机械化顶装炼焦炉废气污染物无组织排放量实时控制系统示范工程可行性研究报告

山西XX焦化（集团）有限公司机械化顶装炼焦炉废气污染物无组织排放量实时控制系统示范工程可行性研究报告HSYZXKY0611山西省XX工程设计院（有限公司）山西XX自动化工程有限公司二00六年六月山西XX焦化（集团）有限公司机械化顶装炼焦炉废气污染物无组织排放量实时控制系统示范工程可行性研究报告HSYZXKY0611编制负责人技术负责人法人山西省XX工程设计院（有限公司）山西XX自动化工程有限公司二00六年六月可行性研究工作主要负责人及成员职务姓名职称专业高级工程师环境科学技术负责人高级工程师计算机编制负责人高级工程师计算机工程师机械自动化工程师计算机工程师煤化工工程师仪表自动化助理工程师环境工程助理工程师化工工艺编制成员助理工程师环境工程目录1总论311概述312项目提出的背景和建设的必要性313编制的依据52项目目标521项目目标522焦炉基本工况参数623焦炉现有环保设备73工艺技术方案831废气污染物的产生及监测原理832炉顶滑行系统的控制与监测1333装煤系统的控制与监测3334出焦系统的控制与监测4335炉门泄漏气体测试和控制5336出焦、装煤定位系统6037无线传输原理及说明6838系统结构6939系统可视功能714环境保护755劳动保护和工业卫生756厂址自然条件757消防778节能779运行组织和劳动定员7810项目实施计划和进度要求7811投资估算80111投资估算80112资金筹措及投资计划8112项目评价85121经济效益评价8513结论和建议90附件一设计委托1总论11概述111项目名称机械化顶装炼焦炉废气污染物无组织排放量实时控制系统示范工程112项目承办单位山西XX焦化（集团）有限公司法人代表薛靛民113承担可行性研究的工作单位和法人代表山西省环境工程设计院（有限公司）法人代表张国信山西XX自动化工程有限公司法人代表赵春丽12项目提出的背景和建设的必要性121项目提出的背景炼焦业是煤炭工业产业链的延续。对于煤炭大省的山西省来说，炼焦业能否健康发展是涉及到山西省国计民生的大事。在炼焦过程中，要产生大量的烟尘及苯可溶物（BOS）、苯并芘（BAP）、硫化物（SO2）、硫化氢（H2S）等污染气体和有害气体，其对环境的破坏力极大。炼焦业的污染问题是广受山西省及各地、县政府关注的环境污染问题之一。因为山西省是全国仍至全球最大的炼焦省份，由炼焦所造成的大气污染也颇受党中央、国务院及世界的关注。炼焦业的大气污染问题，已经或正在成为其发展的瓶颈。为了解决这一问题，很多单位、个人做了大量工作，一方面通过淘汰落后炼焦工艺，强行关闭土炼焦,大力推广机械化炼焦炉和清洁生产，抓源头，使炼焦的大气污染大幅降低；另一方面研发安装焦炉除尘设备，强化炼焦工艺的尾部治理，使焦炉的大气污染得到一定改观。122项目建设的必要性各级环境保护部门是环境的管理者和执法者。依据国家环保总局199637批准执行的炼焦炉大气污染物排放标准、山西省清洁型焦炉暂行标准及其它相关文件的规定，环保部门对焦炉环境指标的监测目前尚使用定时取样、实验室分析的间歇式监测方式，其它监理的依据就是由肉眼观察结果。监测数据滞后，观察结果无法定量，其带来的后果如下（1）监测监理结果不科学、不准确，对下级的处罚和管理说服力不强；（2）无法有效抑制某些焦化厂为了节约成本，检查时（测试取样时）开启治理设备，而检查组一走（取样完成）就关闭治理设备，环境污染照样继续；（3）由于焦炉的各种排污量无法实时计量，所以环保部门只能依据产量或依据安装环保设备的情况征收排污费。这种不受实际排污情况影响、不管环保设备运行与否的管理办法，严重制约和影响焦化厂治理污染的理智动机；（4）由于没有全天候的监测手段，环保管理部门的环境监察大队，只得投入大量的人力、物力、财力，定期不定期的对各焦化厂排污情况进行检查，从长远看环境监察的成本在不断提高；（5）由于没有科学的监测手段，引发了环境管理的人为因素和不合理性，甚至导致腐败，谁和环保官员关系好，谁就可以少缴排污费，甚至逃避监督和检查；（6）由于缺乏环境监测手段，为了治理污染，某些环保部门和人员甚至忘记了自己协助立法、检查监督、处罚管理的本职，而将工作放在炼焦、环保设备的开发、选型上，严重影响环境管理。焦炉环境要治理，就像煤矿瓦斯要治理一样。国家规定各种煤矿必须配备瓦斯（安全）在线监测系统。各焦化厂也应配备在线连续实时监测系统。13编制的依据（1）中华人民共和国大气污染防治法；（2）国民经济和社会发展“十五”计划纲要；（3）国家环境保护“十五”计划及2010年远景目标；（4）“十五”生态建设和环境保护重点专项规划；（5）“十五”期间全国主要污染物排放总量控制计划；（6）国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复（国函19985号）；（7）国务院关于两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划的批复（国函200284号）；（8）“关于贯彻落实国务院关于两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划的批复的通知”（环发2002160号）（9）关于发布燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策的通知（环发200226号）（10）环境空气质量标准GB30951996（11）大气污染物综合排放标准GB162971996（12）锅炉大气污染物排放标准GB132712001（13）火电厂大气污染物排放标准GB132231996（14）工业炉窑大气污染物排放标准GB90781996（15）炼焦炉大气污染物排放标准GB161711996（16）水泥厂大气污染物排放标准GB491519962项目目标21项目目标目前依据固定污染源排放烟气连续监测系统技术条件及监测方法HJ/T762001所研发生产的连续监测系统已经面世，并逐步在各种固定污染源排放烟气的场合（比如炼焦炉的排气烟筒）中投用，但国内市场上尚未出现，而且检索国外资料也没发现可以解决无组织排放烟气的实时控制系统。本项目试图解决这一国内外尚未解决的问题，研制出一套适合炼焦炉废气污染物的实时控制系统。系统预计达到的目标如下（1）在线监测炉顶无组织排放的颗粒物，并对其执行标准给予评价；（2）在线监测拦焦时无组织排放的颗粒物、SO2排放量，对其执行排放标准给予评价；（3）在线监测装煤时无组织排放的颗粒物及可燃气体，对其执行排放标准给予评价；（4）在线监测炉门及炉盖荒煤气泄漏状况，为焦炉管理提供监理依据；（5）在线监测焦炉除尘设备的运转状况；（6）在线监测焦炉烟筒及除尘烟筒排放情况，对其执行标准给予评价；（7）图像监视焦炉及其周围烟尘排放情况，为各级监理部门提供全天候的监护手段；（8）对监测、监理的相关数据及图像进行黑匣子式的高度保密处理，以供上级管理处罚下级时作为依据；（9）对监测、监理的相关数据及图像进行厂、县、市、省四级传输，并且依据高级优先的原则对监控设备的数据和图像进行调阅、控制；（10）研究苯可溶物（BSO）、苯并芘BAP的在线监测法或间接测试法，力争用最短的时间实现在线监测和测试无害化；（11）焦炉无组织排放总量的测试方法。22焦炉基本工况参数山西XX焦化（集团）有限公司采用272孔JN4389型焦炉焦炉，为双联火道、废气循环、宽炭化室、宽儲热室、焦炉煤气下喷的单热式焦炉。其炭化室高43M，符合目前国家产业政策。焦炉主体尺寸见表21表21炉体主要尺寸表序号名称单位数值1炭化室高度MM43002炭化室有效高度MM40003炭化室全长MM140804炭化室有效长MM132805炭化室中心矩MM11436炭化室机侧宽MM5007炭化室有效容积M32668每孔炭化室装煤量（干）T219燃烧室立火道中心矩MM48010炭化室孔数孔7211装煤孔个数个312立火道个数个2813单孔焦产量T1714年产量T10010423焦炉现有环保设备231装煤烟气净化系统装煤侧吸管装煤烟气净化采用装煤侧吸管净化系统，其主要特点为装煤时装煤车集气，利用置于装煤车上的侧吸管将炉体内溢出的荒煤气导入相邻的趋于结焦末期的相邻炭化室，在该室及相邻炭化室桥管承插处采用高压氨水喷射并结合螺旋给煤、顺序装煤技术，控制烟气均匀排放。小炉门密封装置为了提高装煤捕集效果，在打开小炉门准备平煤时利用小炉门密封技术，减少吸入的空气量，从而增加炭化室内负压，减少烟气外溢。装煤口集气罩侧吸管相邻炭化室上升管桥管高压氨水喷射煤气系统小炉门密封232推焦烟气湿式地面站系统推焦烟气治理采用湿式地面站系统，推焦前推焦车停在出焦口，熄焦车停在拦焦车另一侧，打开净化系统的引风机和循环水泵。推焦开始后，烟气利用热烟流的上升趋势进入集气罩，由集气管导入地面系统，通过湿式涡流超重力场净化装置和错流式净化装置，以达到去除推焦烟尘的目的。3工艺技术方案31废气污染物的产生及监测原理焦炉是个开放性的污染源，它散发的污染物有苯可溶物（BSO）、苯并芘（BAP）、SO2、NOX、CO、H2S和固体悬浮物（TSP）等。这些污染物主要来自于装煤、出焦、熄焦等作业时散发的烟尘和装煤孔盖、炉门、上升管等处的外逸烟尘。焦炉装煤时，外逸的烟尘（在无组织排放情况下）大约占总烟尘量的2030，产生的BSO、BAP等有害有毒物质占焦炉总排放量的4060。其产生的主要原因是因为常温状态下的炼焦煤（粉煤）在装入炭化室后，炭化室的高温（800900左右）产生的热浮力将粉煤粒向上浮动，瞬时燃烧产生的荒煤气也向上浮动，但装煤炭化室和集气系统之间的负压不足以使空气吸走这些烟气，所以从装煤口逸出。该烟气即含有荒煤气的成份，也含有荒煤气拦焦栅集气罩拦焦栅集气错流返混式净化装置拦焦栅集气湿式涡流超重力场拦焦栅集气引风机拦焦栅集气排放拦焦栅集气熄焦车拦焦栅集气大量粉尘甚至煤粒。推焦时产生的烟尘占总烟尘的20，其特点是散发面积大，时间长。推焦时烟尘的产生是因为焦粉随推焦时产生的热浮力上升和不完全成熟焦炭中的煤遇空气燃烧所产生的烟气随热浮力上升所致。炉门、炉盖、上升管泄漏是因为其封闭性能差，成焦时荒煤气向外泄漏，导致封闭性能差的原因有好多种，其中炉门、炉盖变形，上升管、桥管老化以及操作不到位是其主要原因。焦炉废气是指焦炉煤气（或高炉煤气）在燃烧室燃烧后通过烟囱排放的烟气。消烟除尘设备烟囱里的烟气是经过高效除尘设施或装煤车洗涤燃烧装置处理后的烟气，其净化程度远远高于没处理前的烟气，因其除尘效率不可能达到100，所以其排放烟气中仍含有大量有害气体。311颗粒物（TSP）浓度监测方法3111监测依据（1）炼焦炉大气污染物排放标准GB161711996；（2）清洁生产标准炼焦行业HJ/T1262003；（3）固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法GB/T161571996；（4）固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法HJ/T762001。3112颗粒物监测点的设置（1）依据标准，炉顶无组织排放颗粒物采样点选择靠近装煤楼14个上升管旁，因此炉顶装煤楼两侧各设置1台颗粒物监测仪；（2）依据标准,装煤、推焦测点位置设置在装煤、推焦车上，因此两车各载1台颗粒物监测仪；（3）焦炉排放烟囱和消烟除尘排放烟囱按HJ/T762001标准中6CEMS安装和测定位置。3113监测原理炉顶颗粒物监测点的选择本应依据下风向原理在炉顶四周选择，但限于技术条件和为了适应人工取样的现实，标准规定在靠近装煤楼14个上升管旁，为了符合规则，同时兼顾到下风向原理和为下一步排放量的计算创造条件，本系统在装煤楼两侧各设置1台颗粒物测试仪，而且颗粒物监测仪架设在滑行车上，滑行车依据下风向原理由PLC调度，即可以定时测试14个上升管旁的颗粒物浓度，又可以测试任一下风向点的颗粒物浓度。装煤车与拦焦车上颗粒物测试也应考虑风向的影响，因此装煤车与拦焦车颗粒物取样，也采取了PLC根据风向选择下风向最大浓度点进行测试。依据GB/T161571996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法规定，颗粒物浓度应依据重量法进行测定，因使用重量法的在线仪器在市场上采购不到，本系统选择激光法进行测试，计划通过实验求得1个K值，用K值修正两种方法之间的误差。312二氧化硫（SO2）浓度监测方法3121依据（1）固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法分析HJ/T572000。3122SO2监测点的设置（1）拦焦车上，用以监测出焦时SO2浓度；（2）装煤车上，用以监测装煤时SO2浓度；（3）焦炉烟囱中，用以监测焦炉尾气中SO2浓度；（4）除尘烟囱中，用以监测除尘设备后向周围环境排放烟气中SO2浓度。3123监测原理因为要检测拦焦时的SO2浓度，所以SO2浓度测试仪和颗粒物测试仪一样由拦焦车车载，在运动定位后测试，PLC根据下风向原则选择采集点进行测试。因为要检测时的H2S浓度，所以H2S浓度测试仪和颗粒物测试仪一样由装煤车车载，在运动定位后测试，PLC根据下风向原则选择采集点进行测试。根据HJ/T572000固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法分析，SO2监测应采用定电位电解法，本方案拟采用电化学法进行测试，用K值进行修正。313炉门、小炉门泄漏监测方法3131依据（1）清洁生产标准炼焦行业HJ/T1262003中表6，环境管理要求。3132监测原理焦炉在成焦过程中，从炉门、小炉门泄漏的气体为荒煤气，其主要组成成份为H2，占57左右；CH4，占21左右；CO，占10左右。因为CH4的监测成本较低，所以本系统监测炉门、小炉门上方空气中CH4的含量，用以确定炉门、小炉门是否泄漏。（1）根据标准要求炉门、小炉门泄漏应分别监测，并分别计算其冒烟率，因在线监测时炉门和小炉门泄漏实在不好严格区分，所以本系统合并监测。（2）炉门、小炉门泄漏采取顺序开启炉门上方的电磁阀，吸取炉门、小炉门上方空气，到储气罐中进行监测。其目的是为了节约成本。在选择电磁阀吸气时，利用拦焦车定位系统将推焦、装煤时炉门、小炉门的外逸或泄漏情况排除在外。314炉盖、上升管泄漏监测方法3141依据清洁生产标准炼焦行业HJ/T1262003中表6，环境管理要求。3142监测原理炉盖泄漏具有以下特殊性（1）出焦时打开炉盖，成焦时盖上炉盖，炉盖在装煤孔无规则运动（人工掀盖），周围还经常有操作工行走，甚至是踩踏；（2）当炉盖打开时，装煤孔冒出高温烟气约800900左右；（3）炉盖上方有装煤车来回运动，空间高度600左右，装煤时装煤筒直接接触装煤孔四周。以上条件决定了炉盖泄漏无法近距离安装传感器，而只能采用远距离非接触方式进行监测。上升管、桥管的泄漏也因泄漏点涵盖的范围较大,传感器无法定位,因此也与炉盖一样采用远距离非接触方式进行监测。本系统采用摄像机拍摄炉盖、上升管图形，计算机进行图形处理和泄漏识别。315固定污染源监测方法焦炉烟囱和除尘烟囱中烟气参数及颗粒物（TSP）、SO2、NOX监测方法执行HJ/T762001固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法。316苯可溶物（BSO）、苯并芘（BAP）监测因为到目前为至全世界尚无在线监测仪器，所以本系统不包含这两项的在线监测。但可以人工键入测试数据，本系统监督人工定时测试和测试数据是否越限，然后进入报表系统。317消烟除尘设备的运转监测（1）从高压氨水系统中的高压泵供电回路中提取电流、电压信号，计算开停次数与推焦次数进行比较，确定高压氨水系统工作情况。（2）从地面除尘站的抽风风机中或从车载除尘站的抽风风机中提取供电回路的电流、电压,与推焦次数进行比较，确定消烟除尘设备运转情况。32炉顶滑行系统的控制与监测321炉顶滑行系统简介3211炉顶滑行系统设置的必要性（1）炉顶颗粒物的测试，根据标准应测试靠近装煤楼14个上升管旁的位置，根据下风向原理，这一点只能反映在某一风向下的颗粒物浓度，而其它风向下的情况则无法测试。要想提高测试的实时性、可靠性，则应在炉顶设置更多的点进行测试，若多点固定测试，仪器的综合成本太高。比如测5点，每套测试仪5万元，仅购置颗粒物测试仪就要25万元；（2）根据规范，颗粒物取样的高度约等于15M，而在焦炉集气系统的一侧，集气管高度就在2M以上，集气管附近空间狭小,颗粒物测试仪的安装,即受到高温环境的限制,又和装煤车运行及操作工行走互相矛盾；（3）因为炉盖、上升管选择了图像识别方案，而图像摄制过程中希望对准每个测试点分别摄像，这样可以减小图像处理过程中图像分割的难度，同时可以提高所摄图像的分辨率，便于图像识别，所以摄像机也希望移动拍摄。3212炉顶滑行系统概述如图1，在炉顶装煤楼两侧各设置1个滑行轨道（2）及（2），滑行轨道由支架（3）及（3）支撑，滑行车（1）及（1）在滑行轨道上运行。滑行车,如图2,上面载有恒温机柜（1）及其升降机构（2）、摄像机及其附属部件（3）（云台、防尘罩、补光光源等）以及滑行车驱动供电机构（4）、磁感应开关接收装置5套等，滑行轨道上固定有磁感应开关，供炭化室定位用。恒温机柜，如图3。内置颗粒物测试仪及其附件1套（1），PLC（HPLC）1台（2）、UPS电源2台（3）、直流稳压电源3台（4）、驱动电机变频器1台（5）、升降电机驱动控制器1台（6）、CDMA无线MODEM1个（7）、视频采集服务器1个（无线）（8）、接线端子排1个（9）、温度测试及控制部件1套（10）、遥控接收机（11）等。恒温机柜在升降机构（见图4）作用下，上下运动，保证颗粒物测试仪在15M高处取样测试。3213炉顶滑行系统支柱架设说明焦炉边缘上升管炉柱工作平台工艺管线（1）工艺管线（2）滑行轨道支柱支柱架设方案（1）机侧支柱架设通过现场观察测量,在炉柱上方防碍支柱架设的只有工作平台,其他的工艺管线并不防碍轨道支柱的架设。在支柱架设时只要在工作平台上对正炉柱中心开一个比支柱截面略大的孔将支柱伸至炉柱上，并在炉柱与支柱之间加焊一块加固钢板，进行手工焊接即可完成机侧支柱的架设。（2）焦侧支柱架设在焦侧炉柱上方没有任何阻碍支柱架设的物体，在炉柱上部焊接一块钢板将支柱焊接在钢板上进行加固即可完成焦侧支柱的架设。（3）炉顶支柱架设在炉顶非炭化室区域炉顶是混凝土结构，支柱底座可以通过将炉顶打孔用螺栓固定支柱底座，将支柱焊接在底座上完成炉顶支柱架设。见图5321炉顶滑行系统供电系统说明滑行轨道电源支架电源（滑触线）滑触器绝缘瓷在轨道上架设电源支架，用绝缘瓷将电源线与支架进行电源隔离，在绝缘瓷的下方敷设两条与轨道平行的铝排作为滑行车的供电电源，经过滑触器的碳刷由电源线将电源引入滑行车，为滑行车及监测仪器提供动力电源。见图6炉顶滑行系统可用性说明（1）为了保证滑行系统（支架、轨道、滑行车等）的安全系统自动控制在风力达到5级时，滑行车自动回到总站，并下降到总站平台上。以避免滑行车在大风影响下，将滑行支架和轨道拉倒；（2）为了保证良好的人机关系，颗粒物监测仪、摄像机等设备的检修、维护、调试全部在总站进行；（3）为了保证颗粒物测试仪等车载仪器的环境条件，滑行车上设恒温机柜，恒温机柜的温度控制在155左右；（4）为了保证摄像机的环境条件，选择空调防护罩将摄像机装在其中，防护罩带雨刷，雨刷受PLC控制，避免人为控制带来的不及时涮洗，以致采光面受污沾积而无法清洗等问题，PLC定时提醒操作工人工清洗采光面；（5）由于轨道架设高度在距炉顶5M高左右，所以轨道及供电滑线设计安装时按免维护标准要求。同时系统提供维护时的专用梯具，以备不时之用；（6）轨道及滑行车等装置的连接，采用下连接方式避免积水、积雪、积尘对系统的影响；（7）滑行系统设计安装避雷系统，以防雷击；（8）恒温机柜底部装有测温文件，以防高温烘烤恒温机柜。322炉顶滑行车运行控制原理及说明。（1）炉顶滑行车运行控制原理图1，见图7。（2）炉顶滑行车运行控制原理图2，见图8。（3）炉顶滑行车运行控制原理说明符号说明1XWI装煤楼左侧第I号限位开关，限位开关一般装在滑行车靠近装煤楼处。I1,21FWI装煤楼左侧的焦侧第I号复位开关。I序号（逻辑）2FWI装煤楼左侧的机侧第I号复位开关。I序号（逻辑）1WI焦侧第I个炭化室位置开关。I序号（逻辑）2WI机侧第I个炭化室位置开关。I序号（逻辑）ZZ总站位置开关XXW下行限位开关SXW上行限位开关XW限位接收装置JZZ总站接收装置FW复位接收装置W1左位置接收装置W2右位置接收装置YBJ遥控步进信号YY/G遥控匀速/高速信号YZ/F遥控正转/反转信号YSX遥控上行信号YXX遥控下行信号YFW遥控复位信号YTZ遥控停止信号YQD遥控启动信号BZZ变频器正转停止信号BFZ变频器反转停止信号BYS变频器匀速信号BGS变频器高速信号BFG变频器故障复归QXX下行驱动器控制信号QSX上行驱动器控制信号GMK光幕开控制信号GMH光幕关控制信号BJ声光报警HWN恒温箱内温度HWW恒温箱外温度炉顶滑行车是炉顶颗粒物浓度及炉盖、上升管泄漏测试仪器的载体，颗粒物测试的取样点原则上应选择下风向位置。从理论上讲360风向的任何一个位置都可能成为测试点，所以用滑行车调度、移动、选择测试点则成为必要。炉盖、上升管的泄漏必须采用远距离无接触方案，为了减少图形识别的难度和炉盖、上升管位置识别的难度，所以摄像头装在滑行车上，依靠滑行车运动定位和摄像机角度调整来间接识别炉盖及上升管位置。滑行车系恒温机柜，以保证内置设备的运行环境。滑行车轨道高约5M左右。滑行车上带有上下升降机构，选定位置后，上下升降机构将测试设备降至15M高处进行测试。在滑行车轨道上装有四组磁感应开关（1）XW限位开关设在滑行车轨道靠近装煤楼处；（2）FW复位开关供位置计数器校验用，每10个位置开关设置1个复位开关；（3）W位置开关对应每一个炭化室；（4）ZZ总站位置开关总站即保养、维护、调试、始发站。所有位置开关的接收端设在滑行车上，共五组（1）XW接收端（2）FW接收端（3）W接收端在滑行车上前后各设一个，受正、反转控制。（4）ZZ接收端接收端的信号通过开入模块进入HPLC。滑行车或滑行车上颗粒物测试仪上下升降时，用上行、下行限位开关（XXW、SXW）控制上、下行升降机构的启停。遥控部件的设置，是为了调试、检修时的方便，遥控器的功能定义步进匀速前近1个炭化室的位置。匀速滑行电机正常速度运行，不受位置开关控制，只受限位开关和停止控制，正常测试时为匀速。高速滑行电机高速运行，不受位置开关控制，只受限位开关和停止控制。正转从ZZ方向向机侧、焦侧方向（即装煤楼方向）运行。反转从装煤楼向总站方向运行。上行颗粒物测试仪向上运行，运行到限位。下行颗粒物测试仪向下运行，运行到限位。复位系统在调试完成或检修完成后复位，复位计数器在复位时置“0”，位置计数器量最大值，置正转。停止滑行车不管在任何状态下接到此命令，即运行到下一位置停止运行。启动HPLC启动滑行车运行。软件上设置机侧位置计数器和复位计数器。位置计数器的最大值为装煤楼一侧炭化室的最大值，复位计数器的最大值为6。软件上设置焦侧位置计数器和复位计数器。计数器的最大值同上。从总站正转向机侧装煤炉运行FW1时；W炭化室最大值FW2时；W40FW3时；W30FW4时；W20FW5时；W10FW6时；W0位置计数器每接收1个位置信号（W1）,计数器减1；HPLC接收到限位开关信号，置反转状态，位置计数器清“0”，复位计数器置“6”。滑行车反向运行，从装煤楼沿机侧向总站（ZZ）运行。位置计数器每接收1个位置信号（W2）则加1，此后复位计数器做减法计数，即每碰到1个FW减1。FW6时；W0FW5时；W10FW4时；W20FW3时；W30FW2时；W40FW1时；W炭化室最大值滑行车经ZZ或从总站开始向焦侧装煤楼运行时，焦侧位置计数器和复位计数器规律同上。软件上设置位置计数器与炭化室位置号对照表，以供输出炭化室位置时转换。HPLC接收到限位开关（XW）信号，强行停车，并将所有位置计数器清0，复位计数器置6,运行方向反置，开始运行。XW开关一定时间内多次动作。系统提示复位计数有错。滑行车起停的惯性距离应控制在颗粒物浓度及泄漏位置测试的要求范围内。具体方法滑行车上的位置接收开关设置2个正转开关、反转开关供正、反转用。摄像机的位置设计为46档，6M以下焦炉装煤孔设置3个，加上上升管，使用位置4个；6M焦炉装煤孔设置4个，加上上升管，使用位置5个。上位机（ZKJ）通过开出接口调正摄像机云台角度，对准所测装煤孔进行拍摄。323炉顶无组织排放颗粒物浓度监测原理炉顶颗粒物测试仪通过RS232串行接口与HPLC连接,完成数据和控制命令的通信。颗粒物浓度测试仪工作过程（1）HPLC判断是第一个炭化室位置（即靠近装煤楼14个上升管旁）或是下风向位置；（2）HPLC指挥恒温机柜下降，到位停止；（3）HPLC启动颗粒物抽气泵，待稳定后；（4）颗粒物测试仪开始测试，测试完毕；（5）将测试数据送HPLC，乘以K值；（6）HPLC将数据送上位机；（7）HPLC停止抽气泵运行；（8）恒温机柜上升，到位停止。若要计算无组织排放量的排放总量，需测试焦炉周围不受焦炉影响空间的颗粒物浓度，这一浓度与232所测浓度值的平均值的差值，做为变量（相对浓度）,连同其它变量使用模糊算法，计算排放总量。324颗粒物测试仪（PIC）与HPLC通讯协议HPLCTOPIC开泵55，6X6X，5B，61，6X6X，5F头，地址，控制，开泵，校验和，尾HPLCTOPIC关泵55，6X6X，5B，60，6X6X，5F头，地址，控制，关泵，校验和，尾瞬时采样HPLCTOPIC55，6X6X，58，6X6X，6X6X，5F头，地址，瞬时采样，量程，校验和，尾PICTOHPLC35，6X6X，38，6X6X，6X6X，6X6X，6X6X5F头，地址，瞬时采样，CPMH，CPML，量程，校验和，尾实时采样1次HPLCTOPIC55，6X6X，59，6X6X，6X6X，6X6X，5F头，地址，实时采样，量程，测量时间，校验和，尾PICTOHPLC35，6X6X，39，6X6X，6X6X，6X6X，5F头，地址，实时采样，CPMH，CPML，量程，尾重复取数据HPLCTOPIC55，6X6X，5A，6X6X，5F头，地址，出错重取，校验和，尾PICTOHPLC35，6X6X，3B，6X6X，6X6X，6X6X，3F头，地址，重传数据，CPMH，CPML，校验和，尾PICTOHPLC35，6X6X，3A，6X6X，3F头，地址，出错重取，校验和，尾当HPLC重复3次从PIC取回数据，HPLC报警，提示人工干预，当HPLC重复3次发现PIC向HPLC传输PIC错取命令，HPLC报警，提示人工干预。多次实时采样HPLCTOPIC55，6X6X，5C，6X6X，6X6X，6X6X，6X6X，6X6X，头，地址，实时采样，量程，测时H，测时L，待时H，待时L，6X6X，6X6X，6X6X，5F测量次数H，测量次数L，校验和，尾当测量次数H0时，表示无限次数测量后PIC向HPLC回送数据，一次一送。35，6X6X，3C，6X6X，6X6X，6X6X，6X6X，3F头，地址，实时采样，CPMH，CPML，量程，校验和，尾多次实时采样结束PCTOPIC55，6X6X，56，6X6X，5F，头，地址，采样结束，校验和，尾325炉盖、上升管泄漏测试原理及说明（1）炉盖、上升管泄漏测试原理图，见图9。（2）摄像机镜头控制包括变焦、光圈、变倍，这三个信号由解码器解码并送到摄像机。（3）解码器同时解出摄像机启动命令、云台转动命令、雨刷控制命令。（4）防护罩通过测温，控制防护罩内的风机或加热装置。（5）补光光源内置光照度传感器，调整光源强度。（6）摄像机输出视频信号。（7）视频采集服务器的功能A、对视频信号进行A/D转换；B、帧存储C、压缩；D、通过RS232和MODEM向上位机传送数据；E、通过485接口和云台解码器通信,传输云台、摄像机控制命令。（8）在视频采集服务器向上位机发送数据时，HPLC向上位机发送炭化室位置号。（9）图形识别,判断是否泄漏。326HPLC综述（1）HPLC的选型MICROEH32点可编程控制器（2）HPLC的输入输出信号A、开关量输入XW限位开关信号JZZ总站开关信号FW复位开关信号W1左位置信号W2右位置信号XXW下行位置信号SXW上行位置信号YBJ遥控步进信号YY/G遥控匀速/高速信号YZ/F遥控正转/反转信号YSX遥控上行信号YXX遥控下行信号YFW遥控复位信号YTZ遥控停止信号YQD遥控启动信号B、开关量输出BZZ变频器正转停止信号BFZ变频器反转停止信号BYS变频器匀速信号BGS变频器高速信号BFG变频器故障复归QXX下行驱动器控制信号QSX上行驱动器控制信号GMK光幕开控制信号GMH光幕关控制信号BJ声光报警C、模拟量输入HWN恒温箱内温度HWW恒温箱外温度D、通信HPLC与颗粒物测试仪通信HPLC与上位机通信（3）HPLC的功能A、接收滑行轨道的定位信号，控制滑行电机运行，并将滑行轨道的逻辑定位信号翻译成炭化室号，在泄漏监测时，随图像数据送上位机。在颗粒物监测时，随颗粒物浓度值送上位机。B、接收上下电机限位信号，依据下风向原理和靠近装煤楼第一个上升管旁（即逻辑号为1的炭化室位置）进行定位，控制恒温箱上下运动，完成颗粒物监测。并将监测数据送上位机。C、滑行车定位后，根据摄像机控制模型，控制摄像机摄像，并将摄像机位置翻译成炉盖和上升管位置号，与炭化室号在测试泄漏监测时一并送上位机。D、接收遥控器信号，控制滑行电机和上下电机动作。E、根据摄像机动作，控制摄像机的光幕开合。控制防护罩雨刷动作。F、接收恒温箱外温度，控制、限制上下电机运行，保护恒温箱安全；接收恒温箱内温度，向上位机报告并控制声光报警。G、与上位机通信。327HPLC软件原理框图复位信号中断软件退出Y错误判断YYNNYYYNNNNYN进入复位计数器加“1”正转等于1等于2等于3等于4等于5等于6将复位计数器减“1”位置计数器置最大位置计数器置“40”位置计数器置“30”位置计数器置“20”位置计数器置“10”位置计数器置“0”错误判断错误判断错误判断错误判断错误判断限位信号中断软件滑行车运行测试软件退出进入滑行车停止运行将位置计数清“0”将复位计数置“7”置反转标志确定检测反转位置信号W2启动滑行车正转运行上位机发启动命令人工按启动键HPLC初始化设置机侧、焦侧位置计数器和复位计数器,位置计数器置炭化室最大数,复位计数器清“0”，将滑行电机置匀速、正转及步进状态，记录运行时间，确定正转位置检测信号（W1）置机侧标志。DYYNNYNYYYYNNND机侧正转W1到正转W2到滑行车停止机侧正转正转位置计数器“加1”位置计数器“减1”IYNYYYNNNI摄像控制计数器“清0”机侧摄像计数器等于0将上升管摄像参数送摄像机将炭化室逻辑号译成实际号，将炉盖、上升管号译成实际号送上位机。摄像计数器等于0将中间炉盖参数送摄像机将靠近焦侧炉盖参数送摄像机将靠近上升管炉盖参数送摄像机F上位机命令摄像机摄像上位机通知HPLC摄像完成完成EYYNYNNYNYE摄像计数器“加1”等于2F机侧第1个炭化室下风向测试点启动上下电机下行下行限位信号（XXW）到DGNYNYHPLC向颗粒物测试仪发测试命令颗粒物测试仪完毕颗粒物测试仪向HPLC发送数据启动上下行电机上行上行限位信号到SXW1启动滑行电机前进GDB总站信号中断软件颗粒物测试软件YN进入滑行车停止机侧来将运行状态置、焦侧正转、匀速、步进将运行状态置、机侧正转、匀速、步进启动滑行车退出位置、复位判断进入开启颗粒物抽气泵重取计数器清“0”AYYNYNNNY发采样命令A等待重取计数器清“0”重取命令校验和正确重取计数器加“1”等于3向上位机报告颗粒物测试仪启动命令送不出B重取计数器加“1”等于3发重取数据命令B向上位机报告颗粒物测试仪数据取不回颗粒物浓度数据处理关颗粒物测仪泵退出位置号与焦炉炭化室号对应表事实上焦炉炭化室号的不连续性（没有10、20、30、40、50）及以装煤楼为中心左右两侧焦炉炭化室号又连续排列，但左右两侧又不能用一套设备进行监测，且在PLC中炭化室号是连续计数的逻辑号。所以逻辑号不能用简单公式进行计算求得炭化室号，本方案采用查表方式解决这一问题。在HPLC中列出位置计数器的逻辑号与炭化室号的对照表，以逻辑号做索引，查出炭化室号。摄像机参数炭化室装煤孔有3个（43M焦炉），再加上升管，本系统中共设置4个摄像机参数数据包，每个数据包包括摄像机镜头的云台角度、光圈、焦距等，这些参数通过调试取得。摄像机每次动作即送1个数据包给摄像机，数据包的选择根据所测炉盖和上升管。33装煤系统的控制与监测331装煤系统测试简介监测结构原理图如图10在加煤车四周布有加煤车监测管线（5），监测管线集合12个集气口的监测气体或单一导通某一集气口的监测气体，供测试仪测试。监测管线下接电磁阀（6）和集气口（7），电磁阀的开合根据下风向原理选择，当12个集气口全部开启时，测试的是加煤车四周空气状况，用来测试平均值；当选择某一集气口开启，而其它集气口关闭时，开启的集气口为下风向取样点。颗粒物监测仪（2）、二氧化硫监测仪（3）以及风泵系统（4）均置于恒温监测室（1）。恒温监测室的使用是考虑到装煤车周围的恶劣环境。装煤车监测集气及测试原理图见图11。装煤车监测控制和PLC（ZPLC）的输入输出见图12。332装煤空气污染测试原理说明符号说明ZDCFI装煤电磁阀、开关量控制信号；I为序号ZLL12装煤抽气流量信号（模拟量）；12为序号RS232计算机标准串行通讯信号UIM卡CDMA通讯终端准入卡MODEM适用于CDMA的调制解调发送装置CDMA码分多址，联通C网的主控方式ZM装煤开始信号（开关量）ZPLC装煤测试所用可编程序控制器ZFG装煤抽气风机控制信号（开关量）ZST装煤控制室温度（模拟量）ZSO2SO2浓度ZKL颗粒物浓度CQG贮气罐测试内容颗粒物浓度SO2浓度3323测试过程A、当装煤车行驶到应装煤的装煤孔时，对位停车，驾驶员进行提炉盖操作或装煤操作，产生装煤开始信号（ZM），ZPLC接到ZM信号，首先发出其中1个集气电磁阀的开启信号和ZDCF15电磁阀开启信号，电磁阀开启。ZDCF112F（风向）B、ZPLC通过开关量输出接口发出风机启动信号（ZFG），抽风机启动，运行X秒钟，保证管道中旧气抽完，新气准确到达颗粒物测试仪和SO2测试仪前。风流路径长度选中电磁阀距ZDCF15电磁阀距离X风流流速F（ZLL1）ZPLC停止抽风机抽风，关闭ZDCF15。开启ZDCF14，ZPLC通过RS232接口发命令，颗粒物测试仪开始抽风、取样，测试颗粒物浓度。E、达到取样时间后（取样时间由颗粒物测试仪供货厂家提供），ZPLC发出关闭ZDCF14电磁阀信号，颗粒物浓度测试完毕。F、ZPLC根据SO2测试仪累计测试时间判断是否应该标定，若应该标定，则ZPLC发出打开ZDCF16电磁阀信号，SO2测试仪进行自我标定测试，测试结果送ZPLC，ZPLC经过计算求出SO2测试时的K值。测试完后，关闭ZDCF16。G、若不应该标定，ZPLC发出开启ZDCF13电磁阀信号，ZPLC通过RS232接口发出命令，SO2测试仪开始测试。H、全部打开所有阀门，测试装煤时颗粒物浓度及SO2浓度的平均值。I、达到取样时间后（取样时间由SO2测试仪供货厂家提供），ZPLC发出关闭ZDCF13电磁阀信号，装煤测试取样全部完成。颗粒物测试仪及SO2测试仪完成数据测试后，通过各自RS232接口将数据返回ZPLC。ZPLC按系统约定将颗粒物浓度及SO2浓度发回中控机。ZPLC系统初始化时，保证将装煤系统的15个阀门全部处于关闭状态。故障诊断A、抽风机工作时，系统同时测量ZLL1及ZLL2，从原理上来说，ZLL1及ZLL2的值应保持在合理的误差范围内，若超出误差，则有可能其中1台控制流量计出问题。系统提示流量测量故障。B、打开1个集气阀门开始抽风，ZLL1及ZLL2全部没有信号，在抽风总阀门无故障状态下，系统提示第N节阀门故障。N指所打开阀门的序号。C、连续打开3个以上的阀门，ZLL1及ZLL2均没有信号，ZDCF15阀门有故障。系统提示抽风总阀门有故障。D、在颗粒物采样过程中，ZLL1没有信号，ZDCF14阀门出故障。系统提示颗粒物总阀有故障。E、在SO2采样过程中，ZLL1没有信号，ZDCF13阀门出故障。系统提示SO2总阀有故障。F、正常情况下ZLL1及ZLL2的值有1个确定范围。超过范围，系统提示孔板应清洗。范围值由孔板计算值及实验取得。G、ZST为装煤控制室温度。超限时，系统提示装煤控制室温度超限。H、在抽气过程中，管道中预抽风风量有1个上限值，若越值，则判断有的阀门关不住。系统提示阀门泄漏。333装煤空气污染测试软件原理框图及数据处理装煤空气污染测试软件原理框图等于不等于上位机发开始运行命令ZPLC初始化记录运行初始时间，将所有阀门置关闭状态，量抽风机置关闭状态。ZPLC向上位机要风向参数ZPLC根据风向参数计算应开启阀门ZDCFI开始装煤信号（ZM）1AKG是不是不是不是是不在不在是是在在启动下风向阀门ZDCFI1；启动抽风机前阀门ZDCF151；启动抽风机ZFG1,延迟X秒，待风机运行稳定A取两个流量计（ZLL1和ZLL2）的值ZLL1下限ZLL2下限ZLL1在正常值范围ZLL2在正常值范围启动除ZDCFI以外任一阀门ZLL2下限ZLL1下限上位机报告抽风机前ZDCF15出错B不是H向上位机报告ZLL1应清洗向上位机报告ZLL2应清洗向上位机报告ZDCFI出错不是BZLL1ZLL2在正常范围抽风时间开始累计够X秒关闭抽风机ZFG0延迟X秒关闭抽风机前阀门ZDCF150开启颗粒物抽气泵取ZLL1值，稳定X秒钟ZLL1下限值C向上位机报告ZDCF14出错抽风时间开始累计向上位机报告流量计出错不在不够在够是不等于等于不等于不正确等于是重取计数器“加1”重取计数器清“0”校验和正确重取计数器加“1”等于3发重取数据命令D等于3重取命令向上位机报告颗粒物测试仪启动命令送不出D向上位机报告颗粒物测试仪启动命令取不回E正确等待发采样命令重取计数器清0CYNE颗粒物浓度数据处理测试SO2SO2标定开启ZDCF16等待2秒钟测试标准SO2等待5秒钟开启ZDCF13测试数据送ZPLC等待5秒钟FYN不够够1小时K向上位机传输颗粒物及SO2数据测试数据送ZPLC等待5秒钟FSO2数据处理数据处理开启ZDCF112等待2秒钟重复H到I程序取ZST超限系统提示装煤车恒温机旁温度越限GI颗粒物浓度数据处理及SO2浓度数据处理，即统一数据的进制，并将其打包成向上位机传送的数据包。ZPLC与颗粒物监测仪通讯协议同HPLC与颗粒物监测仪通讯协议。34出焦系统的控制与监测341出焦系统测试简介监测结构原理图如图13出焦系统测试的内容有颗粒物浓度和二氧化硫（SO2）浓度。由于焦炉炉体的遮挡，出焦时污染气体受1800风的影响，所以出焦车除尘系统的集气罩四周是污染气体的泄漏口，本系统在集气罩三边设置6个放大采集口，采集口由电磁阀（6）和集气口（7）组成。放大采集口上连管线（5），上连管线将测试气体顺到恒温监测室（1）内的贮气罐（8）中，供颗粒物浓度测试仪（2）和SO2浓度测试仪（3）测试。当所有放大采集口全部打开时风泵系统（4）吸进的气体为6个采集口的混合气体，用于测量平均值。出焦监测集气及测试原理图见图14。出焦监测控制和PLC（CPLC）的输入输出见图15。342出焦空气污染测试原理说明符号说明CDCFI出焦电磁阀、开关量控制信号；I为序号CLL12出焦抽气流量信号（模拟量）；12为序号RS232计算机标准串行通讯信号UIM卡CDMA通讯终端准入卡MODEM适用于CDMA通信调制解调器CDMA码分多址，联通C网的主控方式CG出焦开始信号，取自于拦焦车上（开关量）CPLC出焦测试所用可编程控制器CFG出焦抽气风机控制信号（开关量）CST出焦控制室温度（模拟量）CSO2SO2浓度（模拟量）CKL颗粒物浓度（数字量）测试内容颗粒物浓度（CKL）B、SO2浓度（CSO2）测试过程A、当拦焦车行驶到应出焦的炉门时，对位停车，驾驶员进行导焦栅操作，产生出焦开始信号（CG），CPLC接到CG信号，首先发出其中1个集气电磁阀的开启信号和CDCF9电磁阀开启信号，电磁阀开启。CDCF16F（风向）B、CPLC通过开关量输出接口发出风机启动信号（CFG），抽风机启动，运行X秒钟，保证管道中旧气抽完，新气准确到达颗粒物测试仪和SO2测试仪前。风流路径长度选中电磁阀距CDCF9电磁阀长度X风流流速F（CLL1）C、CPLC停止抽风机抽风，关闭CDCF9。D、开启CDCF7，CPLC通过RS232接口发命令，颗粒物测试仪抽风、采样，测试颗粒物浓度。达到取样时间后（取样时间由颗粒物测试仪供货厂家提供），CPLC发出关闭CDCF7电磁阀信号。F、CPLC根据SO2测试仪累计测试时间判断是否应该标定，若应该标定，则CPLC发出打开ZDCF10电磁阀信号，SO2测试仪进行自我标定测试，测试结果送CPLC，CPLC经过计算求出SO2测试时的K值。测试完后，关闭ZDCF10。G、若不应该标定，CPLC发出开启CDCF8电磁阀信号，CPLC通过RS232接口发出命令，SO2测试仪开始测试。H、全部打开所有阀门，测试出焦时颗粒物浓度及SO2浓度平均值I、达到取样时间后（取样时间由SO2测试仪供货厂家提供），CPLC发出关闭CDCF8电磁阀信号，出焦测试取样全部完成。颗粒物测试仪及SO2测试仪完成数据测试后，通过RS232接口将数据返回CPLC。CPLC按系统约定将颗粒物浓度及SO2浓度发回中控机。CPLC系统初始化时，保证将出焦系统的9个阀门全部处于关闭状态。故障诊断A、抽风机工作时，系统同时测量CLL1及CLL2，从原理上来说CLL1及CLL2的值应保持在合理的误差范围内，若超出误差，则有可能其中1台控板流计出问题。系统提示流量测量故障。B、打开1个集气阀门开始抽风，CLL1及CLL2全部没有信号，在抽风总阀门无故障状态下，系统提示第N节阀门故障。N指所打开阀门的序号。C、连续打开3个以上的阀门，CLL1及CLL2均没信号，CDCF9阀门有故障。系统提示抽风总阀门有故障。D、在颗粒物采样过程中，CLL1没有信号，CDCF7阀门出故障。系统提示颗粒物总阀有故障。E、在SO2采样过程中，CLL1没有信号，CDCF8阀门出故障。系统提示SO2总阀有故障。F、正常情况下CLL1及CLL2的值有1个确定范围。超过范围，系统提示控板应清洗。范围值由控板计算书提供。G、CST为出焦控制室温度，超限时，系统提示出焦控制室温度超限。H、在抽气过程中，管道中预抽风风量有1个上限值，若越值，则判断有的阀门关不住。系统提示阀门泄漏。343出焦空气污染测试软件原理框图等于不等于上位机发开焦检测开始命令CPLC初始化记录运行初始时间，并累计运行时间，将所有阀门置关闭状态，颗粒物测试仪抽气泵置关闭状态，抽风机置关闭状态。CPLC向上位机要风向参数根据风向参数计算应开启阀门CDCFI开始出焦信号（CG）1AGFY启动下风向阀门CDCFI1A延迟2秒钟启动抽风机前阀门CDCF91延迟2秒钟启动抽风机CFG1延迟5秒钟取温度（WD）度WD越限取两个流量计CLL1及CLL2的值BN是不在是是不是不是是不在不在是在BCLL1下限CLL2下限CLL1在正常值范围CLL2在正常值范围