煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)建置

蘇賀

（遼陽市環(huán)境保護(hù)宣教信息中心遼寧遼陽111000）

煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)建置

蘇賀

（遼陽市環(huán)境保護(hù)宣教信息中心遼寧遼陽111000）

煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)分別由煙囪污染物監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)擷取人機(jī)接口和通訊接口組成。（1）煙囪污染物監(jiān)測儀主要監(jiān)測項(xiàng)目：氣狀污染物SO2、NOx濃度及煙氣流速、煙氣溫度、煙氣含氧量、煙氣濕度……等。（2）數(shù)據(jù)擷取人機(jī)接口用于排放總量的計(jì)算和相關(guān)濃度的計(jì)算作數(shù)據(jù)處理。（3）通訊接口功能將煙囪污染物監(jiān)測硬件信號(hào)回傳至控制端數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。控制端數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)利用調(diào)制解調(diào)器將監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)江h(huán)保局。

煙囪；污染物；監(jiān)測；系統(tǒng)

1　煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

本研究建構(gòu)的污染物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)圖1，整體架構(gòu)主要分為：（1）煙囪污染物監(jiān)測儀；（2）數(shù)據(jù)擷取人機(jī)接口通訊接口。藉由最前端的分析儀監(jiān)測煙囪污染物信息，監(jiān)測值以模擬信號(hào)輸出至現(xiàn)場可程式控制器的模組狀態(tài)信號(hào)輸出狀態(tài)信號(hào)輸入，經(jīng)由通訊接口轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)絡(luò)TCP/IP的通訊格式，再將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出(透過TCP/IP格式)實(shí)時(shí)回傳至前端的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)擷取系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)軟件使用OPCServer接口軟件，數(shù)據(jù)搜集圖控接口，監(jiān)測資料轉(zhuǎn)文件軟件，數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)……等。其監(jiān)測數(shù)據(jù)被產(chǎn)出后，經(jīng)通訊接口至調(diào)制解調(diào)器利用因特網(wǎng)Internet或公眾撥接網(wǎng)絡(luò)PSTN，聯(lián)機(jī)到地方環(huán)保局。

圖1監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)位置敘述：煙囪上有溫度計(jì)，流速計(jì)及不透光儀模擬訊號(hào)必頇傳以至現(xiàn)場貨柜中可程控制器，現(xiàn)場貨柜上有氣體分析儀模擬訊號(hào)也頇連接至可程控制器，現(xiàn)場貨柜中可程控制器數(shù)字訊號(hào)頇與控制室中計(jì)算機(jī)做鏈接。其相關(guān)距離說明如下：（1）煙囪上至現(xiàn)場貨柜距離：約45m。（2）現(xiàn)場貨柜至控制室距離：約150m。

圖1　監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

2　改善采用抽取式分析儀

NOx、SO2、CO、CO2、O2分析儀抽取式分析儀是在煙囪上設(shè)置采樣系統(tǒng)，將氣狀污染物自煙囪中抽出，再導(dǎo)入分析儀器分析。由采樣探棒、采樣加熱管、前置處理裝置、分析量測室及校正裝置所構(gòu)成。

2.1采樣探棒

設(shè)置于煙囪上利用采樣探棒進(jìn)入煙囪內(nèi)部抽取煙氣并進(jìn)行初步過濾煙氣中的粉塵。采樣探棒中的過濾器部分預(yù)加熱至120℃以防氣體凝結(jié)。

2.2采樣加熱管

設(shè)置于采樣探棒采樣氣體出口至前置處理中間。氣體傳輸中也必頇加熱至120℃以防氣體凝結(jié)。

2.3前置處理設(shè)備

直接抽取式分析儀的測值穩(wěn)定性乃基于前置處理設(shè)備的好壞，前置處理主要是處理煙氣的流量、溫度、壓力、去除水含量以達(dá)到定量分析、去除粉塵避免量測室產(chǎn)生干擾，國內(nèi)外分析儀前置處理設(shè)備商為節(jié)省成本忽略制程排放條件，設(shè)計(jì)上大多采簡便方式，只去除水氣及粉塵，并進(jìn)行簡易流量控制。造成煙氣污染量測室、流量、壓力控制不足或過大、溫度控制不易、水含量控制無法低于5℃露點(diǎn)以下，以上皆會(huì)造成測值不穩(wěn)定現(xiàn)象，且會(huì)提高往后維修保養(yǎng)上的難度及人力成本。

2.4NOx/SO2/CO/CO2分析量測室及原理

紅外線式氣體分析儀基于非擴(kuò)散紅外吸收光譜(NDIR)原理，方法可應(yīng)用氣體對(duì)紅外線選擇性吸收的原理，當(dāng)被測氣體通過測量管時(shí)吸收紅外光源發(fā)出的特定頻率光而使光源衰減，測出光源的衰減程度即可確定被測氣體的濃度。

2.5分析量測室及原理

依被測氣體受磁場作用的壓力變化量來測量氧含量的儀器稱為磁壓力式氧分析器。測量原理：空氣作為載氣的出口有2處進(jìn)入磁力場室，出口兩端壓力相等；待測氣體(O2)進(jìn)入量測室即因O2的物理偏磁性，在電磁鐵處聚集而阻礙載氣排出，使二處出口產(chǎn)生壓力差，感知器量測壓力差來計(jì)算O2濃度值。

3　流速計(jì)

利用超聲脈波,以順流和逆流方向行經(jīng)一定管路行程所產(chǎn)生的時(shí)間差異量測流速或流量。對(duì)超音波發(fā)射器而言稱為“電壓效應(yīng)”，主要是將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力的信號(hào)去壓縮周圍空氣；而這些受壓縮的空氣將會(huì)壓縮接收器上的壓電材料，并產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”，進(jìn)而將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)。

4　溫度感測組件

熱電偶E-type溫度感測組件的測量原理是利用銅鎳合金/鎳鉻合金兩種不同的金屬焊接或絞合在一起，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。直接用作測量介質(zhì)溫度的一端為熱端，另一端為冷端，冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

5　結(jié)語

本研究乃針對(duì)工廠煙囪污染自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改善，改善項(xiàng)目包含：煙囪污染物監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)測系統(tǒng)通訊、資料擷取系統(tǒng)之程式軟體。改善后成果如下：提升煙囪氣體分析儀準(zhǔn)確度及反應(yīng)時(shí)間，解決校正及可追朔性問題；采用微軟先進(jìn)之OPCServer技術(shù)，建立資料擷取系統(tǒng)，可適用各種大廠牌的可程式控制器，并可彈性調(diào)整擴(kuò)充性及節(jié)省成本；采用HART及Modbus數(shù)位封包傳輸建立資料通訊介面，可解決遠(yuǎn)距傳輸問題。本論文所改善之煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，能有效擷取資料庫中之?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，可針對(duì)污染物進(jìn)行防制，并提升燃燒的控制效率，進(jìn)而獲得節(jié)能減碳的功效，符合當(dāng)前環(huán)保需求。

[1]吳邦燦,費(fèi)龍,編著.現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)[M].中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2005.

[2]楊衛(wèi)東,編著.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成與工程設(shè)計(jì)[M].科學(xué)出版社,2002.