【《基于的污染源连续监测系统设计》6700字（论文）】

国家标准论文格式长篇幅通用毕业论文PAGE18PAGEPAGE19基于的污染源连续监测系统设计目录21557_WPSOffice_Level1摘要 115162_WPSOffice_Level1第1章绪论 326157_WPSOffice_Level21.1烟气排放监测技术的背景 317950_WPSOffice_Level21.2烟气连续排放监测系统技术的概述 310587_WPSOffice_Level21.3直接测量在线监测系统 317957_WPSOffice_Level31.3.1采样稀释法 46942_WPSOffice_Level21.4本课题研究的内容 519946_WPSOffice_Level1第2章烟气连续排放监测系统相关技术与理论介绍 627725_WPSOffice_Level22.1颗粒物监测系统 617338_WPSOffice_Level32.1.1颗粒物监测系统的方法 624804_WPSOffice_Level22.2气态污染物监测单元 711652_WPSOffice_Level22.3烟气排放参数监测单元 712672_WPSOffice_Level32.3.1烟气温度测量原理 73175_WPSOffice_Level22.4数据收集与保存 811968_WPSOffice_Level1第3章烟气连续排放监测系统设计 914903_WPSOffice_Level23.1系统功能和技术要求 923868_WPSOffice_Level23.2颗粒物监测单元设计 93362_WPSOffice_Level33.2.1颗粒物监测单元技术指标 914079_WPSOffice_Level23.3采样探头的设计 916241_WPSOffice_Level33.3.1采样探头技术指标要求 915343_WPSOffice_Level33.3.2结构设计 919751_WPSOffice_Level33.3.3电路设计 1027862_WPSOffice_Level33.3.4软件设计 107540_WPSOffice_Level23.4气态污染物分析仪设计 1132648_WPSOffice_Level33.4.1分析仪主要技术指标 1121686_WPSOffice_Level33.4.2测量系统结构设计 117514_WPSOffice_Level23.5烟气排放监测单元设计 1231640_WPSOffice_Level33.5.1烟气排放主要指标和要求 1217997_WPSOffice_Level23.6数据采集处理单元 1219470_WPSOffice_Level33.6.1数据采集 121691_WPSOffice_Level33.6.2数据处理 1322909_WPSOffice_Level1第4章烟气连续排放监测系统的运行与分析 1420355_WPSOffice_Level24.1系统安装 1411118_WPSOffice_Level34.2.1安装的位置 143177_WPSOffice_Level34.2.2安装要求 1416180_WPSOffice_Level34.2.3探头安装 1418897_WPSOffice_Level24.3系统的启动 155232_WPSOffice_Level24.4系统检测 1515074_WPSOffice_Level24.5结果分析 169102_WPSOffice_Level1第5章总结与展望 1718608_WPSOffice_Level25.1总结与展望 17参考文献8775_WPSOffice_Level1 18摘要我国经济高速发展的同时，也给我们生活的环境带来了巨大挑战。在我国提出可持续发展的背景下，环境保护问题必须加以重视。首先需要解决的就是工业污染物的排放问题，而本设计的烟气连续排放监测系统就是针对这一问题。本设计分别对烟气连续排放监测系统的各个监测单元做了详细的探索，首先研究了颗粒物、气态污染物、烟气、温度的理论依据。通过吸收的接收光和入射光线的比例来确定颗粒物的浓度，根据烟气中的污染物的不同成分来检测气态污染物，依据其特性来测量烟气温度。其次给出了采样探头、气态污染物分析仪等部分的电路图设计，最后完成了现场的安装与测试并按标准进行了数据分析。希望本文能够为研究和设计烟气连续排放监测系统提供理论依据，为环境空气监测提供技术支撑。关键词：烟气连续排放监测系统；环境保护；工业排放；颗粒物第1章绪论1.1烟气排放监测技术的背景进入新世纪以来，随着社会经济迅猛发展，部分地区的生态环境遭到了严重破坏。由于工业排放的烟气污染，导致雾霾天气频发，给我们的生活和出行造成了极大影响，甚至危害到人们的身体健康[1]，环境空气污染问题必须加以重视，也是目前社会亟待解决的问题[2]。由于我国大气污染物排放相对较高，因此对工业烟气排放的监测技术提出了更高的要求。大气污染物主要成分包括有害气体和颗粒物，然而关于工业排放的有害气体监测，我国早已形成了一套完整的监测监控体系。鉴于目前大多数企业依然使用煤炭作为主要能源的前提下，准确、高效的污染物监测技术得到了相应快速的发展[3]，比如烟气排放连续监测技术。1.2烟气连续排放监测系统技术的概述烟气连续排放监测系统包括颗粒物监测、气态污染物监测、烟气排放参数测量、数据采集处理及系统控制四部分组成[4]。该系统不仅可以对工业排放烟气的颗粒物中烟尘的浓度进行监测，还可以对监测气态污染物中的浓度以及烟气的流量、温度、压力、湿度等。同时还具有信息获取和数据处理，污染物排放量的计算的功能，并且可以把相关参数以图表的方式显示，并通过传输系统传送至相关管理部门[5]。目前我国常见的烟气排放连续监测系统监测方法有抽取采样法和直接测量法，其中抽取采样法又由直接萃取法和采样稀释法组成[6]。1.3直接测量在线监测系统直接抽取式是指将加热后的取样管和气体输送至分析仪的管道。加热温度必须高于气体冷却温度[7]，热气和湿气应输送至分析仪。探头上至少应安装一个粗滤器，在去除雾霾湿热系统的过程中，除降低气体灰尘浓度外，其他所有成分都不会发生变化，便于分析仪的预处理，但整个取样管应保持在适当的温度。由于途中的环境温度远低于取样气体的温度，输送管的暴露可能造成SO2、NOx的损失和管道腐蚀，因此需要对取样探头、灰尘过滤器和输送管进行加热。根据规定，加热取样管的长度不得超过15m，管道内必须安装三个测温探头，以保证对监测气体温度的控制[8]。所用过滤器由不锈钢或多孔陶瓷材料制成，燃烧不锈钢可过滤粒径大于1nm的颗粒物。取样探头的安装方向应向下倾斜，在取样探头中的冷凝水和循环取样加热管的加热温度高于性能介质的加热温度[9]。热湿系统原理图如图1所示：图1热湿法系统原理图1.3.1采样稀释法稀释提取系统通过采样探针上端的声波孔提取样品，将探针内干燥空气稀释样品稀释后的样品注入分析器，由于样品机进入分析仪前未除湿，所以稀释提取烟气排放连续监测系统的测量结果是湿气浓度[10]。采样示意图如图2所示：图2采样示意图采样系统的稀释比必须符合两个标准：第一个标准：测量范围应与实际提取样品的预期一致第二个标准：接受以下系统参数；（1）环境温度必须达到最低；（2）烟气含量值最大。直接测量法烟气排放连续监测系统网络系统是指，在不改变烟雾的构成，清除颗粒物的条件下，直接测量气体浓度的系统，可以使用红外线、紫外线、差动光学吸收光谱、激光等技术[11]。其原理图如图3所示：图3直接测量法原理图紫外线差分吸收光谱学用于在线气体烟气排放连续监测系统，这是另一个分散的测量不同波长的光吸收的方法。例如，二氧化硫不吸收波长的光，粒子和其他气体不吸收波长的光，探测器将测量出的光能转换为U2电压。当测量二氧化硫波长时，粒子和其他气体吸收波长的光，和测量仪将测量的光能转换为U1电压，U=U2-U1电压差与污染物的浓度成正比。直接测量的优势在于系统简单，而缺点也很明显，测量时会受到压力和温度的限制。1.4本课题研究的内容本课题针对烟气排放污染物的问题做了详细的探讨，第一章对烟气排放连续监测系统的各种监测方法做了详细的介绍，接下来第二章对烟气排放连续监测系统相关功能做了介绍，例如，颗粒物单元的组成，颗粒物单元的监测以及颗粒物的监测都做了详细的介绍，第三章是烟气排放连续监测系统设计的介绍，最后就是各单元的设计方案和样机现场测试，并且从客观的角度提出了烟气排放连续监测系统未来的发展前景。第2章烟气连续排放监测系统相关技术与理论介绍本章介绍了烟气排放连续监测系统的组成和系统的监测原理介绍。一套完整的烟气排放连续监测系统是由多部分组成如图4所示：图4系统结构图2.1颗粒物监测系统颗粒物监测系统是烟气排放连续监测系统对工业排放污染源排放的颗粒物浓度和排放量进行连续监测[12]。2.1.1颗粒物监测系统的方法常见的有对穿法、光散射法、静电感应法[13]。2.1.1.1光学透射法光透射法可以利用入射光线的吸收确定接收光和入射光线的比例，确定粒子的浓度。光传输方式可以使用单光距离测定仪和双光距离计。根据光源的不同，可分为石英卤素等和激光光源测距仪，钨等光源使用寿命短，半导体激光器稳定性高，使用寿命长[14]，广泛应用于测距仪，激光拉伸器是透射法的代表性产品。2.1.1.2光散射法光学散射法利用粒子在入射射线中的散射效应，在光聚焦后，散射到某一方向[15]，通过测量信号和粒子在一定范围内的浓度的检测仪，将获得更高的分辨率，从而用于测量较低排放水平的高灵敏度，用散射法测定灰尘的机制是有代表性的散射产物，在这一年中，该方法利用单边装置直接测量灰尘浓度，这大大改善了安装条件，大大降低了安装试验的强度，但也需要现场校准。2.1.1.3静电荷法静电负荷法是在静电粒子和静电探头之间发生摩擦和碰撞导致静电，静电电荷的强弱与烟气排放浓度有一定的关系，通过测量静电电荷，能够知道烟气浓度的排放量，防静电法的应用在国外普遍用于检测真空吸尘器的损坏和泄漏。2.2气态污染物监测单元烟气中的污染物主要有二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、氨气等[16]，该子系统主要测定烟气中污染物的成分，根据采样方法和气体分析法，完全提取系统，可分为稀释提取系统、直接测量法，分类依据主要分为烟气到分析室的采样方法，主要涉及二氧化硫、氧氮化物等气体污染物的浓度，与烟气、温度、压力、流速等参数无关。2.3烟气污染物监测单元对温度、湿度、流量等烟气排放的参数进行连续自动的监测。输出电压与皮托管测得压差成比例关系烟气动压等于放大器放大倍数和传感器输出电压的乘积。2.3.1烟气温度测量原理热电阻温度计的原理是铂热电阻的电阻值和温度之间的关系接近线性，温度升高时铂电阻值增大。常用的热电电阻式传感器包括了连接热电阻、热电阻的内部导线、保护管、绝缘管、接线座等五部分[16]。2.4数据收集与保存烟气的收集和控制系统是烟气排放连续自我监测系统的核心，烟气排放连续监测系统的设备运行作业状态、数据的收集等都是由它直接控制。整理和储存监测数据并通过特定的通信手段将数据传送给环保监测管理部门[17]，可以供管理部门参考。数据处理必须全天候对烟气进行监测，能够自动获取信息，并对信息进行处理，并且具有自动保存的功能，系统运行时，烟气排放连续监测系统的各个单元能够实时监测系统的状态，对排放的数据进行记录，当设备不能够正常运行时，系统能够发出警告，准确的记录故障发生的原因，能够每天按时提交排放污染物含量的报表，为管理人员提供参考价值。第3章烟气排放连续监测系统设计3.1系统功能和技术要求外观方面系统各部分的连接要可靠，按钮操作灵活，各种显示清晰，不影响点击率，所有计量器的外壳都要进行防腐处理，以防止雨和灰尘，环境方面要适应25℃的环境温度并且适应90%以下的湿度，以及适应86~106kPa的大气压，CEMS系统要满足180天内不需要非日常维修的要求，烟气排放连续监测系统分析仪要带有可以自我检测的功能，供电要求220V电压，采样探头的安装位置应按照国家有关标准安装，采样装置要有自动调节单元，系统的安装要有接地保护。3.2颗粒物监测单元设计颗粒物监测单元要能够实现对污染源浓度排放量的连续和自动监测[18]。3.2.1颗粒物监测单元技术指标（1）测定范围不超过最大排放浓度的2倍；（2）校准相关系数≥0.85，区间在95%；（3）准确度不超过平均值相对误差的±15%。3.3采样探头的设计由于烟雾中含有大量的灰尘和腐蚀性气体，所以可能会被烟雾中的颗粒物堵塞。特别是在烟雾中水分含量高的时候，水蒸气会凝结，吸附软尘颗粒物，会更容易堵塞探头。3.3.1采样探头技术指标要求（1）采样探头可以加热，加热温度要在120℃以上；（2）具有过滤的功能；（3）可以进行反吹功能。3.3.2结构设计装置由采样管、主控体、加热等温体、粒子过滤器、安装法兰套筒、防护罩、温控器部件等组成。从样品到样品源，采用一种向下倾斜的方法设置进口的方向，这是因为每次采样前后空气脱落时，完全浮在空中，有助于防止各样品之间的交叉污染，采样探头实物图如图5所示：图5采样探头实物图3.3.3电路设计采样探头电路的设计分为三部分，电路图如图6所示。图6温度电路图3.3.4软件设计控制逻辑图如图7所示。图7反吹流程图3.4气态污染物分析仪设计分析仪是由光、气室、监测器组成的，主要就是对固定污染源的排放的连续实时的监测[19]。3.4.1分析仪主要技术指标（1）响应时间不超过200s；（2）准确度不超过平均值相对误差的±15%。3.4.2测量系统结构设计为了不让光源和光谱仪被烟气腐蚀，设计并使用光纤传递光的信号，即使光纤被损坏，后期更换为光纤的费用也比较低。分析仪的结构图如下图8所示图8分析仪系统结构图3.5烟气排放监测单元设计3.5.1烟气排放主要指标和要求（1）流速测量≥30m/s；（2）温度测量值误差不超过±3℃；（3）含氧量误差≤5%。3.6数据采集处理单元数据采集和处理部门通过烟气排放连续监视系统的大脑捕捉和收集污染物等媒介变量[20]，收集各气体污染物测定浓度和烟气排放参数监测数据，记录设备工作状态，作为数据判断的依据下面处理和储存数据，上传到环保局监督部门的上位机器上。3.6.1数据采集颗粒物监测单元、温度、压力、流量等参数监测装置和取样探头一般设置在取样平台上，距离系统主机柜几十米，箱内部件作为中间节点布置，将各平台的数据信号连接到数据处理系统采集的终端，机柜端子如图9所示[21]。图9机柜图3.6.2数据处理系统采集数据并进行处理，还需要将烟气的浓度和排放量换算成标准状态下的，作为整个烟气监测系统的核心部分，主要负责对实时信息的收集和记录系统的运行状态，然后将这些数据传输给相关管理部门。第4章烟气排放连续监测系统的运行与分析4.1系统安装系统的安装标准必须在指定位置上，安装不当会使我们得到的监测数据不太准确，更有可能造成设备损坏。4.2.1安装的位置根据现场的情况，距离地面30米处安装采样探头，如图10所示：图10采样平台4.2.2安装要求（1）有楼梯可上到平台处；（2）平台搭建要容易上去。4.2.3探头安装首先进行检查，先检查采样探头的整体情况，例如设备是否损坏，电源是否通电，螺母有没有发生松动等。4.2.3.1安装步骤安装程序用户焊接安装法兰、采样法兰焊接时左右方向桌子中，尾部水平向上5度角焊接，主要是为了防止管道水分和灰尘随着趋势进入采样探头，法兰焊接后法兰和必须密封管壁连接部，这样可以防止空气进入管道，影响烟气排放连续监测系统检查的准确性，并将采样探头插入烟囱或年度，将探头前的倾斜口向管道内气流方向朝向，将探头放入管道的长度一般以15cm到20cm为基准，用扳手旋转法兰的4个螺丝，充分密封采样和法兰之间。4.3系统的启动首先我们按照说明书将各个设备都成功完成安装，确保所有的电线都无松动，再用万用表测量有无短路、断路，接地是否良好。开机后让系统开始运行，接通电源各个设备开始工作，确认各设备正常运行后就可以进行预采样了。4.4系统检测系统安装完成后让其试运行，稳定运行后检测是否达标，根据系统的运行状态曲线可以判断系统是否正常运行。图11系统正常运行状态图12系统运行不正常状态4.5结果分析参照HJ/T76的标准，参照表格数据需要进行了72小时的测试是否达标。数据如图表1所示：表1CEMS样机检测项目检测项目指标颗粒物CEMS零点漂移≤±2.0%FS量程漂移≤±2.0%FS相关系数≥0.85置信区间半宽≤10%允许区间半宽≤25%二氧化硫CEMS线性误差≤±5%响应时间200s零点漂移≤±2.5%FS量程漂移≤±2.5%FS相对准确度≤15%含氧量CEMS线性误差≤±5%响应时间200s零点漂移≤±2.5%FS量程漂移≤±2.5%FS相对准确度≤15%流速CEMS精密度≤5%温度CEMS示值误差≤±3℃第5章总结与展望本文按照颗粒物监测单元对污染源浓度排放量的连续自动监测，主要完成以下几个方面的内容：本文详细介绍了烟气排放连续监测系统的组成单元，它包括颗粒物监测、气态污染物监测、烟气排放参数测量、系统控制及数据采集处理单元。并对烟气排放连续监测系统的相关理论和各系统的监测原理进行了详细的探讨。在烟气排放连续监测系统结构和技术原理基础上来，来进行了硬件系统的模拟设计，同时提出了演进系统的电路图、光路图和机械结构说明、采样程序介绍了采样探头的设计。对烟气排放连续监测设备进行数据采集并且对系统进行说明，其次烟气排放连续监测系统进行了现场测试和采样，并给出了检测的项目表，使各种功能都可以达到相关标准的要求。目前我国针对低浓度污染源排放的监测能力相对较差，随着国家对环保各项指标的要求越来越严格，对低浓度污染源排放的监测技术将成为未来的主要发展方向。参考文献[1]牛二耀，生态文明视阈下中国特色社会主义发展之路[D]．华东交通大学硕士学位论文，2015：11～12．[2]吴晓青，国家环境保护总局吴晓青副局长的致词[J]．环境与健康杂志，2016，6(1)：1～2．[3]李梦娜，林欣，汪杰.关于烟气排放监控方式的研究[J]．科学与信息化，2018，33(3)：78～80．[4]何文，张志军，张军亮.烟煤电厂超低排放改造后CEMS设备管理经验浅谈[J]．自动化博览，2018：9～10．[5]杨威，王