火电厂烟气排放连续监测系统设计

火电厂烟气排放连续监测系统设计摘要：火电厂烟气排放连续监测系统是检测目前我国火电厂烟气排放污染物的可行性手段。

根据烟气排放连续监测系统国内外的现在发展阶段，设计了烟气排放连续监测系统的结构组成与工作原理，设计了火力发电厂排放污染物的软件设计与硬件设计的思路，并实现上位机作为监控系统的监控功能。

在此基础上研究与探讨了以上位机（PC机）可编程控制器为核心的能够监测污染物排放的监控系统，实现火力发电厂的烟气排放的实时监测。

简述烟气排放监测系统的总体方案，在PLC梯形图程序设计中运用顺序控制法，上位机监控软件使用组态王软件，实现组态mcgs软件对监控画面的方法。

组态王有很强的功能和很好的用户界面，呈现了系统运行流程和列表显示、报警显示、数据曲线实时监测等功能。

设计了由电气与气动阀门器件和可编程控制器件组成的监控系统，以及对本系统实时调试，最后对火电厂烟气排放连续监测系统的实际使用的展望。

关键词：火电厂烟气排放连续监测；PLC；mcgs软件目录第一章绪论1.1火电厂烟气排放连续监测系统的意义伴随着世界各国新兴工业化和城市化的快速发展，我们在开发生态环境自然资源得到巨大经济效益的时候，实际上也付出了巨大的代价，人类自然生存环境遭到恶劣的毁坏，并逐步制约国民经济和社会可持续发展的重要发展因数。

中国正是处在国民经济快速发展的时期，治理生态环境污染、改善我们的生存环境已成为一个棘手的问题摆在我们眼前。

中国利用的主要资源是水能、煤炭能源燃料，所以我国的大气环境污染以煤烟型的粉尘污染为重点，主要大气污染物为二氧化硫氮氧化合物和粉尘尘，然而二氧化硫就是造成酸雨的重要因数。

酸雨导致我国的国民经济和社会生存环境带来了巨大的影响，我国每年因为酸雨的污染导致经济损失达到250亿人民币左右。

所以说我国政府相关部门高度重视控制酸雨的相关工作，最近几年来我国进一步从法律立法强制实施的角度加强了控制力度，通过控制火电厂烟气排放污染物排放总量来预防酸雨造成的危害。

火电厂烟气排放连续监测系统是监测烟气污染物排放的现代化措施，它可以不断监测烟气污染物的排放浓度和总的排放量，连续监测系统可以连续监测、定期统计、报警提示、远程通讯等功能，能够为我国控制烟气污染物排放总量及控制酸雨的进行提供强有力的预防保障，并为我国排污收费规章制度的实施，提供科学的实际的依据。

火电厂是造成污染大气环境的大型国民工业之一。

限制火电厂的污染物排放总量对于保护我国的生态环境具有十分的重要意义。

火力发电厂燃烧煤炭，排放的主要产生的污染物包含微小固体可吸入颗粒物以及氮氧化合物二氧化硫等气体。

火力发电厂在将含有以上所述的烟气排放污染物向大气排放之前, 必须对其除湿除尘以及脱硫等工作。

为了保护生态环境必须加强对火电厂污染源排放的实时监测，根据我国可持续发展经济战略发展要求以及实现人类与自然和谐相处发展的要求，根据国家环境保护总局《火电厂大气污染物排放标准》规定火力发电厂发电锅炉必须安装烟气排放连续监测仪器设备。

烟气排放检测系统经国家相关环保部门验收合格时，其监测出来的数据可以作为该发电厂烟气排放污染物是否达到合格标的有力依据。

另外,火力发电厂安装了烟气排放连续监测系统之后,通过监测电厂排放的污染物,对火电厂燃烧锅炉、除尘器和脱硫脱氮等设备的运行实施技术改造,可为火电厂系统安全、稳定、经济、高效运行提供强有力的保障。

我国火力发电总量量占总的国家发电总量70%左右，而煤炭燃料占火力发电机组燃料的90%左右，伴随着我国国民经济的快速增长致使电网行业的快速发展，由煤炭燃料所带来的大气环境污染问题越来越严重。

按照当前的排放控制手段，到2020年我国火电厂污染物排放的二氧化硫、粉尘和氮氧化物将会分别达到2000万吨、550万吨和1200万吨以上。

假如火电厂排放污染物不能得到有效控制，将会严重直接影响到我国大气环境污染的改善。

为了控制大气污染日益严重以及促使火力发电行业的技术改造的进步和电力行业的可持续发展战略，国家环保局采用了各种严格的环境保护措施，如大气污染物总量控制，提高对污染物排放收费规章制度等。

国务院新修订的《火电厂大气污染物排放标准》明白的规定：“火电厂锅炉必须安装符合HJ/T76标准要求的火电厂烟气排放连续监测系统仪器；火力发电厂排放大气污染物的T76中规定烟气排放连续监测系统按HJ规定实行；烟气排放连续监测系统经环保部门检验合格之后，在规定的时间之内其监测到的数据就是有效数据。

因此烟气排放连续监测系统已经成为环境保护管理、环境有效监测、污染物排放收费、污染物排放的科学治理以及实行控制污染物排放总量的有效可靠的根据和可靠的技术措施。

1.2烟气排放连续监测系统设计的未来发展1.21烟气排放连续监测系统的外国发展情况20世纪70年代人们试图把空气分析仪以及工业控制过程监测分析仪使用于火电厂污染源排放污染物的检测。

但是由于当时人们所制造的烟气采样稀释系统的稳定性比较差，空气分析仪器在排放污染物监测中不能有效的运用，但是工业控制过程监测分析仪适用于排放物的检测，尤其是根据紫外线吸收以及红外线吸收原理的监测分析仪。

60年代末期到70年代初期德国和美国成功地研发生产和发展了烟气排放连续监测系统，设计了能够检测高浓度气体的空气分析仪器以及不用抽取样品而将采样探头直接伸入烟气管道测量烟气的在线分析仪，并且不断对分析仪器进行改造。

在这些检测技术当中德国的不透明度光学系统、美国的荧光测试技术，为成功实现烟气排放连续监测系统提供技术支持。

在美国第一台能够烟气排放连续监测系统出现于1972年。

但是直到1975年末烟气排放连续监测系统的工业仍然止步不前。

一直到美国国家环保局制定了相关烟气排放连续监测系统性能的技术标准，并且制定了在一些污染源装设烟气排放连续监测系统之后，烟气排放连续监测系统才得到广泛得到运用。

因此以美国代表为首的西方发达国家为了控制大气污染物的排放总量，自从80年代早期已经开始大量装设烟气排放连续监测系统，用于实时监测大气污染物的排放总量和污染物的浓度。

1.2.2我国烟气排放监测系统发展情况一直以来我国烟气排放连续监测系统主要运用过去常用的分析法：比如重量法、比色法等等，基本上没有任何的在线监测系统仪器。

检测烟气排放中的污染物常用的方法是将采样探头伸入烟道中，然后采取样品，在化学实验室中对抽取样品进行分析。

尽管传统的手工采样方法是比较经典的测试方法，但是它有很多缺点，比如需要时间长，不能够提供长期的、连续的、稳定的测量数据[2,9,10]。

70年代初期人们意识到应该采用一种比手工采样更简洁、更快捷的方法来精确测量烟气中排放的污染物，即采用烟气排放连续监测系统技术。

但是由于技术方面的问题，国内很多仪器厂家只能够生产电化学方式的不能连续性的烟气污染物成分检测装置，而对于目前使用稀释采样法等先进方法的在线连续烟气检测装置还不能够完全独立生产，一些能提供稀释采样产品的厂家也只能代理国外产品而已。

90年代初，我国一部分环境保护科研单位开始研发烟气排放连续监测系统装置。

比如南京环境保护科学研究所研发的JYZ- I型烟气在线监测仪，龙岩的龙净环保新技术公司生产的TGH-Y I型烟气自动在线监测仪器，都只能是在线烟尘连续监测装置而已，然而对于二氧化硫氮氧化物等污染气体连续监测的产品还在研制当中[14,16]。

目前国内烟气排放连续监测系统中使用的分析仪器大部分是美国KVB公司和热电子公司的产品，软件与硬件价格比较昂贵可扩展性比较差。

1.2.3火电厂烟气监测现状我国火力发电厂在电力生产行业当中占主要地位，同时也是污染大气环境的重要工业污染源，能够有效限制火力发电厂污染物排放具有重要的意义。

因此我国环保局和电力部门陆续补充、修改、制定和颁布了一系列法律规定和标准，针对火力发电厂环保设计以及污染物的排放作了明确的规定与标准。

1997年1月1日正式执行的由国家环境保护局、国家安全技术监督局颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-96)中明确规定，新建、扩建、改建的火电厂应安装烟尘排放连续监测系统装置；在酸雨控制区域与二氧化硫污染控制区域内的火力发电厂和其它地区有烟气脱硫设施的火电厂应安装烟气连续监测装置，300MW以上机组应安装烟气连续监测装置，下一时段的火电厂应逐渐实现连续监测。

同时明确指出污染物排放连续监测装置经认证合格后，其监测数据为法定监测数据[5]。

1986年广东沙角发电厂从日本买进了成套的烟气排放连续监测系统，这是我国火力发电厂装设使用的第一套烟气排放连续监测系统。

90年代初我国从海外引入的烟气排放连续监测系统大部分安装在合资企业、外商独资及华能系统的火力发电厂，而且是随着进口锅炉或主机一同引进的。

近几年来由于国家相关部门颁布实施强制性排放标准GB13223-1996和国家环境保护局二氧化硫控制区域以及收取二氧化硫排污费等政策的实施，装设烟气连续监测系统的火电厂增长速度较快，但只有少数电厂的烟气连续监测系统能够正常投运。

我国一些环境保护科研单位也开始研发烟气连续监测装置，但是由于起步比较晚和一些重要器件的技术含量比较高,大部分分析仪器仍然是从外国进口的。

目前国内的烟气连续监测市场占有率仍然是以国外品牌为主，对采购设备、调试安装、维护运行、监督管理等一些方面都存在很大问题，主要表现在[3,7]：(1)设备无认证：引入的烟气连续监测系统大部分是随机组配套引进来，没有经过我国环境保护和电力系统的技术认证，这样就导致很多种类型的烟气连续监测系统装置都有，每种类型的烟气监测系统监测的数据相互之间可比性比较差。

并且没有建立入网许可证制度，一些国外厂家销售不能符合我国的标准和电力行业特点的烟气连续监测系统。

(2)安装没有技术标准：引进的烟气连续监测系统安装主要依靠供应设备的厂商。

我国没有技术标准要求，因此安装的位置不能符合我国的技术要求和相关标准，监测数据没法确切的反应火电厂实际排放状况。

(3)运行维护管理制度还不够完善：大部分火电厂的烟气连续监测系统运行维护管理制度不够完善。

由于烟气连续监测系统是近几年来引入的比较先进环保监测仪器，对运行该设备的操作人员的要求比较高，只有具备一定专业定素质的技术人员才能可保证监测仪器的正常运行和维护。

目前很多电厂没有烟气连续监测运行维护管理人员，而是由其它部门人员兼管，这样就导致有时候系统出现一点问题不能得到及时的维修。

(4)监督管理不完善：各火电厂的烟气监测系统的数据统计和处理是以各自电厂为单元进行的，环境保护部门只能根据报表数据方式来监督，不能随时的掌控各电厂的烟气连续监测系统运行情况和污染物的排放状况。

应将各省的烟气连续监测的数据处理器进行联网，建立覆盖整个电网的烟气连续监测网络信息系统。

1.3本文的主要工作综合以上所述，本章节主要了解火电厂烟气排放连续监测系统的国内外现状和研究动态、发展方向。