烟气连续监测系统CEMS资料.pdf

CEMS 1 引言 按照国家可持续发展战略的要求， 实现人与自然和谐发展， 国家环保总局 《火电 厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2003)明确规定火电厂发电锅炉必须安装烟气 排放连续监测仪器 (CEMS)[1] 。CEMS 经省级以上环保部门验收合格时 ,其监测数 据作为该电厂烟气排放是否达标的依据。 2 系统需求分析 该电厂为 2 台 300MW 火力发电机组， CEMS 需要测量 SO2、氮氧化物、烟尘、 CO 的含量与烟气流量、压力、温度等参数。作为烟气的检测设备， CEMS 还要 向脱硫系统提供除上述信息外的烟气含氧量、 湿度。并在脱硫前后各配置 1 套烟 气测量装置， 2 台机组共需要 4 套烟气测量装置。 环境监测站要监测火电厂的烟气排放情况，因此 CEMS 要与环境检测站进行远 程通讯。 CEMS 还提供对烟气测量装置的监视、以及历史数据存储，报表打印等 功能。 3 系统配置结构 2 台发电机组的烟道相距较远，同一机组脱硫前后烟道相邻，如图 1 所示。在 2 台发电机组的烟道附近各搭建 1 个现场分析小屋，每个小屋安装 2 套分析仪器， 以对该台发电机组烟气的脱硫前后的情况进行检测。 两个分析小屋通过工业以太 网与上位机进行通讯。 图 1 系统配置结构图 上位机用于监视分析仪器的工作情况并对故障进行报警。 更重要的是统计各个分 析仪采集的烟道气的参数， 并作为服务器向环境检测站和脱硫系统提供数据， 还 提供良好的人机界面，历史数据查询，报表打印等功能。 4 硬件设计 该 CEMS 采用浊度法测量烟道中的固体烟尘。采用直接抽取法采样，将经过伴 热的湿烟气经过过滤送氧化锆分析仪， 测出湿氧含量。 再把烟气经过压缩式干燥 器送入烟气分析仪，分析 CO，SO2 及氮氧化合物，干氧的含量。烟气中的湿度 采用干湿润氧法计算得出。 由于 CEMS 中需要控制的是按一定时间序列开闭的管路，这种量为开关量，此 外还需要测量烟道中各个参数， 这种量为模拟量。 并综合考虑设备稳定性的要求 并降低开发难度，采用西门子 200 系列 PLC 对阀门进行控制。其中开关量除使 用 CPU224 上的数字量输入输出模块外，还使用了数字量输入输出扩展模块 EM223 。模拟量采用 EM231 模块，实现 12 位 AD 转换的。最后 PLC 将各个数 字量模拟量通过工业以太网模块 CP243-1 与上位机实现数据通讯。 5 软件设计 该系统自底向上由 PLC 控制、上位机程序、远程通讯三部分组成。 5.1 PLC 控制程序 该部分程序主要用于接收各种操作命令， 控制各种阀泵， 指示灯的开闭， 并定时 完成对采样通道的吹扫、 除湿器的排液及阀门的互锁。 并对采集到的各模拟量进 行数字滤波。 为了防止采样通道吹扫时， 烟尘进入分析仪， 采样泵与吹扫阀门互锁。 吹扫阀打 开时采样泵停机。 吹扫结束后也需要有个换气时间， 才能将吹扫气排出。 因而此 时气体分析仪的分析数据不是真实的烟道气成分。 为此，在上述情况下， 通过停 止采样定时器计时的方法，来避免 PLC 将错误数据发送给上位机。 5.2 上位机程序 (1) 面向过程控制的连接与嵌入 主要用于显示各个分析设备的工作情况，