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1、第六章 数据采集及数据处理,烟气数据采集与控制系统（以下简称：数据采集系统）作为烟气排放连续自动监测系统的核心，运行在CEMS的监测现场，负责采集现场的各种污染物监测数据、仪器工作状态，并将监测数据整理储存，通过某种通讯手段，将数据传输到环保监控管理部门。,重点与难点:CEMS的数据采集要求和基本数据处理.要求与内容:1、数采和存贮的基本功能：掌握加标数据、有效数据、数据存贮、数据采集的安全等基本功能。,2、数据处理：掌握干基浓度、湿基浓度、折算浓度、排放量、小时均值等。3、数据传输：了解数据传输的基本类别和基本要求。,功能需求,数据采集系统应具有如下功能：连续24小时自动采集保存烟气监测数据
2、，来电自启动恢复。实时监控系统的工作状态，如停电记录，故障诊断和自动报警，并将记录和存储。操作运行日志记录，方便维护和管理。可通过宽带、无线、有线方式与环保监理部门软件平台通讯，实现远程数据传输和遥控监测。应具有数据显示、处理、输出、报表等功能。,数据采集和保存,CEMS上电运行后，由仪器数据的采集和控制功能协调整个系统的时序，记录测定数据和仪器运行状态，并将各种数据真实的记录下来。根据状态数据诊断仪器运行状态并在测定数据中给出状态标记，标记跟随数据一起被记录到存储设备中。（“P”示电源故障、“F”示排放源停运、“C”示校准、“M”示维护、“O”示超排放标准、“Md”示缺失数据、“T”示超测定
3、上限、“D”示仪器故障），当仪器运行不正常时发出报警信息。当1 h监测数据滑动平均值（每15min滑动一次）超过排放标准时，仪器发出超标报警信息。仪器能够至少每10s获得一个累积平均值，能显示和打印1min、15min的测试数据，生成小时（至少45min的有效数据）、日（至少18h的有效数据）、月（至少22d的有效数据）报表，报表中给出最大值、最小值、平均值、参加统计的样本数。,数据采集和保存,数据采集与控制系统应可记录1年以上的分钟历史均值。数据采集与控制系统应能显示现场仪器的工作状态、记录和显示监测的原始数据（带各种工作状态标记）、记录和显示标况下烟气的污染物浓度、记录和显示烟气的折算浓度
4、等。,数据有效性的判别,有效数据：指符合HJ/T76-2007标准的技术指标要求，经验收合格的CEMS，在固定污染源排放烟气条件下，正常运行所测得的数据。在有效数据基础上，定义了有效小时均值指不少于45min有效数据的整点平均值。沿用不少于75%有效时间的概念，定义了有效日均值、有效月均值分别为：18小时、22日有效时段均值的平均值。,数据有效性的判别,维护数据：维护数据是仪器在非正常状态下运行时所监测到的，如校准、吹扫、仪器故障、仪器预热等时段监测所得到数据。该数据只作为判断污染源及仪器的工作状态，不能作为计算污染源排放浓度的依据。,数据有效性的判别,参考数据：是指在仪器正常运行状态下，实际
5、监测时间少于有效数据监测时间，即少于75有效时间的数据称之为参考数据，参考数据在经过环保部门同意的情况下，可以作为有效数据参与计算污染源排放浓度。,数据安全的管理,数据采集系统应具有安全管理功能，具有二级操作管理权限：.系统管理员：可以进行所有的系统设置工作，如：设定操作人员密码、操作级别，设定系统的设备配置。b.一般操作人员：只进行日常例行维护和操作，不能更改系统的设置。操作人员需输入登录工号和密码后，才能进入控制界面，系统对所有的控制操作均自动记录并入库保存。系统退出时，必须输入相应的密码。此外，受外界强干扰或偶然意外或掉电后又上电等情况发生时，造成程序中断，系统也能实现自动启动，自动恢复
6、运行状态并记录出现故障时的时间和恢复运行时的时间。,标况污染物浓度的计算,稀释法气态污染物标况浓度计算 采用稀释采样法烟气监测系统测定气态污染物时，按下式换算成干烟气中污染物浓度：分析仪输出浓度到CEMS浓度的计算 Cw rCi 式中：Ci分析仪输出的标准状态下浓度值 CwCEMS测得的湿烟气中被测污染物 浓度值，mg/m3,标况污染物浓度的计算,稀释样气未除湿：Cd=Cw/（1-Xsw）式中：Cd干烟气中被测污染物浓度值，mg/m3；稀释样气被除湿 Cd=Cmd（1-Xsw/r）/（1-Xsw）式中：CmdCEMS测得的干样气中被测污染物的浓 度，mg/m3；r稀释比。,标况污染物浓度的计算
7、,另外，为得到气态污染物CEMS与参比方法数据的一致性，可按下式进行修正：式中：C 标准状态下干烟气中气态污染物浓度，mg/m3；xCEMS显示的物理量；b 回归方程斜率；a 回归方程截距，mg/m3。当气态污染物CEMS符合相对准确度要求时，C=x,标况污染物浓度的计算,当气态污染物显示浓度单位为ppm时，SO2、NO和NO2换算为标准状态下mg/m3的换算系数：SO2：1ppm=64/22.4 mg/m3 NO：1ppm=30/22.4 mg/m3 NO2：1ppm=46/22.4 mg/m3,直抽法气态污染物标况浓度计算,采用直接采样法烟气监测系统测定气态污染物时，按下式换算成干烟气中污
8、染物浓度：Cz=Cn/（1-Xsw）式中：Cz干烟气中被测污染物浓度值，mg/m3；CnCEMS测得的除湿后湿烟气中被测污染物 浓度值，mg/m3。由于直接抽取法的烟气是经过制冷后测定的，因此水分的含量Xsw很低，一般在1%（体积百分比）左右。,氧含量、颗粒物在标况下浓度计算,对于采用直接抽取法烟气监测系统，经过制冷除湿后监测氧量的情况，按下式进行计算。Cz=Cn/（1-Xsw）,氧含量、颗粒物在标况下浓度计算,对于安装在烟道上的氧量分析仪，按下式计算标况下浓度：式中：BK 标况下该参数含量（氧量或烟尘）SC 实时监测是烟气中该参数含量（氧量或烟尘）Wd 烟气温度 Pa 当地大气压 Pb 烟气
9、静压,氧含量、颗粒物在标况下浓度计算,为得到颗粒物CEMS与参比方法数据的一致性，可按下式进行修正：式中：C 标准状态下干烟气中颗粒物污染物浓度，mg/m3；xCEMS显示的物理量；b 回归方程斜率；a 回归方程截距，mg/m3。当颗粒物CEMS符合相对准确度要求时，C=x,氮氧化物浓度的测定与计算,对于抽取采样法（含稀释法和完全抽取法），如果分析仪中已经内置了NO2转换器，此时，NOx浓度值即为烟气中NO和NO2浓度的之和。按下式计算：NOx(mg/m3)=NOx(ppm)2.054,氮氧化物浓度的测定与计算,如果分析仪中没有内置NO2转换器，则NOX浓度输出即烟气中NO浓度。此时，需要用换
10、算系数将NO浓度值修正为NOX(设定换算系数的依据是NO2含量一般不超过 NO含量 5)：,氮氧化物浓度的测定与计算,未采取脱硫措施的燃煤、燃油、燃气电站锅炉排放氮氧化物含量计算:NOx=NO(mg/m3)1.53(NO2分子量与 NO分子量之比)0.95,氮氧化物浓度的测定与计算,采取脱硫措施的燃煤、燃油锅炉排放氮氧化物含量计算：NOx=NO(mg/m3)1.53 采取干法除尘的其他燃煤、燃油锅炉或燃气锅炉排放氮氧化物计算：NOx=NO(mg/m3)1.530.95,标况烟气流速、流量的计算,皮托管法、热平衡法、超声波法（测速仪安装在矩形烟道或管道）、靶式流量计法按下式计算烟道或管道断面平均
11、流速：式中：Kv 速度场系数；测定断面某一固定点或测定线上的 湿排气平均流速，m/s；测定断面的湿排气平均流速，m/s。,标况烟气流速、流量的计算,超声波测速法（测速仪安装在圆形烟道或管道）按下式计算烟道或管道断面平均流速：式中：l安装在烟道或管道上两侧A（接收/发射器）与B（接受/发射器）间的距离（扣除烟道壁厚），m；烟道或管道中心线与AB间的距离l的夹角；tA声脉冲从A传到B的时间（顺气流方向），s；tB声脉冲从B传到A的时间（逆气流方向），s。,标况烟气流速、流量的计算,烟气流量的计算 工况下的湿烟气流量Qs按下式计算：式中：Qs 工况下湿烟气流量，m3/h；F 测定断面的面积，m2。,
12、标况烟气流速、流量的计算,标准状态下干烟气流量Qsn按下式计算：式中：Qsn 标准状态下干烟气流量，m3/h；Ba 大气压力，Pa；Ps 烟气静压，Pa；ts 烟气温度，；Xsw 烟气中水分含量体积百分比，%,污染物折算浓度及排放率的计算,颗粒物或气态污染物折算排放浓度按下式计算：式中：C折算成过量空气系数为时的颗粒物或气态污 染物排放浓度，mg/m3；C 标准状态下干烟气中气态污染物浓度，mg/m3 在测点实测的过量空气系数；s有关排放标准中规定的过量空气系数。,污染物折算浓度及排放率的计算,过量空气系数的计算：式中：烟气中氧的体积百分数,湿度计算:湿度=(干氧-湿氧)/干氧,污染物折算浓度
13、及排放率的计算,颗粒物或气态污染物排放率按下式计算：式中：G颗粒物或气态污染物排放率，kg/h Qsn标准状态下干排烟气量，m3/h。,污染物排放总量计算式中：Gd烟尘或气态污染物日排放量,t/d Ghi该天中第i小时烟尘或气态污染物排放量,kg/h Gm烟尘或气态污染物月排放量,t/m Gdi该月中第i天烟尘或气态污染物排放量，t/d Gy烟尘或气态污染物年排放量，t/a Gdi该年中第i天烟尘或气态污染物排放量，t/d,污染物折算浓度及排放率的计算,数据的传输,电话拨号 电话拨号通讯方式是目前使用比较广泛也是比较多的一种远程监控通讯方式。它是利用现有的有线电话网络，利用工业调制解调器（MO
14、DEM）作为工具，分别在中心站和子站安装电话线路和MODEM，通过软件拨号程序，在中心站和子站间建立载波通讯，实现烟气监测数据的远程传输。这种通讯方式安装简便，建设费用低，只需要普通的电话线路就可以，通讯费用适中，同普通电话费用，通讯速率一般。缺点是在不易安装电话线的地点实现起来困难。,数据的传输,卫星网络 在中心站和子站处分别安装卫星通讯设备，利用卫星中转，建立子站和中心站的无线通讯网络。这种通讯方式初期建设费用高，通讯费用也比较高，但是可靠性高，安全保密性好，通讯速率稳定，无地域限制。适宜建设长期烟气监测网络、安全保密要求高的情况，且不易安装有线通讯网络的子站现场。,数据的传输,GSM网络
15、 主要是利用GSM网络的短消息通讯功能，依托目前的中国移动和中国联通GSM网络，在中心站和子站分别安装GSM MODEM，通过发送短消息实现烟气监测数据的传输。该通讯方式安装方便，配置灵活，无地域限制，适合在野外安装，通讯费用低廉，但是该通讯方式数据传输量有限。,数据的传输,GPRS网络 依托中国移动的GSM网络，CEMS现场数据采集系统和环保监控平台都安装GPRS数据终端，内装具有私有APN的SIM卡，采用移动网内固定IP，建立仿真串口连接通道，中心站软件和采集仪监控程序都选择“串口连接”通讯方式，设置好GPRS模块后，实现远程通讯。该通讯方式安装方便，基本无地域限制，适合在野外安装，通讯费用不高，实时性好，可满足要求无线且传输数据量大的需求，中心站端需要建立“数据中心”。,数据的传输,宽带方式 在现有INTERNET网络的基础上，通过网卡实现监测子站与中心站的通讯，此时，子站和中心站同属于一个网络中，可实现数据库的实时共享和数据传输。其特点是实时性好，稳定性高，通讯简单方便。,
