蘇賀

（遼陽(yáng)市環(huán)境保護(hù)宣教信息中心遼寧遼陽(yáng)111000）

煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建置

蘇賀

（遼陽(yáng)市環(huán)境保護(hù)宣教信息中心遼寧遼陽(yáng)111000）

煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別由煙囪污染物監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)擷取人機(jī)接口和通訊接口組成。（1）煙囪污染物監(jiān)測(cè)儀主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：氣狀污染物SO2、NOx濃度及煙氣流速、煙氣溫度、煙氣含氧量、煙氣濕度……等。（2）數(shù)據(jù)擷取人機(jī)接口用于排放總量的計(jì)算和相關(guān)濃度的計(jì)算作數(shù)據(jù)處理。（3）通訊接口功能將煙囪污染物監(jiān)測(cè)硬件信號(hào)回傳至控制端數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)計(jì)算機(jī)?？刂贫藬?shù)據(jù)擷取系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)利用調(diào)制解調(diào)器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)江h(huán)保局。

煙囪；污染物；監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)

1　煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

本研究建構(gòu)的污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖1，整體架構(gòu)主要分為：（1）煙囪污染物監(jiān)測(cè)儀；（2）數(shù)據(jù)擷取人機(jī)接口通訊接口。藉由最前端的分析儀監(jiān)測(cè)煙囪污染物信息，監(jiān)測(cè)值以模擬信號(hào)輸出至現(xiàn)場(chǎng)可程式控制器的模組狀態(tài)信號(hào)輸出狀態(tài)信號(hào)輸入，經(jīng)由通訊接口轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)絡(luò)TCP/IP的通訊格式，再將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出(透過(guò)TCP/IP格式)實(shí)時(shí)回傳至前端的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)擷取系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)軟件使用OPCServer接口軟件，數(shù)據(jù)搜集圖控接口，監(jiān)測(cè)資料轉(zhuǎn)文件軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)……等。其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被產(chǎn)出后，經(jīng)通訊接口至調(diào)制解調(diào)器利用因特網(wǎng)Internet或公眾撥接網(wǎng)絡(luò)PSTN，聯(lián)機(jī)到地方環(huán)保局。

圖1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)位置敘述：煙囪上有溫度計(jì)，流速計(jì)及不透光儀模擬訊號(hào)必頇傳以至現(xiàn)場(chǎng)貨柜中可程控制器，現(xiàn)場(chǎng)貨柜上有氣體分析儀模擬訊號(hào)也頇連接至可程控制器，現(xiàn)場(chǎng)貨柜中可程控制器數(shù)字訊號(hào)頇與控制室中計(jì)算機(jī)做鏈接。其相關(guān)距離說(shuō)明如下：（1）煙囪上至現(xiàn)場(chǎng)貨柜距離：約45m。（2）現(xiàn)場(chǎng)貨柜至控制室距離：約150m。

圖1　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

2　改善采用抽取式分析儀

NOx、SO2、CO、CO2、O2分析儀抽取式分析儀是在煙囪上設(shè)置采樣系統(tǒng)，將氣狀污染物自煙囪中抽出，再導(dǎo)入分析儀器分析。由采樣探棒、采樣加熱管、前置處理裝置、分析量測(cè)室及校正裝置所構(gòu)成。

2.1采樣探棒

設(shè)置于煙囪上利用采樣探棒進(jìn)入煙囪內(nèi)部抽取煙氣并進(jìn)行初步過(guò)濾煙氣中的粉塵。采樣探棒中的過(guò)濾器部分預(yù)加熱至120℃以防氣體凝結(jié)。

2.2采樣加熱管

設(shè)置于采樣探棒采樣氣體出口至前置處理中間。氣體傳輸中也必頇加熱至120℃以防氣體凝結(jié)。

2.3前置處理設(shè)備

直接抽取式分析儀的測(cè)值穩(wěn)定性乃基于前置處理設(shè)備的好壞，前置處理主要是處理煙氣的流量、溫度、壓力、去除水含量以達(dá)到定量分析、去除粉塵避免量測(cè)室產(chǎn)生干擾，國(guó)內(nèi)外分析儀前置處理設(shè)備商為節(jié)省成本忽略制程排放條件，設(shè)計(jì)上大多采簡(jiǎn)便方式，只去除水氣及粉塵，并進(jìn)行簡(jiǎn)易流量控制。造成煙氣污染量測(cè)室、流量、壓力控制不足或過(guò)大、溫度控制不易、水含量控制無(wú)法低于5℃露點(diǎn)以下，以上皆會(huì)造成測(cè)值不穩(wěn)定現(xiàn)象，且會(huì)提高往后維修保養(yǎng)上的難度及人力成本。

2.4NOx/SO2/CO/CO2分析量測(cè)室及原理

紅外線式氣體分析儀基于非擴(kuò)散紅外吸收光譜(NDIR)原理，方法可應(yīng)用氣體對(duì)紅外線選擇性吸收的原理，當(dāng)被測(cè)氣體通過(guò)測(cè)量管時(shí)吸收紅外光源發(fā)出的特定頻率光而使光源衰減，測(cè)出光源的衰減程度即可確定被測(cè)氣體的濃度。

2.5分析量測(cè)室及原理

依被測(cè)氣體受磁場(chǎng)作用的壓力變化量來(lái)測(cè)量氧含量的儀器稱(chēng)為磁壓力式氧分析器。測(cè)量原理：空氣作為載氣的出口有2處進(jìn)入磁力場(chǎng)室，出口兩端壓力相等；待測(cè)氣體(O2)進(jìn)入量測(cè)室即因O2的物理偏磁性，在電磁鐵處聚集而阻礙載氣排出，使二處出口產(chǎn)生壓力差，感知器量測(cè)壓力差來(lái)計(jì)算O2濃度值。

3　流速計(jì)

利用超聲脈波,以順流和逆流方向行經(jīng)一定管路行程所產(chǎn)生的時(shí)間差異量測(cè)流速或流量。對(duì)超音波發(fā)射器而言稱(chēng)為“電壓效應(yīng)”，主要是將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力的信號(hào)去壓縮周?chē)諝猓欢@些受壓縮的空氣將會(huì)壓縮接收器上的壓電材料，并產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”，進(jìn)而將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)。

4　溫度感測(cè)組件

熱電偶E-type溫度感測(cè)組件的測(cè)量原理是利用銅鎳合金/鎳鉻合金兩種不同的金屬焊接或絞合在一起，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)。直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端為熱端，另一端為冷端，冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

5　結(jié)語(yǔ)

本研究乃針對(duì)工廠煙囪污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改善，改善項(xiàng)目包含：煙囪污染物監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊、資料擷取系統(tǒng)之程式軟體。改善后成果如下：提升煙囪氣體分析儀準(zhǔn)確度及反應(yīng)時(shí)間，解決校正及可追朔性問(wèn)題；采用微軟先進(jìn)之OPCServer技術(shù)，建立資料擷取系統(tǒng)，可適用各種大廠牌的可程式控制器，并可彈性調(diào)整擴(kuò)充性及節(jié)省成本；采用HART及Modbus數(shù)位封包傳輸建立資料通訊介面，可解決遠(yuǎn)距傳輸問(wèn)題。本論文所改善之煙囪污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能有效擷取資料庫(kù)中之?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，可針對(duì)污染物進(jìn)行防制，并提升燃燒的控制效率，進(jìn)而獲得節(jié)能減碳的功效，符合當(dāng)前環(huán)保需求。

[1]吳邦燦,費(fèi)龍,編著.現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2005.

[2]楊衛(wèi)東,編著.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成與工程設(shè)計(jì)[M].科學(xué)出版社,2002.