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環(huán)保監(jiān)測
二氧化硫
ULTRAMAT
23
摘要：環(huán)保形勢日趨嚴峻，環(huán)保自動監(jiān)測系統(tǒng)運行重要性已經(jīng)大大超越生產(chǎn)控制系統(tǒng)。文章結(jié)合多年來生產(chǎn)實際，從系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)計算、故障處理、維護建議等方面進行了詳細闡述，對做好冶金企業(yè)環(huán)保監(jiān)測設(shè)備運行保障工作，具有一定的借鑒意義。
環(huán)境保護做為一項基本國策，已經(jīng)從國家層面直至百姓日常生活越來越受到高度關(guān)切。對一個企業(yè)來說，環(huán)保工作可以說已經(jīng)成為涉及到生死存亡的一個首要問題。環(huán)保形勢越來越嚴峻，對一個冶金企業(yè)更是巨大的挑戰(zhàn)，也是必須要做好的頭等大事。
我公司目前有十幾套煙氣在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，主要用來檢測二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等主要污染物。
一、環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
傳感器單元監(jiān)測的數(shù)據(jù)信號和采集的樣氣通過通訊線路和采樣管線傳輸至測控單元，測控單元將監(jiān)測獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號連同樣氣分析結(jié)果一起保存至PLC中。數(shù)據(jù)采集處理模塊（即PAS- DAS系統(tǒng)）通過通訊線路獲取PLC中的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信號，進行計算和統(tǒng)計后顯示在用戶界面上，同時保存至數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。根據(jù)管理部門要求，污染源在線自動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集傳輸儀定時讀取數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中保存的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并以無線發(fā)送方式傳輸至環(huán)保局監(jiān)控平臺。
測控單元由傳感器單元、分析儀和控制裝置（如PLC）組成，與現(xiàn)場主控站數(shù)據(jù)采集處理模塊通訊由控制裝置完成。如：以S7200PLC為例，控制裝置S7200PLC按照MODBUS協(xié)議發(fā)送485信號數(shù)據(jù)，通過信號轉(zhuǎn)換器，把485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成232數(shù)據(jù)發(fā)送到現(xiàn)場主控站PAS-DAS煙氣監(jiān)測軟件。
現(xiàn)場主控站由工控機和數(shù)據(jù)采集處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊（PAS-DAS 煙氣監(jiān)測軟件）把測控單元發(fā)來的數(shù)據(jù)進行各種顯示，如數(shù)據(jù)顯示、棒圖顯示、實時曲線顯示等，同時把數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)按照監(jiān)控平臺協(xié)議通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線傳輸儀把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控平臺。
二、PAS- DAS系統(tǒng)軟件中的數(shù)據(jù)計算
A．皮托管法煙氣流速 Vs的按式（1）計算：
Vs = Kv * Vp (1)
式中：Kv--速度場系數(shù)
Vp --測定斷面某一固定點或測定線上的濕排氣平均流速m/s
Vs --測定斷面的濕排氣平均流速
B．煙氣流量的計算
實際工況下的濕煙氣流量Qs按式（2）計算：
Qs = 3600 * F * Vs (2)
式中：
Qs—實際工況下濕煙氣流量，m3/h；
F—測定斷面的面積，m2。
標準狀態(tài)下干煙氣流量Qsn按式（3）計算：
Qsn = Qs * 273/(273+ts)*(Ba+Ps)/101325 *(1-Xsw) (3)
式中：
Qsn—標準狀態(tài)下干煙氣流量，m3/h；
Ba—大氣壓力，Pa；
Ps—煙氣靜壓，Pa；
ts—煙氣溫度，℃；
Xsw—煙氣中含濕量，%
三、主分析儀ULTRAMAT 23及氣體預處理部件
ULTRAMAT 23主要用來檢測二氧化硫和氮氧化物，是分析系統(tǒng)的核心儀表。它采用NDIR（不分光紅外）法，可連續(xù)而且高選擇性地測量紅外吸收光譜在2-9ΜM的一種或多種紅外吸收型氣體組份最多3種。這種光學方法是對非分散紅外的吸收為基礎(chǔ)的。該分析儀具有獨特的使用周圍空氣進行自動校準功能。而且每年只需使用標定氣體檢定一次。
煙氣經(jīng)過采樣探頭（SP）和電加熱采樣管線由取樣泵（DP1）抽取至分析儀表柜。
采樣探頭（SP） ：是一種能自行加熱并實施溫控的采樣裝置。由連接法蘭（DN65，PN6）探頭取樣、過濾器（碳化硅陶瓷 2?m 孔隙）、 加熱裝置、溫控器組成。該裝置與樣品氣接觸的部分全部采用1Cr18Ni9Ti 不銹鋼材料加工制成，高溫條件下抗腐蝕性能力很強。在計上將溫控器與主體一體化計，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。過濾器濾芯更換時可將其從裝置中整體拉出，大大地縮短了維護更換的時間，并降低了勞動強度。該裝置除設(shè)有一個樣氣輸出口處，還設(shè)有一個可復用的反吹口，其反吹（清掃）是指用清潔的壓縮空氣，吹掃附在管筒過濾器外表面的浮塵，將其吹掃回煙道內(nèi)。
取樣管線：由 PTFE 樣氣管、電伴加熱帶、保溫層及外防護層組成。采用 PT100鉑電阻測溫通過溫控器控制加熱溫度。為保證從取樣點及分析柜傳輸樣氣過程中不出現(xiàn)樣氣冷凝現(xiàn)象， 避免 SO2 損失。
樣氣過濾：樣氣過濾主要通過探頭過濾器（2?m 孔隙）來完成，分析柜內(nèi)的保護過濾器 FF1 主要起監(jiān)視作用。
樣氣除水：樣氣進入分析柜后，通過壓縮機冷凝器（CGC）來對樣氣進行快速冷凝，經(jīng)過壓縮機冷凝器后的樣氣將滿足分析器的進樣要求。蠕動泵（M12）用于冷凝水的排放。
壓縮機冷凝器的控制溫度設(shè)定在＋5℃±2℃，當其冷凝溫度不在設(shè)定范圍時，將輸出報警接點，這時 PLC會控制取樣泵關(guān)斷，以避免濕樣氣進入分析儀。從而對分析儀的單元部件造成污染。
分析柜系統(tǒng)操作狀態(tài)有：維護狀態(tài)和運行狀態(tài)兩種；測量/校準有零點校準和量程校準兩種。
四、問題解決
問題1：報表導出數(shù)據(jù)行列錯亂；
解決：PAS- DAS版本過低，老版本文字編碼格式與OFFICE文件不統(tǒng)一，目前解決辦法為升級軟件系統(tǒng)。
問題2：400燒結(jié)二系列NOx參數(shù)無法在主控室顯示；
解決：變量或者標簽設(shè)置有問題，需要重新上裝程序，找到對應的標簽重新設(shè)置。
問題3：數(shù)據(jù)無法傳輸?shù)江h(huán)保局監(jiān)控平臺；
解決：檢查計算機內(nèi)日報表是否正常，如不正常，應重點檢查采集網(wǎng)卡設(shè)置參數(shù)是否正確或網(wǎng)卡是否硬件損壞；如報表生成正常，則應檢查無線發(fā)射數(shù)據(jù)采集儀，可重新啟動或通過編程器檢查內(nèi)設(shè)程序。
問題4：二氧化硫、氮氧化物數(shù)據(jù)超標；
解決：用標準樣氣對分析儀進行標定，如仍不正常，需要測量室內(nèi)溫度。按照規(guī)定，分析儀室內(nèi)應配備空調(diào)，室內(nèi)溫度過高，會造成二氧化硫、氮氧化物數(shù)據(jù)超標。
五、維護建議
1．取樣探頭：每1個月檢查一次探頭過濾器。可采用壓縮空氣對其進行吹掃清洗（濾芯內(nèi)側(cè)）。如濾芯嚴重堵塞或裂縫請及時更換。嚴禁在不安裝探頭過濾器的情況下使用取樣探頭，否則將導致探頭及采樣管線的嚴重堵塞，導致清洗工作非常困難。嚴禁在不關(guān)斷探頭加熱電源的情況下更換濾芯，以免造成對人體的傷害。
2．采樣管線：注意不要使重物體壓在管線上，或人員踩踏，以避免內(nèi)部取樣管與加熱帶精密接觸而造成取樣管損壞。若取樣管損壞，將難以修復，必須更換。當系統(tǒng)意外出現(xiàn)取樣管堵塞時，采用人工的方法對其清洗疏通，同時應保護人身安全及系統(tǒng)設(shè)備。
3．取樣泵：當采樣氣體流量降低時，應檢查調(diào)節(jié)針閥（RV1）和取樣泵膜片。必要時可清洗或更換。
4．保護過濾器：當有水汽或粉塵物通過保護過濾器時，保護過濾器中的濾紙會變色，這時應予以更換濾芯。如果保護過濾器濾芯變色較快，應對過濾器前級氣路進行檢查，原因可能是探頭過濾器失效，致冷器工作失常所致。每六個月更換一次保護過濾器濾芯。
5．保持分析儀室內(nèi)空氣干燥、清潔，確保廢氣不滯留以免影響零點校準。
作者：王萍
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