第六章-煙氣數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理

重點與難點:CEMS的數(shù)據(jù)采集要求和基本數(shù)據(jù)處理.要求與內(nèi)容:1、數(shù)采和存貯的基本功能：掌握加標(biāo)數(shù)據(jù)、有效數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)采集的安全等基本功能。第一頁，共35頁。2、數(shù)據(jù)處理：掌握干基濃度、濕基濃度、折算濃度、排放量、小時均值等。3、數(shù)據(jù)傳輸：了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕绢悇e和基本要求。第二頁，共35頁。功能需求

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：連續(xù)24小時自動采集保存煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，來電自啟動恢復(fù)。實時監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如停電記錄，故障診斷和自動報警，并將記錄和存儲。操作運行日志記錄，方便維護和管理。可通過寬帶、無線、有線方式與環(huán)保監(jiān)理部門軟件平臺通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和遙控監(jiān)測。應(yīng)具有數(shù)據(jù)顯示、處理、輸出、報表等功能。第三頁，共35頁。數(shù)據(jù)采集和保存

CEMS上電運行后，由儀器數(shù)據(jù)的采集和控制功能協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的時序，記錄測定數(shù)據(jù)和儀器運行狀態(tài)，并將各種數(shù)據(jù)真實的記錄下來。根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)診斷儀器運行狀態(tài)并在測定數(shù)據(jù)中給出狀態(tài)標(biāo)記，標(biāo)記跟隨數(shù)據(jù)一起被記錄到存儲設(shè)備中。（“P”示電源故障、“F”示排放源停運、“C”示校準(zhǔn)、“M”示維護、“O”示超排放標(biāo)準(zhǔn)、“Md”示缺失數(shù)據(jù)、“T”示超測定上限、“D”示儀器故障……），當(dāng)儀器運行不正常時發(fā)出報警信息。當(dāng)1h監(jiān)測數(shù)據(jù)滑動平均值（每15min滑動一次）超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，儀器發(fā)出超標(biāo)報警信息。儀器能夠至少每10s獲得一個累積平均值，能顯示和打印1min、15min的測試數(shù)據(jù)，生成小時（至少45min的有效數(shù)據(jù)）、日（至少18h的有效數(shù)據(jù)）、月（至少22d的有效數(shù)據(jù)）報表，報表中給出最大值、最小值、平均值、參加統(tǒng)計的樣本數(shù)。

第四頁，共35頁。數(shù)據(jù)采集和保存數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)應(yīng)可記錄1年以上的分鐘歷史均值。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)應(yīng)能顯示現(xiàn)場儀器的工作狀態(tài)、記錄和顯示監(jiān)測的原始數(shù)據(jù)（帶各種工作狀態(tài)標(biāo)記）、記錄和顯示標(biāo)況下煙氣的污染物濃度、記錄和顯示煙氣的折算濃度等。第五頁，共35頁。數(shù)據(jù)有效性的判別

有效數(shù)據(jù)：

指符合HJ/T76-2007標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求，經(jīng)驗收合格的CEMS，在固定污染源排放煙氣條件下，正常運行所測得的數(shù)據(jù)。在有效數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，定義了有效小時均值指不少于45min有效數(shù)據(jù)的整點平均值。沿用不少于75%有效時間的概念，定義了有效日均值、有效月均值分別為：18小時、22日有效時段均值的平均值。第六頁，共35頁。數(shù)據(jù)有效性的判別

維護數(shù)據(jù)：

維護數(shù)據(jù)是儀器在非正常狀態(tài)下運行時所監(jiān)測到的，如校準(zhǔn)、吹掃、儀器故障、儀器預(yù)熱等時段監(jiān)測所得到數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)只作為判斷污染源及儀器的工作狀態(tài)，不能作為計算污染源排放濃度的依據(jù)。第七頁，共35頁。數(shù)據(jù)有效性的判別參考數(shù)據(jù)：

是指在儀器正常運行狀態(tài)下，實際監(jiān)測時間少于有效數(shù)據(jù)監(jiān)測時間，即少于75％有效時間的數(shù)據(jù)稱之為參考數(shù)據(jù)，參考數(shù)據(jù)在經(jīng)過環(huán)保部門同意的情況下，可以作為有效數(shù)據(jù)參與計算污染源排放濃度。第八頁，共35頁。數(shù)據(jù)安全的管理

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有安全管理功能，具有二級操作管理權(quán)限：ａ.系統(tǒng)管理員：可以進行所有的系統(tǒng)設(shè)置工作，如：設(shè)定操作人員密碼、操作級別，設(shè)定系統(tǒng)的設(shè)備配置。b.一般操作人員：只進行日常例行維護和操作，不能更改系統(tǒng)的設(shè)置。操作人員需輸入登錄工號和密碼后，才能進入控制界面，系統(tǒng)對所有的控制操作均自動記錄并入庫保存。系統(tǒng)退出時，必須輸入相應(yīng)的密碼。此外，受外界強干擾或偶然意外或掉電后又上電等情況發(fā)生時，造成程序中斷，系統(tǒng)也能實現(xiàn)自動啟動，自動恢復(fù)運行狀態(tài)并記錄出現(xiàn)故障時的時間和恢復(fù)運行時的時間。第九頁，共35頁。標(biāo)況污染物濃度的計算

稀釋法氣態(tài)污染物標(biāo)況濃度計算

采用稀釋采樣法煙氣監(jiān)測系統(tǒng)測定氣態(tài)污染物時，按下式換算成干煙氣中污染物濃度：分析儀輸出濃度到CEMS濃度的計算Cw＝r×Ci式中：Ci—分析儀輸出的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濃度值

Cw—CEMS測得的濕煙氣中被測污染物濃度值，mg/m3

第十頁，共35頁。標(biāo)況污染物濃度的計算

稀釋樣氣未除濕：

Cd=Cw/（1-Xsw）

式中：Cd—干煙氣中被測污染物濃度值，mg/m3；稀釋樣氣被除濕

Cd=Cmd（1-Xsw/r）/（1-Xsw）

式中：Cmd—CEMS測得的干樣氣中被測污染物的濃度，mg/m3；

r—稀釋比。第十一頁，共35頁。標(biāo)況污染物濃度的計算

另外，為得到氣態(tài)污染物CEMS與參比方法數(shù)據(jù)的一致性，可按下式進行修正：式中：C’—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣中氣態(tài)污染物濃度，mg/m3；x—CEMS顯示的物理量；b—回歸方程斜率；a—回歸方程截距，mg/m3。當(dāng)氣態(tài)污染物CEMS符合相對準(zhǔn)確度要求時，C’=x第十二頁，共35頁。標(biāo)況污染物濃度的計算

當(dāng)氣態(tài)污染物顯示濃度單位為ppm時，SO2、NO和NO2換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下mg/m3的換算系數(shù)：SO2：1ppm=64/22.4mg/m3NO：1ppm=30/22.4mg/m3NO2：1ppm=46/22.4mg/m3

第十三頁，共35頁。直抽法氣態(tài)污染物標(biāo)況濃度計算

采用直接采樣法煙氣監(jiān)測系統(tǒng)測定氣態(tài)污染物時，按下式換算成干煙氣中污染物濃度：Cz=Cn/（1-Xsw）

式中：Cz—干煙氣中被測污染物濃度值，mg/m3；

Cn—CEMS測得的除濕后濕煙氣中被測污染物濃度值，mg/m3。由于直接抽取法的煙氣是經(jīng)過制冷后測定的，因此水分的含量Xsw很低，一般在1%（體積百分比）左右。第十四頁，共35頁。氧含量、顆粒物在標(biāo)況下濃度計算

對于采用直接抽取法煙氣監(jiān)測系統(tǒng)，經(jīng)過制冷除濕后監(jiān)測氧量的情況，按下式進行計算。Cz=Cn/（1-Xsw）

第十五頁，共35頁。氧含量、顆粒物在標(biāo)況下濃度計算

對于安裝在煙道上的氧量分析儀，按下式計算標(biāo)況下濃度：

式中：BK——標(biāo)況下該參數(shù)含量（氧量或煙塵）SC——實時監(jiān)測是煙氣中該參數(shù)含量（氧量或煙塵）Wd——煙氣溫度Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮篜b——煙氣靜壓第十六頁，共35頁。氧含量、顆粒物在標(biāo)況下濃度計算

為得到顆粒物CEMS與參比方法數(shù)據(jù)的一致性，可按下式進行修正：式中：C’—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣中顆粒物污染物濃度，mg/m3；x—CEMS顯示的物理量；b—回歸方程斜率；a—回歸方程截距，mg/m3。當(dāng)顆粒物CEMS符合相對準(zhǔn)確度要求時，C’=x第十七頁，共35頁。氮氧化物濃度的測定與計算

對于抽取采樣法（含稀釋法和完全抽取法），如果分析儀中已經(jīng)內(nèi)置了NO2轉(zhuǎn)換器，此時，NOx濃度值即為煙氣中NO和NO2濃度的之和。按下式計算：NOx(mg/m3)=NOx(ppm)×2.054

第十八頁，共35頁。氮氧化物濃度的測定與計算

如果分析儀中沒有內(nèi)置NO2轉(zhuǎn)換器，則NOX濃度輸出即煙氣中NO濃度。此時，需要用換算系數(shù)將NO濃度值修正為NOX(設(shè)定換算系數(shù)的依據(jù)是NO2含量一般不超過NO含量5％)：

第十九頁，共35頁。氮氧化物濃度的測定與計算

①未采取脫硫措施的燃煤、燃油、燃?xì)怆娬惧仩t排放氮氧化物含量計算:NOx=NO(mg/m3)×1.53(NO2分子量與NO分子量之比)÷0.95第二十頁，共35頁。氮氧化物濃度的測定與計算

②采取脫硫措施的燃煤、燃油鍋爐排放氮氧化物含量計算：NOx=NO(mg/m3)×1.53③采取干法除塵的其他燃煤、燃油鍋爐或燃?xì)忮仩t排放氮氧化物計算：NOx=NO(mg/m3)×1.53÷0.95第二十一頁，共35頁。標(biāo)況煙氣流速、流量的計算

皮托管法、熱平衡法、超聲波法（測速儀安裝在矩形煙道或管道）、靶式流量計法按下式計算煙道或管道斷面平均流速：式中：Kv—速度場系數(shù)；—測定斷面某一固定點或測定線上的濕排氣平均流速，m/s；—測定斷面的濕排氣平均流速，m/s。第二十二頁，共35頁。標(biāo)況煙氣流速、流量的計算超聲波測速法（測速儀安裝在圓形煙道或管道）按下式計算煙道或管道斷面平均流速：式中：l—安裝在煙道或管道上兩側(cè)A（接收/發(fā)射器）與B（接受/發(fā)射器）間的距離（扣除煙道壁厚），m；α——煙道或管道中心線與AB間的距離l的夾角；tA—聲脈沖從A傳到B的時間（順氣流方向），s；tB—聲脈沖從B傳到A的時間（逆氣流方向），s。

第二十三頁，共35頁。標(biāo)況煙氣流速、流量的計算煙氣流量的計算工況下的濕煙氣流量Qs按下式計算：式中：Qs—工況下濕煙氣流量，m3/h；F—測定斷面的面積，m2。

第二十四頁，共35頁。標(biāo)況煙氣流速、流量的計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣流量Qsn按下式計算：式中：Qsn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣流量，m3/h；Ba—大氣壓力，Pa；Ps—煙氣靜壓，Pa；ts—煙氣溫度，℃；Xsw—煙氣中水分含量體積百分比，%第二十五頁，共35頁。污染物折算濃度及排放率的計算

顆粒物或氣態(tài)污染物折算排放濃度按下式計算：式中：C—折算成過量空氣系數(shù)為α?xí)r的顆粒物或氣態(tài)污染物排放濃度，mg/m3；C’—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣中氣態(tài)污染物濃度，mg/m3

α—在測點實測的過量空氣系數(shù)；αs—有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的過量空氣系數(shù)。第二十六頁，共35頁。污染物折算濃度及排放率的計算

過量空氣系數(shù)的計算：式中：—煙氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)第二十七頁，共35頁。濕度計算:濕度=(干氧-濕氧)/干氧第二十八頁，共35頁。污染物折算濃度及排放率的計算

顆粒物或氣態(tài)污染物排放率按下式計算：式中：G—顆粒物或氣態(tài)污染物排放率，kg/h

Qsn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干排煙氣量，m3/h。

第二十九頁，共35頁。污染物排放總量計算式中：Gd——煙塵或氣態(tài)污染物日排放量,t/dGhi——該天中第i小時煙塵或氣態(tài)污染物排放量,kg/hGm——煙塵或氣態(tài)污染物月排放量,t/mGdi——該月中第i天煙塵或氣態(tài)污染物排放量，t/dGy——煙塵或氣態(tài)污染物年排放量，t/aGdi——該年中第i天煙塵或氣態(tài)污染物排放量，t/d污染物折算濃度及排放率的計算

第三十頁，共35頁。數(shù)據(jù)的傳輸

電話撥號

電話撥號通訊方式是目前使用比較廣泛也是比較多的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊方式。它是利用現(xiàn)有的有線電話網(wǎng)絡(luò)，利用工業(yè)調(diào)制解調(diào)器（MODEM）作為工具，分別在中心站和子站安裝電話線路和MODEM，通過軟件撥號程序，在中心站和子站間建立載波通訊，實現(xiàn)煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。這種通訊方式安裝簡便，建設(shè)費用低，只需要普通的電話線路就可以，通訊費用適中，同普通電話費用，通訊速率一般。缺點是在不易安裝電話線的地點實現(xiàn)起來困難。第三十一頁，共35頁。數(shù)據(jù)的傳輸

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在中心站和子站處分別安裝衛(wèi)星通訊設(shè)備，利用衛(wèi)星中轉(zhuǎn)，建立子站和中心站的無線通訊網(wǎng)絡(luò)。這種通訊方式初期建設(shè)費用高，通訊費用也比較高，但是可靠性高，安全保密