【正文】 煙塵監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 12 12 12 13 13 氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 13 SO2的連續(xù)監(jiān)測(cè)方法 14 NOx的連續(xù)監(jiān)測(cè)方法 14 15 煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 16 16 17 17第三章 CEMS系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 18 18 18 18 19 19 19 20第四章 系統(tǒng)硬件功能分析與設(shè)計(jì) 22 22 22 PLC的選擇 22 PLC控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 23 PLC程序設(shè)計(jì)方法 23 24 24第五章 上位機(jī)監(jiān)控軟件的研究與設(shè)計(jì) 26 26 26 PLC與計(jì)算機(jī)的硬件連接 26 26 26 MSCG組態(tài)軟件 27 27 30 30 30第六章 結(jié)論與展望 34 34 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36附 錄 37附錄1 FX248MR PLC控制I/O分配情況 37附錄2 煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單元PLC模擬控制梯形圖 38第一章 緒論隨著全球工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展，人類在開(kāi)發(fā)自然資源得到巨大財(cái)富的同時(shí)也付出了極大的代價(jià)，生存環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，并越來(lái)越成為制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。關(guān)鍵詞：煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)；可編程控制器；MCGSAbstractContinuous Emission Monitoring System (CEMS) is monitoring the gas pollutant emissions of modern means. Based on engineering background, outlines the development of CEMS status at home and abroad, introduces the ponents and working principles of CEMS study of the thermal power plant flue gas emissions and continuous monitoring system, gives the power plant flue gas emissions monitoring system software and hardware design ideas, and implemented the monitoring system control functions. On this basis, design and implementation of the above bit machines, programmable controller as the core of a Continuous Emission Monitoring System monitoring capacity in order to realize realtime power plant flue gas emissions monitoring. Described the power plant flue gas continuous emission monitoring system of the overall program, sequential control design method in the PLC ladder program design, focusing on software design using MCGS configuration PC monitoring software is given on the monitor using the configuration software screen configuration method. PC software has powerful function and friendly user interface, process and operating parameters to achieve a list of display, alarming, historical queries, parametric curve tracking functions. Independently designed by the electrical and pneumatic ponents and control system consisting of PLC, and the system was debugged, the last of the Power Plant Continuous Emission Monitoring System were reviewed. Keywords: Continuous Emission Monitoring。上位機(jī)軟件具有強(qiáng)大的功能和友好的用戶界面，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行參數(shù)流程與列表顯示、報(bào)警提示、歷史查詢、參數(shù)曲線跟蹤等功能。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的以上位機(jī)、可編程控制器為核心的具有煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)能力的監(jiān)控系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)電廠煙氣排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。摘 要煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）是監(jiān)測(cè)煙氣污染物排放的現(xiàn)代化手段。本文基于工程背景，簡(jiǎn)述了CEMS的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了CEMS結(jié)構(gòu)組成和工作原理，研究與探討了火力發(fā)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了火力發(fā)電廠煙氣排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì)思路，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能。闡述了火力發(fā)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案，順序控制設(shè)計(jì)法在PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，重點(diǎn)利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控軟件，給出了使用組態(tài)軟件對(duì)監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)的方法。自主設(shè)計(jì)了由電氣和氣動(dòng)元件以及PLC組成的控制系統(tǒng),并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，最后對(duì)火力發(fā)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了展望。 programmable controller。我國(guó)正處于國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的階段，治理環(huán)境污染、改善生存環(huán)境已經(jīng)作為一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題擺在我們的面前。酸雨對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)了極大的危害，每年由于酸雨污染造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200億元左右。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Continuous Emissions Monitoring System,簡(jiǎn)稱CEMS )，是監(jiān)測(cè)煙氣污染物排放的現(xiàn)代化手段，可連續(xù)監(jiān)測(cè)污染物的排放濃度和排放總量，該系統(tǒng)具有連續(xù)監(jiān)測(cè)、定期統(tǒng)計(jì)、遠(yuǎn)程通訊等特點(diǎn)，能為我國(guó)污染物排放總量控制計(jì)劃及酸雨控制計(jì)劃的實(shí)施提供強(qiáng)有力的保障，并為排污收費(fèi)制度的實(shí)施提供科學(xué)的定量依據(jù)。限制火電廠的污染物排放對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義?；痣姀S在將含有上述污染物的煙氣向大氣中排放前, 必須進(jìn)行除塵和脫硫。CEMS經(jīng)省級(jí)以上環(huán)保部門(mén)驗(yàn)收合格時(shí)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為該電廠煙氣排放是否達(dá)標(biāo)的依據(jù)。我國(guó)火力發(fā)電量占總發(fā)電量80%左右，而煤炭占火電機(jī)組燃料的95%，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)促使電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，由燃煤所帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。如果火電廠排放的大氣污染物得不到有效控制，將直接影響到我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量的改善。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl3223—2003)規(guī)定：“火力發(fā)電鍋爐須裝設(shè)符合HJ/T75 要求的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器；火電廠大氣污染物的T75 中的規(guī)連續(xù)監(jiān)測(cè)按HJ/定執(zhí)行；煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置經(jīng)省級(jí)以上人民政府環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)驗(yàn)收合格后，在有效期內(nèi)其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。 60年代人們嘗試把環(huán)境空氣分析儀和工業(yè)過(guò)程監(jiān)控儀用于污染源排放物的監(jiān)測(cè)。60年代末期至70年代初期，德國(guó)和美國(guó)成功地研制、生產(chǎn)、發(fā)展了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，重新設(shè)計(jì)了測(cè)量高濃度氣體的環(huán)境分析儀和不用抽樣品而是將探頭直接插入煙道測(cè)量煙氣的現(xiàn)場(chǎng)分析儀，并不斷對(duì)儀器進(jìn)行改進(jìn)。在美國(guó)，第一臺(tái)連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)于1971年。直到美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局制定了連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能的技術(shù)指標(biāo)，并規(guī)定在某些排放源安裝連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才逐漸的越來(lái)越廣泛得到應(yīng)用[2]。 長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)煙氣排放監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用常規(guī)的分析方法，如重量法、容量法、比色法等，幾乎沒(méi)有任何在線監(jiān)測(cè)儀器。盡管手工采樣方法是經(jīng)典的方法，但是它消耗時(shí)間長(zhǎng)，不能提供長(zhǎng)期的、連續(xù)的、系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)[2,9,10]。由于技術(shù)方面的原因，國(guó)內(nèi)儀器廠家大部分只能生產(chǎn)電化學(xué)方式的非連續(xù)性的煙氣成分測(cè)量裝置，而對(duì)于采用稀釋法等先進(jìn)方法的在線煙氣測(cè)量裝置還不能獨(dú)立生產(chǎn)，部分可提供此類產(chǎn)品的廠家也只是代理國(guó)外產(chǎn)品而已。如南京環(huán)境科學(xué)研究所研制的JYZ I型煙氣濁度在線監(jiān)測(cè)儀，太原中綠環(huán)保新技術(shù)公司生產(chǎn)的TGHY I型煙氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，都只是在線式煙塵連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)于二氧化硫 ；氮氧化物等氣體連續(xù)監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品還在開(kāi)發(fā)中[14,16]。火電廠在電力生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，也是污染大氣環(huán)境的大型工業(yè)污染源，有效限制火電廠污染物排放無(wú)疑具有重大意義。1997年1月1日正式實(shí)施的由國(guó)家環(huán)保局、國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB1322396)明確規(guī)定，新、擴(kuò)、改建的火電廠應(yīng)裝設(shè)煙塵連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置；在酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)內(nèi)的火電廠和其它地區(qū)建成有煙氣脫硫設(shè)施的火電廠應(yīng)裝設(shè)二氧化硫連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置，300MW以上機(jī)組應(yīng)裝設(shè)氮氧化物連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置，第Ⅱ時(shí)段火電廠應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。1986年，廣東沙角B發(fā)電廠從日本引進(jìn)了一套煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這是在我國(guó)火電廠安裝使用的第一套煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。近幾年來(lái)，由于國(guó)家強(qiáng)制性排放標(biāo)準(zhǔn)GB132231996的頒布實(shí)施和國(guó)家環(huán)保局二氧化硫控制區(qū)及征收二氧化硫排污費(fèi)等政策的出臺(tái)，安裝煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電廠增長(zhǎng)較快，但只有少數(shù)幾個(gè)電廠的CEMS系統(tǒng)能正常投運(yùn)。由于目前國(guó)內(nèi)的CEMS市場(chǎng)占有率仍以國(guó)外品牌為主，在設(shè)備采購(gòu)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、人員培訓(xùn)、監(jiān)督管理等方面都存在問(wèn)題，主要表現(xiàn)在[3,7]：(1)設(shè)備無(wú)認(rèn)證：引進(jìn)的CEMS基本是隨機(jī)組配套進(jìn)來(lái)的，未經(jīng)我國(guó)環(huán)保和電力系統(tǒng)的技術(shù)認(rèn)證，這樣各種類型的CEMS都有，各種類型的CEMS的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相互之間可比性差。(2)安裝無(wú)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：引進(jìn)的CEMS安裝主要依賴于提供設(shè)備的廠家。(3)運(yùn)行維護(hù)管理制度不夠完善：絕大多數(shù)電廠CEMS運(yùn)行管理制度不完善。目前有許多電廠沒(méi)有CEMS運(yùn)行與管理人員，而是由其它部門(mén)人員兼管，導(dǎo)致有時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)一些小問(wèn)題也不能得到及時(shí)維修。應(yīng)將各省的CEMS的數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，建立全電網(wǎng)的煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。2. 學(xué)習(xí)組態(tài)軟件MCGS的相關(guān)知識(shí)。4. 設(shè)計(jì)基于組態(tài)軟件MCGS及PLC的火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。第二章 煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu) CEMS的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的規(guī)定，煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)（CEMS）項(xiàng)目主要包括：(1)顆粒物：顆粒物是指燃料和其它物質(zhì)在燃燒、合成、分解以及各種物料在機(jī)械處理中所產(chǎn)生的懸浮于排放氣體中的固體和液體顆粒狀物質(zhì)[13]，如煙塵。如果需要評(píng)價(jià)燃煤的利用效率和有毒物的排放情況，還應(yīng)測(cè)量一氧化碳（CO）。 CEMS的結(jié)構(gòu)組成CEMS由煙塵監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)、信號(hào)輸送通訊系統(tǒng)等組成。 。(2)氣體分析儀器SONOx、COCO等。(4)流量計(jì)。(6)稀釋空氣系統(tǒng)：包括空氣凈化裝置、除水器、緩沖罐等。(8)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)：包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、數(shù)據(jù)采集處理和控制軟件等。應(yīng)在生產(chǎn)設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，或根據(jù)有關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，在所規(guī)定的工況條件下測(cè)定。對(duì)矩形煙道，其當(dāng)量