现象, 避免 SO2 损失。

  样气过滤:样气过滤主要通过探头过滤器(2?m 孔隙)来完成,分析柜内的保护过滤器 FF1 主要起监视作用。

  样气除水:样气进入分析柜后,通过压缩机冷凝器(CGC)来对样气进行快速冷凝,经过压缩机冷凝器后的样气将满足分析器的进样要求。蠕动泵(M12)用于冷凝水的排放。

  压缩机冷凝器的控制温度设定在+5℃±2℃,当其冷凝温度不在设定范围时,将输出报警接点,这时 PLC会控制取样泵关断,以避免湿样气进入分析仪。从而对分析仪的单元部件造成污染。

  分析柜系统操作状态有:维护状态和运行状态两种;测量/校准有零点校准和量程校准两种。

  四、问题解决

  问题1:报表导出数据行列错乱;

  解决:PAS- DAS版本过低,老版本文字编码格式与OFFICE文件不统一,目前解决办法为升级软件系统。

  问题2:400烧结二系列NOx参数无法在主控室显示;

  解决:变量或者标签设置有问题,需要重新上装程序,找到对应的标签重新设置。

  问题3:数据无法传输到环保局监控平台;

  解决:检查计算机内日报表是否正常,如不正常,应重点检查采集网卡设置参数是否正确或网卡是否硬件损坏;如报表生成正常,则应检查无线发射数据采集仪,可重新启动或通过编程器检查内设程序。

  问题4:二氧化硫、氮氧化物数据超标;

  解决:用标准样气对分析仪进行标定,如仍不正常,需要测量室内温度。按照规定,分析仪室内应配备空调,室内温度过高,会造成二氧化硫、氮氧化物数据超标。

  五、维护建议

  1.取样探头:每1个月检查一次探头过滤器。可采用压缩空气对其进行吹扫清洗(滤芯内侧)。如滤芯严重堵塞或裂缝请及时更换。严禁在不安装探头过滤器的情况下使用取样探头,否则将导致探头及采样管线的严重堵塞,导致清洗工作非常困难。严禁在不关断探头加热电源的情况下更换滤芯,以免造成对人体的伤害。

  2.采样管线:注意不要使重物体压在管线上,或人员踩踏,以避免内部取样管与加热带精密接触而造成取样管损坏。若取样管损坏,将难以修复,必须更换。当系统意外出现取样管堵塞时,采用人工的方法对其清洗疏通,同时应保护人身安全及系统设备。

  3.取样泵:当采样气体流量降低时,应检查调节针阀(RV1)和取样泵膜片。必要时可清洗或更换。

  4.保护过滤器:当有水汽或粉尘物通过保护过滤器时,保护过滤器中的滤纸会变色,这时应予以更换滤芯。如果保护过滤器滤芯变色较快,应对过滤器前级气路进行检查,原因可能是探头过滤器失效,致冷器工作失常所致。每六个月更换一次保护过滤器滤芯。

  5.保持分析仪室内空气干燥、清洁,确保废气不滞留以免影响零点校准。


作者:王萍

该作品已获作者授权,未经许可,禁止任何个人及第三方转载。

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