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策划书

PAGE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HSY-ZXKY0611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HSY-ZXKY0611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PAGE92可行性研究工作主要负责人及成员职务姓名职称专业技术负责人高级工程师环境科学高级工程师计算机编制负责人高级工程师计算机编制成员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助理工程师环境工程目录TOC\o"1-2"\h\z\u1总论 31.1概述 31.2项目提出的背景和建设的必要性 31.3编制的依据 52项目目标 52.1项目目标 52.2焦炉基本工况参数 62.3焦炉现有环保设备 73.工艺技术方案 83.1废气污染物的产生及监测原理 83.2.炉顶滑行系统的控制与监测 133.3装煤系统的控制与监测 333.4出焦系统的控制与监测 433.5炉门泄漏气体测试和控制 533.6出焦、装煤定位系统 603.7无线传输原理及说明 683.8系统结构 693.9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 8011.1投资估算 8011.2资金筹措及投资计划 8112项目评价 8512.1经济效益评价 8513结论和建议 90附件一设计委托1总论1.1概述1.1.1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1.1.2项目承办单位山西XX焦化（集团）有限公司法人代表:薛靛民1.1.3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1.2项目提出的背景和建设的必要性1.2.1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。1.2.2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1996-3-7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。1.3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[1998]5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[2002]84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[2002]160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[2002]26号）（10）《环境空气质量标准》(GB3095—1996)（11）《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)（12）《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271—2001)（13）《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—1996)（14）《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078—1996)（15）《炼焦炉大气污染物排放标准》(GB16171—1996)（16）《水泥厂大气污染物排放标准》(GB4915—1996)2项目目标2.1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/T76-2001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。2.2焦炉基本工况参数山西XX焦化（集团）有限公司采用2×72孔JN43-89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4.3m，符合目前国家产业政策。焦炉主体尺寸见表2-1表2-1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m326.68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t100×1042.3焦炉现有环保设备2.3.1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。荒煤气装煤口集气罩荒煤气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2.3.2推焦烟气湿式地面站系统排放拦焦栅集气排放拦焦栅集气熄焦车熄焦车拦焦栅集气引风机拦焦栅集气湿式涡流超重力场拦焦栅集气错流返混式净化装置拦焦栅集气拦焦栅集气罩拦焦栅集气引风机拦焦栅集气湿式涡流超重力场拦焦栅集气错流返混式净化装置拦焦栅集气拦焦栅集气罩拦焦栅集气3.工艺技术方案3.1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20%～30%，产生的BSO、BaP等有害有毒物质占焦炉总排放量的40%～60%。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（800～900℃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。3.1.1颗粒物（TSP）浓度监测方法3.1.1.1监测依据（1）《炼焦炉大气污染物排放标准》GB16171-1996；（2）《清洁生产标准炼焦行业》HJ/T126-2003；（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/T16157-1996；（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/T76-2001。3.1.1.2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1～4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/T76-2001标准中《6.CEMS安装和测定位置》。3.1.1.3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1-4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1-4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/T16157-1996《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。3.1.2二氧化硫（SO2）浓度监测方法3.1.2.1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/T57-2000。3.1.2.2SO2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。3.1.2.3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/T57-2000《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。3.1.3炉门、小炉门泄漏监测方法3.1.3.1依据（1）《清洁生产标准炼焦行业》HJ/T126-2003中表6，环境管理要求。3.1.3.2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。3.1.4炉盖、上升管泄漏监测方法3.1.4.1依据《清洁生产标准炼焦行业》HJ/T126-2003中表6，环境管理要求。3.1.4.2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800～900℃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。3.1.5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/T76-2001《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》。3.1.6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。3.1.7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。3.2.炉顶滑行系统的控制与监测3.2.1炉顶滑行系统简介3.2.1.1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1～4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1.5m，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。3.2.1.2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1.5m高处取样测试。3.2.1.3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53.2.1.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15℃±5℃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。3.2.2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。i:1,21FWi：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1.5m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FW＝1时；W＝炭化室最大值FW＝2时；W＝40FW＝3时；W＝30FW＝4时；W＝20FW＝5时；W＝10FW＝6时；W=0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。FW＝6时；W＝0FW＝5时；W＝10FW＝4时；W＝20FW＝3时；W＝30FW＝2时；W＝40FW＝1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4～6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。3.2.3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1～4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2.3.2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。3.2.4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H=0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3.2.5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。3.2.6HPLC综述（1）HPLC的选型:MICRO-EH(32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。3.2.7HPLC软件原理框图退出Y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退出进入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滑行车运行测试软件上位机发启动命令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。dYYYNNYNYYYYNNNd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”iYYNYYYNNNi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？?eYYYNYNNYNYe摄像计数器“加1”等于2？f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？?dgNNYNYHPLC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SXW=1？启动滑行电机前进gdb总站信号中断软件YYN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、复位判断颗粒物测试软件进入进入开启颗粒物抽气泵重取计数器清“0”aYYYNYNNNY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（4.3m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。3.3装煤系统的控制与监测3.3.1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。3.3.2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ZLL1-2：装煤抽气流量信号（模拟量）；1-2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）ZSO2：SO2浓度ZKL：颗粒物浓度CQG:贮气罐测试内容颗粒物浓度SO2浓度3.3.2.3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。ZDCF1-12＝f（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。3.3.3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：ZDCFi=1；启动抽风机前阀门ZDCF15=1；启动抽风机ZFG=1,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出错向上位机报告：ZDCFi出错 向上位机报告：ZDCF14出错cZLL1<下限值？开启颗粒物抽气泵：取ZLL1值，稳定X秒钟关闭抽风机前阀门：ZDCF15=0关闭抽风机：ZFG=0延迟X秒够X秒？抽风时间开始累计ZLL1-ZLL向上位机报告：ZDCF14出错cZLL1<下限值？开启颗粒物抽气泵：取ZLL1值，稳定X秒钟关闭抽风机前阀门：ZDCF15=0关闭抽风机：ZFG=0延迟X秒够X秒？抽风时间开始累计ZLL1-ZLL2在正常范围？b不是不在不在向上位机报告：向上位机报告：流量计出错是够在不够抽风时间开始累计 是够在不够抽风时间开始累计c不等于c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0YYNe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fYYN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ZDCF1～12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。3.4出焦系统的控制与监测3.4.1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。3.4.2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CLL1-2：出焦抽气流量信号（模拟量）；1-2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）CSO2：SO2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。CDCF1-6＝f（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。等于不等于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）=1？agfYY启动下风向阀门CDCFi＝1a延迟2秒钟启动抽风机前阀门CDCF9＝1延迟2秒钟启动抽风机CFG＝1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？启动除CDCFi以外任一阀门ZLL2<下限？CLL1<下限？不是向上位机报告：CLL2应清洗向上位机报告：CLL1应清洗CLL1--CLL2在正常范围？向上位机报告：流量计出错等待五秒钟关闭抽风机CFG＝0c延迟两秒钟取CLL1及CLL2的值向上位机报告：抽风机前总阀门CDCF9出错，人工干预等待五秒钟NNYNYN重取计数器清“0”发开泵命令等待c关闭抽风机前阀门CDCF9=0重取命令？Y重取计数器清“0”等待校验和正确？d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ｈｅ不等于不等于等于重取计数器加1等于3？发重取数据命令e等待h向上位机报告：颗粒物数据取不回dd颗粒物浓度数据处理关测试仪泵等待2秒钟SO2标定?开启CDCF10测试标准SO2测试数据送CPLC等待5秒钟等待2秒钟开启ZDCF8测试SO2等待5秒钟iYY够不够系统提示:拦焦车恒温机房温度越限关CDCFi＝0够1小时？fgi数据送CPLCSO2数据处理开启CDCF1-6等待2秒钟重复a到h程序取CST超限?颗粒物浓度数据处理及SO2浓度数据处理，即统一浓度数据的进制，并将其按通讯协议打包。3.4.4CPLC与颗粒物监测仪通讯协议CPLC与颗粒物监测仪通讯协议和HPLC与颗粒物监测仪通信协议相同。3.5炉门泄漏气体测试和控制3.5.1炉门泄漏气体监测的机电原理炉门泄漏气体监测的机电装置，如图16，放大采集口（9）分别安装在机侧（4）或焦侧（5）的管路下。对准每一个炉门上方，因为根据炉门烟气泄漏的机理，泄漏烟气受1800风向的影响，绝大部门是从泄漏处沿导边向上上升。放大采集口上装有电磁阀（7），MPLC根据数字模型控制其开停。机侧管路和焦侧管路通过三通阀（6）将被测气体引到恒温监测室（1）向贮气罐（8），其动力为风泵（3），通过气体成份监测仪（CH4监测仪）进行监测。3.5.2炉门泄漏气体测试原理说明炉门监测集气及测试原理图见图17。炉门监测控制和PLC（MPLC）的输入输出见图18。（1）由于炉门泄漏烟气大多数是从泄漏处沿导边和炉柱、炉体所形成的U型槽向上上升，其受风向的影响还比较小，在本方案中还考虑采用三口集气方式（图19）进行泄漏气体采样。（2）焦炉在出焦、装煤过程中，炉门口上方烟气太大，温度过高，所以在炉门泄漏监测时，依靠拦焦车定位系统和出焦、装煤操作规律，将监测口选择在远离出焦、装煤炭化室的地方，本方案如下：当拦焦炭化室号（由CPLC监测，送到中控机，再由中控机送到MPLC）大于52时，被选择的炭化室为拦焦炭化室号减去52；当拦焦炭化室号小于52时，被选择的炭化室号为拦焦炭化室号加上52，且小于最大炭化室号。（3）机侧、焦侧集气管路在进入三通阀之前加测管道内气体温度，当温度越限时暂不测试，用以保护三通阀后的阀门和测试仪安全。（4）符号说明MDCF0m：机侧第m号电磁阀；m=1～最大炭化室号，其中不包括含“0”的数；MDCF1m：焦侧第m个电磁阀，m=1～最大炭化室号，其中不包括含“0”的数；FT：变送器MLL1：管导控板MLL2：抽风机控板MWDN1：机侧温度MWDN2：焦侧温度MDCF2m+1：三通阀MDCF2m+2：抽风机阀MDCF2m+3：监测仪阀MDCF2m+4：标准气体阀MXL：泄漏气体MFG：抽风机3.5.3炉门泄漏气体测试控制器（1）炉门泄漏气体测试控制器（MPLC），要求大容量的开关量（256点）输入和16点模拟量输入，MPLC与上位机的连接不同于HPLC、ZPLC和CPLC采用无线通信方式，而是采用有线通信方式连法。见图18（2）MPLC除完成主功能炉门泄漏测试外，兼采集气象数据（温度、湿度、风向、风速、气压、照度）这些数据送到上位机，上位机将相关的数据送到不同的PLC做其控制变量，或者上位机数据处理使用。（3）符号说明(除3.5.2.4以外)MWDW：室外温度MSD：室外湿度MFX：风向MFS：风速MQY：气压MZD：光照度3.5.4炉门泄漏气体测试测控过程（1）MPLC在做系统初始化时，将系统中的所有阀门均置于关闭状态，MDCF2m+1的三通阀置于机侧开启状态。（2）和上位机通信，索要最近出焦的炭化室号，计算应测炭化室号（MDCFi）。（3）开启MDCFi，判断温度是否超限，若超限，系统返回，不超限继续。（4）顺序开启风机阀门MDCF2m+2和风机MFG，待稳定。（5）稳定后，顺序关闭MFG和MDCF2m+2。（6）开启MDCF2m+3泄漏气体阀门，测试仪开始测试，待数据稳定后，MPLC取回数据。（7）将三通阀求反，焦侧开启，机侧关闭。（8）重复（3）～（6）。（9）每隔一定时间（暂定24小时），CH4测试仪用标准气体校验一次，求得一个新K值。（10）测试控制的启始时间为拦焦车定位信号。3.5.5炉门泄漏测控软件原理YYYN上位机向MPLC发起动命令系统初始化：将所有炉门上方阀门关闭MDCF001～0m=MDCF101～1mM=0；将机侧、焦侧转换阀门关闭MDCF2m+1=0；将泄漏气体测试仪保护阀关闭MDCF2m+3=0；将抽风机前阀门关闭MDCF2m+2=0；将抽风机停机：MFG=0；记录开始运行时间，累计系统运行时间，设置机侧计数器清“0”，焦侧计数器置“100”上位机命令到？计算MDCFiMDCF2m+1=1？开启机侧MDCFi开启焦侧MDCFiNbea YYNYNa打开MDCF2m+2打开MFG等待5秒钟取焦侧温度值MWDN1测试计数器=2？温度超限？取流量计值MLL1和MLL2取机侧温度值MWDN2关闭MFG、关闭MDCF2m+2、MDCFiCYYCd延迟10秒钟向上位机报告：MDCF2m+2或MDCF2m+1出错MLL1<下限？再取MLL1及MLL2MLL2<下限？向上位机报告：MDCFi出错启动除MDCFi以外任一阀门延迟5秒钟向上位机报告：流量计出错向上位机报告：MLL2应清洗向上位机报告：MLL1应清洗MLL1—MLL2在范围？MLL2在常值范围？MLL1在正常值范围？MLL2<下限？MLL1<下限？NYNNNNNYYYNYNYYCd延迟10秒钟向上位机报告：MDCF2m+2或MDCF2m+1出错MLL1<下限？再取MLL1及MLL2MLL2<下限？向上位机报告：MDCFi出错启动除MDCFi以外任一阀门延迟5秒钟向上位机报告：流量计出错向上位机报告：MLL2应清洗向上位机报告：MLL1应清洗MLL1—MLL2在范围？MLL2在常值范围？MLL1在正常值范围？MLL2<下限？MLL1<下限？NYNNNNNYYYNYNNNYYNd开启CH4阀门延迟五秒钟取气象参数送上位机，MWDW、MSD、MFXMFS、MQY、MZD取MXL（CH4值）MXL<标准线值？将炉门号、机侧、焦侧标志送上位机，表明泄漏测试计数器加“1”等于2？b将MDCF2m+1求反送MDCF2m+1等待5秒钟e3.6出焦、装煤定位系统因为焦炉生产过程中，出焦、装煤时的污染，状况最为严重，而且出焦凉火时高温烟（800℃左右）可以窜升到2.5m高左右的空间，如此恶劣的环境对系统造成的影响如下：在凉火口恒温机柜无法下降进行颗粒物浓度测试，而且凉火必然泄漏，或者在图形识别时剔除凉火图形，或者控制滑行车远离凉火口，不去拍摄凉火图形。在装煤时泄漏的烟尘，受风向影响朝风向湍流，而这些湍流的烟气被摄入泄漏判测图形后会影响图形识别，加大图形识别的难度。炉门泄漏和出焦时炉门打开本身就是一对矛盾，因此在泄漏测试时无论从逻辑上还是从安全上都应该远离出焦、装煤炭化室。3.6.1定位系统的组成定位系统包括安装在消烟除尘系统轨道上的磁铁，安装在集气罩上的接收装置，以及CPLC。见图20说明（图20）高架轨道固定开关的角铁，此角铁与集尘罩连接固定在集尘罩上的位置开关（W）固定在集尘罩上的复位开关（FW）固定在集尘罩上的限位开关（XW）固定在集尘罩上的位置辅助开关（WFZ1、WFZ2）固定在高架轨道上的位置开关磁铁（WCT）固定在高架轨道上的复位开关磁铁（FCT）固定在高架轨道上的限位开关磁铁（XCT）轨道磁铁安装说明位置开关磁铁（WCT）：对应每个炭化室的中心位置，在集尘罩高架轨道外侧安装，共安装84个。复位开关磁铁（FCT）：对应10#11＃、20＃21＃、30＃31＃、40＃41＃、50＃51＃、60＃61＃、70＃71＃、80＃81＃两个炭化室中间位置，在集尘罩高架轨道外侧安装，共安装8个。限位开关磁铁（XCT）：在焦炉两侧非炭化室区域，拦焦车停放位置的高架轨道外侧安装，共安装2个。集尘罩上各开关安装说明位置开关（W）：在集尘罩外侧对应导焦删，对应轨道位置磁铁安装。复位开关（FW）：在位置开关外侧，对应复位开关磁铁安装。限位开关（XW）：在复位开关外侧，对应限位开关磁铁安装。位置辅助开关（WFZ1、WFZ2）：在位置开关两侧，平行与位置开关，与位置开关相距571.5mm的地方安装两个。正反运行信号、拦焦信号取定：在拦焦车上加装电控制柜一个，内安装六个中间继电器，三个中间继电器一组，图1为正反运行信号取定电路，K1、K2为正反运行接触器（在原电控柜内安装），ZJ1、ZJ2、ZJ3为中间继电器，分别将ZJ1、ZJ2的线圈接点与拦焦车的正运行接触器、反运行接触器的线圈接点并接（如图1所示）。并将ZJ3自保，取ZJ3中间继电器的一个常开接点作为正运行开关信号送至PLC，取ZJ3中间继电器的一个常闭接点作为反运行开关信号送至PLC，以这两个开关信号为依据让PLC确认拦焦车在做正反运行；图2为导焦栅推出收回信号取定电路，K1、K2为推出收回运行接触器（在原电控柜内安装），ZJ1、ZJ2、ZJ3为中间继电器，分别将ZJ1、ZJ2的线圈接点与导焦栅的推出运行接触器、收回运行接触器的线圈接点并接（如图2所示）。并将Z3自保，取Z3中间继电器的一个常开接点作为导焦栅推出运行开关信号送至PLC，以这个开关信号为依据让PLC确认导焦栅是否推出，即确定是否在出焦。定位信号取定因为拦焦车在将导焦栅与炉门定位时正反运行操作需反复几次，为确保PLC正确识别，所以位置定位增加如图3所示电路。图中W为位置开关；FZ1、FZ2为辅助位置开关；通过这一电路来确保PLC计位准确。f、位置确定1、出焦位置确定：位置开关信号+导焦栅动作信号二者具备出焦位置确定。2、位置计数确定：正运行信号+位置信号，位置信号每动作一次位置计数器+1。反运行信号+位置信号，位置信号每动作一次位置计数器-1。位置计数器初始预置Wmin=0；Wmax=84。3、复位计数确定：正运行时，正运行信号+复位信号，复位信号每动作一次复位计数器+1。正运行时复位计数器初始预置FWmin=0；FWmax=8。反运行时，反运行信号+复位信号，复位信号每动作一次复位计数器-1。反运行时复位计数器初始预置FWmin=1；FWmax=9。3.6.2定位系统的电器原理说明CXW：限位开关信号；CFW：复位开关信号；CWZ：左位置信号；CWY：右位置信号；CLJ：拦焦开始信号（见图21）（1）系统规定：人面对拦焦车，左侧为起始点，拦焦车由左向右行驶为正行，从右侧向左侧行驶为反行。系统开始运行从起始点开始。当拦焦车在起始点定位后，人工通知上位机，上位机起动CPLC开始运行，然后人工通知现场司机可以操作。(2)当拦焦车正行时，右位置接收装置工作，每接收1个CWY，位置计数器加“1”；当拦焦车反行时，左位置接收装置工作，每接收1个CWZ，位置计数器减“1”。(3)在接收到导焦栅起动信号时的位置就是当时出焦、装煤炭化室，CPLC将炭化室号送上位机，上位机将其送HPLC或MPLC、ZPLC。3.6.3定位系统软件原理框图拦焦位置计数主程序YYNNY上位机启动CPLC系统初始化：将复位计数器和位置计数清“0”，将方向标志置“0”表示正行正行？CWY到？位置计数器减“1”位置计数器加“1”CWZ到？上位机启动CPLCCWZ到？NNNNNNYN进入正行？复位计数器加“1”复位计数器减“1”复位计数器=1？复位计数器=2？复位计数器=3？复位计数器=4？将位置计数器置“0”将位置计数器置“10”将位置计数器置“20”将位置计数器置“30”bdYYYNNNNN复位计数器=5？将位置计数器置“40”b将位置计数器置“50”将位置计数器置“60”将方向标志求反将位置计数器置最大将位置计数器置“70”将位置计数器置“80”复位计数器=6？复位计数器=7？复位计数器=8？复位计数器=9？复位计数器=10？d退出YNYN向上位机报告：在相应段位置计数错强置相应数值位置计数与强行置位数相等限位中断子程序退出退出YNNN正行？进入复位计数器=10复位计数器=0向上位机报告：复位计数错拦焦中断子程序退出退出取位置计数器值翻译成炭化室号进入向上位机报告出焦空气污染检测程序3.7无线传输原理及说明无线传输原理图见图22(1)滑行车控制用PLC（HPLC）随滑行车在滑行轨道上运行，HPLC控制采集炉盖上升管泄漏摄像机拍摄的泄漏图像，同时控制采集炉顶颗粒物浓度测试仪的信号。装煤控制器ZPLC及出焦控制器CPLC负责装煤出焦时颗粒物浓度和SO2浓度的测试，测试仪器及控制所用ZPLC、CPLC随装煤车、拦焦车在其轨道上运行，其和中控数据采集服务器之间若要采用有线数据传输，就必须解决移动传输线的动作机构，比较复杂且成本较高，所以本系统对以上三个采集子系统采用CDMA无线传输。(2)CDMA数据远程监测系统采用了先进成熟的CDMA、DTU模块为远程数传模块，依托稳定可靠的中国联通CDMA网络，可以达到运行可靠、数据通信实时性强、运行费用低、没有漏码误码的要求。(3)现场采集子站HPLC、CPLC