宏宇轮胎废气治理VOC在线监测-工况监控系统建设方案

宏宇轮胎有限公司废气治理设施过监控系统建设方案一、前言根据广饶县企业污染治理设施运行过程监控（简称“工况监控”）建设管理办法宏宇轮胎有限公司需要对10套（其中密炼车间烟气治理设备5套，硫化工序烟气治理设备5套）烟气治理设施配套安装工况监控系统。系统建设完全遵循宏宇废气治理在线监测工程方案要求设计。二、系统建设方案根据现场调研与资料分析，设计宏宇轮胎工况监控系统建设方案。2.1 系统框架图系统框架说明：系统分为密炼车间工况监控与硫化车间工况监控系统；每套工况监控系统通过工况监控子站（工业信息管理模块）获取治理设施运行关键数据，同时采集VOC监测设备得到的甲烷、非甲烷总烃和颗粒物等监测数据，共同打包传输到环保监管平台中。2.2 系统布局根据企业治理设施布局情况设计工况监控子站布局图。2.2.1密炼车间工况监控系统布局根据现场调研密炼车间，总共5套治理设施，分布在各个顶端，每处治理设施都配套电控机柜，工况监控系统传感器安装在电控机柜中，由于电控机柜位置较远，所以需要配套5工况监控系统子站。2.2.2硫化车间工况监控系统布局根据现场调研硫化车间分析，分布5套治理设施，每处治理设施都配套电控机柜，工况监控系统传感器安装在电控机柜中，由于电控机柜位置较远，所以需要配套5工况监控系统子站。2.3 工况监控子站建设方案2.3.1工况监控子站概述工况监控子站通过配套传感器，直接监测采集现场治理设施关键参数，并把获取数据转换为总线数字信号，由无线传输基站传输到工况监控系统总站中，实现治理工况数据的实时监控与数据上传。2.3.2监控数据内容根据治理工况工艺分析，企业治理工业主要为，布袋除尘、紫外除臭、活性炭吸附三类工艺，但布袋除尘和活性炭吸附都采用了简易的治理工艺，即人工直接更换，所以没有关键参数的监测，所以各工况监控子站的监控数据主要为除臭紫外灯电流、离心风机电流和异味控制器风机电流。2.3.3设备参数工况监控子站主要包括工业信息管理模块和无线传输基站，两套设备的关键参数表如下：1、工业信息管理模块单元名称 描述 技术参数 数据采集单元模拟量输入支持4-20mA模拟量数据采集常规支持8路模拟量采集，可扩展开关量输入常规支持8路开关量采集（可扩展），光电隔离，直流0-36V 数据转换单元模拟量与开关量数字转换对采集单元（8路模拟量、8路开关量）数据进行模数转换，以RS485总线形式输出数据传输单元数据传输支持485总线、无线传输方式保护单元防雷模块采用三级以上防雷采集单元柜IP等级IP652、无线传输基站指标项技术规格要求传输基站发射功率110W可编程设置，所有技术指标达到欧洲工业标准，并符合欧洲RoHS环保指令。数传专用频段(220-240MHz)，自动调谐。采用温度补偿振荡器(VCTCXO)，频率稳定度优于1.5PPM。96个半双工频道可编程设置，双存储器，不跑频。各频道内的参数可以独立设置为不同的值。可设置扫描功能，并有多种扫描模式可供选择。可与FSK、FFSK、MSK、GMSK、4FSK、CPFSK等不同类型的MODEM相匹配，最高速率38400bps。采用双VCO设计，发射机启动时间小于5mS，收发转换速度快。2.4 工况监控总站建设2.4.1工况监控总站概述工况监控总站系统负责接收工况监控子站和VOC监测设备各项数据，并在企业端实现实时数据监控，数据存储查询，异常报警等功能，同时把工况数据与监测数据实时上传到环保局中心监管平台中。2.4.2系统参数单元名称指标项技术规格要求工控机单元芯片主频2GHz存储器500G系统时钟误差小于0.5%对外接口最少四个串口，两个网口数据采集单元模拟量输入支持4-20mA和0-10V模拟量数据采集模拟量采集误差小于0.1%常规支持多路模拟量采集，可扩展开关量输入常规支持多路开关量采集（可扩展），光电隔离，直流0-36V数据传输单元数据传输支持485总线、光纤、无线传输方式数据上传单元以太网100M/1000M，多中心传送GPRS/CDMA接口类型支持TTL/RS-232/RS-422/RS-485，数据速率达到300115,200bits/s，可以实现点点、点多点、中心多点的对等数据传输，传输时延一般小于1秒，具有自诊断与告警输出功能电磁静电放电应符合GB/T17626.2-2006标准规定射频电磁场辐射应符合GB/T17626.3-2006标准规定电快速瞬变脉冲群符合GB/T17626.4-2008标准规定浪涌符合GB/T17626.5-2008标准规定气候温度符合GB17214中B类场所的要求湿度符合GB17214中B类场所的要求震动抗振动性能符合GB/T 6587.4中的要求其他电源220VAC 10 50HZ 5机柜机柜式安装产品认证具备中国环境保护产品认证证书2.4.3 软件功能工况监控总站系统基于.NET Framework V2.0框架和MySQL数据库技术开发；软件功能包括：数据采集、实时监控、工艺监控、数据查询、异常报警、数据存储、权限管理、执法协助、数据上报、数据补遗等功能。l 数据采集通过现场信号采集（信号传感、信号分离）实现治理设施全过程监控数据的获取。图4- 1 数据采集图l 实时监控通过运行监控软件实现治理设施标准集中的各项数据的监控。图4- 2实时监控界面l 工艺监控治理工艺实时监控直观展示治理全过程运行情况，对工艺中的各项监管指标及时报警。图4- 3治理工艺界面l 数据查询数据查询是对标准集中的各项数据进行历史数据查询，保证数据的完整性和报警数据溯源。图4- 4历史数据查询界面l 异常报警异常报警实现对现场各项数据的进行报警设置，同时配置报警输出方式。图4- 5报警配置界面l 数据存储系统对企业污染全过程数据进行分钟数据存储，存储时间达到三年。图4- 6 数据存储l 权限管理为保证现场数据保密和安全，现场软件数据的开放必须设定相关权限，现场设置操作员和管理员权限。操作员具有数据查看、查询、信息上报能权限，管理员在操作员基础上，具备数据配置、报警限配置等设置权限。图4- 7权限管理l 报表管理现场应用软件为方便执法人员进行现场执法排查及企业自身查询浏览，提供历史数据查询，历史数据曲线展示，日报表、月报表查询，日报表及月报表曲线查询功能。图4- 8报表管理l 多曲线展示可以同时选择多个参数，进行曲线展示。通过选择关联参数，结合关联参数的曲线变化、对比分析，查看并总结异常问题，协助执法判断。画面中多条参数曲线可根据数据大小实现自动量程切换，展示效果美观。多曲线支持因子自由选择、时间段自由选择、展示区间自由缩放。l 数据上报对企业端部分需要手动输入的数据（治理设计值、系统停运申请、异常情况填报、系统检修申请、巡检记录）进行录入，为核查核算和业务管理需求提供数据。l 数据补遗由于现场或传输过程中出现异常，导致中心端部分数据缺失，企业端治理设施运行监控系统根据中心端的反控指令，进行缺失数据的上传，完成数据补遗功能。非甲烷总烃项目方案3.1测量项目 甲烷/非甲烷总烃等VOCs组分；颗粒物。3.2测量方法 VOCs气态污染物：在线气相色谱法 烟气采样方法：直接抽取+全程高温 颗粒物测量方法：激光后散射3.3.系统组成CEMS-2000 B VOC 尾气排放连续监测系统由气态污染物（甲烷/非甲烷总烃等VOCs组分（具体监测项目根据工况确定）监测子系统、颗粒物监测子系统以及数据采集与处理子系统构成。如下图所示：CEMS-2000 B VOC系统安装场景图如图所示:气态污染物监测子系统采用在线色谱分析仪测量甲烷/非甲烷总有机物气体浓度。烟气参数监测子系统包括烟颗粒物测量。数据采集与处理子系统由中央单元、上位机（工控机）、CEMS-2000 B VOC 尾气排放连续监测系统监测软件、企业DCS接口单元、数据远传单元等构成。中央单元接收所有设备的信号输出，通过内部的处理单元转换为工业现场经常使用的RS-485与仪表间机柜内的工作站进行通信。工作站与CEMS-2000 B VOC 尾气排放连续监测系统监测软件汇总所有的气体浓度信息和工作状态信息，具有生成报表、存储数据、查询历史记录、与环保部门联网通信等功能。3.4使用环境条件CEMS-2000 B VOC系统可以在恶劣的环境下长期安全运行，满足以下条件：供电电压：AC220V20%，频率501Hz。仪表环境温度：（-20+50）湿度：90%气压：（86-106）kPa尾气温度：300所有设备的总用电量（kVA）：3kVA3.5外观设计标准CEMS-2000 B VOC系统具有制造计量器具CMC标志（中华人民共和国制造计量器具许可证）和产品铭牌，铭牌上标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期。CEMS-2000 B VOC系统仪器各零部件应连接可靠，表面无明显缺陷，各操作按钮使用灵活，定位准确。CEMS-2000 B VOC系统仪器各显示部分的刻度、数字清晰，涂色牢固，没有影响读数的缺陷。3.6系统主要技术指标性能和设计数据单位数据1. 系统数据尾气温度测量范围0300尾气流速测量范围m/s440（可根据买方需求定制） 2. 甲烷非甲烷总烃分析仪制造厂家-FPI设备型号-GC3000-110量程甲烷：0.1-1000ppm非甲烷总烃：0.05-300ppm（可定制）检出限甲烷：0.1ppm非甲烷总烃：50ppb检测器FID分析周期3.0min重现性1%FS气体消耗空气，氢气3. 颗粒物制造厂家FPI量程范围m/s440（可根据买方需求定制）精度%FS1输出信号型式mA420输出信号型式mA420注：具体测量量程可根据买方需求和应用工况确定3.7系统特点CEMS-2000 B VOC系统采用了多项独创性的技术，系统主要具有以下特点：l 采用先进的保留时间锁定(RTL)功能，使得保留时间不受环境温度、大气压力和色谱柱固定液流失等因素的变化而发生漂移，大大提高了复杂谱图定性的准确性，也减少了用户不断调整化合物峰时间窗口的麻烦，大大提高工作效率。l 采用高精度MFC（质量流量计）控制载气流量：载气流量稳定，确保色谱出峰稳定和保留时间稳定；而其他同类仪器为了节约成本，大多采用限流孔控制载气流速，一定程度上影响了分析效果；l 装有采样温度和压力传感器：温度和压力的变化可通过程序自动对采样量进行精确计算。l 常温富集技术，免去复杂的制冷系统，热解吸速度最大可达40/s，高速脱附进样使分离最优化，峰形完美。l 采用进口VALCO十通隔膜阀，气路灵活转换，确保采样、分析和反吹同时进行，载气（氮气）消耗量少，维护量低，使用寿命长。l 分析析部分包括预柱和分析柱，采用反吹技术防止高沸点组分化合物进入分析柱，延长分析柱的使用寿命，并大大缩短由于高沸点组分化合物分离而导致的较长分析时间。l 采用的PID检测器对苯系物等不饱和烃类化合物的灵敏度较FID检测器高出10倍之多。l 仪器集成安装于立式机柜，占地小，日常维护和操作方便。3.8组成部分详细介绍3.8.1采样单元型 号：GSP-200生产厂家：聚光科技采样流路由两部分组成，一是高速采样流路，采样泵一直处于工作状态，保证了样气的更新。一路为仪器分析流路，当仪表需要分析时，从高速流路中抽取气体进行分析。由于此工况点需要分析甲烷/非甲烷总烃和苯、甲苯、二甲苯等苯系物，需要两套仪表。对于甲烷/非甲烷总烃的测量，采用全程高温法进行测量，对苯、甲苯、二甲苯等苯系物需要除水进行测量。从探头、伴热管线到分析仪器采用120度高温伴热，保证测量组分不丢失。在伴热后采样后对样气进行冷凝，经过伴热后迅速冷凝除水。甲烷/非甲烷总烃分析仪从高温处采样进行样气分析，苯、甲苯、二甲苯等苯系物分析仪从冷凝除水管路中采样对甲烷进行分析。3.8.2在线气相色谱分析仪介绍甲烷/非甲烷总烃分析仪型 号：GC3000-110生产厂家：FPI测量原理：气相色谱法针对甲烷非甲烷总烃的测量，对甲烷分析仪进行了改进和优化，采用反吹色谱分离技术，大大缩短了分析周期，减少了非甲烷总烃色谱峰展宽。下图为反吹色谱分离技术示意图，甲烷挥发性沸点低，可快速通过色谱柱到达FID检测器被检测，此时切换十通阀使载气反向流过色谱柱，将非甲烷总烃反吹到达FID检测器被检测。反吹色谱分离技术示意图3.8.3颗粒物测量仪CEMS-2000系统使用激光后向散射烟尘检测仪监测颗粒物排放浓度，通过激光后向散射法，完成对被测烟道的烟（粉）尘浓度的测定。仪表描述仪 器：后向散射粉尘仪测量原理：激光后向散射法测量原理粉尘仪采用激光后向散射测试原理完成对被测烟道的烟（粉）尘浓度的测定。内嵌的高稳定激光信号源穿越烟道，照射烟（粉）尘粒子，被照射的烟（粉）尘粒子将反射激光信号，反射的信号强度与烟（粉）尘浓度成正变化。检测烟（粉）尘反射的微弱激光信号，通过特定的算法即可计算出烟道烟（粉）尘的浓度。仪器由电气系统、光学系统、结构件三大部分组成。电气系统采用数字信号处理技术，分为激光发射模块、光接收模块、中央处理模块、接口模块四大部分，用先进的微处理器及嵌入式软件控制系统，实现包括光功率自适应稳定、大动态自适应锁相放大、极低零点漂移设计、抗恶劣环境等功能，提供快速、可靠和准确的定量烟尘排放数据。仪器的光学系统主要由光源Po，挡尘镜片G，聚光透镜L组成。光路示意图如下：探测激光源输出功率为Po，经挡尘窗口镜片衰减K1后照射烟尘，如果烟尘的等效散射系数为K2（与烟尘的组织结构、浓度相关），烟尘反射的功率为PoK1K2D，穿过窗口镜片G后的功率为PoK1K2DK1，经透镜L聚焦后的功率Pr为PoK1K2DK1K3。Po：探测激光源输出功率，与激励电压Vt成正比(系数k)；D： 烟道烟尘浓度；K1：挡尘片衰减，受积尘影响；K2：烟尘反射系数，与烟尘组成的结构颗粒有关；K3：透镜会聚增益，认为是常数；LSS接收到的信号电压：Pr= PoK1K2DK1K3。若Po、K1、K3恒定，Pr与K2D成正比，设备安装后，通过标定可以得到Pr与D的对应关系，即可计算出烟尘浓度值：D =A/K2Pr。假定A=1/(PoK1K1K3）仪器特点 智能化设计，适用于各种污染源烟尘的在线连续监测 。 采用多种先进技术。包括：光功率自适应稳定技术、大动态自适应锁相放大技术、极低零点漂移设计技术、抗恶劣环境设计技术，提供快速、可靠和准确的定量烟尘排放数据。 独有在线校准专利技术，无需将仪器拆下即可进行零点和量程校准。 结构紧凑、安装简单、抗雷击、抗恶劣环境、成本低、维护量小。 提供多种输出接口。3.8.4电控单元型 号：ECS-100生产厂家：聚光科技电控单元主要由开关、固态继电器、温控器、开关电源、继电器和接电端子组成。电控单元主要实现强电控制，接收中央单元的开关量信号控制采样箱的电磁阀，电控单元内置温控器，用来控制采样箱及中央单元的加热温度，另外，电控单元还负责为中央单元以及粉尘仪等外围设备供电。3.8.5数据采集与处理子系统l 工控处理模块型号：IPC-800A制造厂家：联纵工作环境温度：060底板：14槽标准工业底板电源：带PFC工业AT/ATX电源系统配置：奔腾 INTEL 945芯片，双核CPU E5200, DVD-ROM 16X光盘驱动器1个，LAN 10/100M，硬盘容量 250G，显卡AGP 64M，内存1G DDR，4个RS232通讯端口，2个USB口.l 采集、传输与处理软件型号：CEMS-2000 B VOC 尾气排放连续监测系统制造厂家：聚光科技操作系统：Windows 2000，带有Microsoft Office 2003数据库： MySQL运行库：NET 2003 ， NET 2003 Framework V1.1存储和检索功能：存储15年以上监测数据，所有污染物浓度数据、尾气参数数据及排放总量的小时均值、日均值、月均值、年均值均可检索、打印、显示（支持图形化）及报表导出，支持按时间段查询显示和处理功能：处理并显示所有监测量的测量值，排放量等相关标准和规范要求的测量参数，支持文字、图形、表格显示以及对外输出采样及刷新频率：瞬时采样各子系统的输入，所有数据实现每秒刷新一次，考虑系统标校维护时间，系统有效数据捕集率每季度及每年仍可保证达到95%以上安全管理功能：具有多级安全认证功能(设置密码进入)异常告警功能：汇集各子系统所有报警信息，显示并输出警告，所有报警信息存储供后续查询，软件本身也可对监测参数设置独立的报警限异常处理功能：具备自检及完善的断电自保护和死机自动恢复功能，系统异常前后不会造成数据丢失，所有故障信息存储以备后续查询数据、图文传输功能：通过RS232通讯接口，按照污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准（HJ/T212-2005）等国家标准要求格式输出数据以及各种图文信息，同时支持GPRS/CDMA以及TCP/IP等有线、无线传输模式缺失数据处理功能：按照HJ/T76-2007标准要求对缺失数据进行处理系统参数及监测参数设置功能：设置通讯参数、操作权限，各个监测项的通讯参数、状态参数等设备控制功能：支持在工控机上对仪器各子系统进行控制并实时显示各部分运行状态。三、系统配置表3.1密炼车间治理设施过程监控配置表密炼车间治理设施过程监控配置序号项目名称规格描述数量单位1企业端治理设施运行监控系统软件（聚光污染治理设施运行监管系统软件V1.0）实现废气处理设施主要参数的信息采集1套企业治理的全过程实时监控、治理工艺、数据查询、治理设施运行状态异常报警；异构数据标准化与存储、数据交换、数据补遗；智能分析功能；信息交互功能；系统功能扩展性强，可根据要求，定制功能；2立柜式运行控制柜（EPMS-2000）碳钢喷涂机柜，内部预置终端配置：主频2.0GHz /2G内存/500G硬盘/17寸液晶；1台多路网络接入设备（安全组网）；系统安全保护模块（防雷/防静电）；3现场采集子系统工业信息管理模块实现进出口数据和治理过程关键指标参数，每个管理