火星注册-火星平台-登录首页ABB AO2040 Series采用直接抽取式采样法，测量排放烟气中的SO2、NOx及燃烧剩余氧含量（干氧）。加热过滤采样探头全不锈钢材料，内置加热陶瓷过滤器，加热温度180 ℃，能有效地除去烟气中的颗粒物，过滤效率2μm
99.9%。具有极低的维护量和长使用周期。电伴热采样管线传输样气从探头到预处理系统，材料为特氟隆，电伴热保证样气温度在130 ℃～150 ℃，以防止结露。（如图2）
系统原理：湿基直接抽取采样系统是在探头端部去除烟尘，样气保留湿气保持热态。因此样气要在传输到分析仪之间始终保持在酸露点138 ℃～160 ℃以上。由于与此衔接的红外分析仪在测定NOx的波长范围内水分对其有一定的影响，为避免在烟气湿度较大的场所下，红外分析仪会产生误差，采样系统用冷凝器除湿来减少影响。利用采样泵抽取经过防尘探头除尘和采样管线加热的湿样气，进入冷凝器除去水分，干燥后的冷烟气通过转子流量计和支管分送给分析仪。
ABB AO2040 Series Uras14分析仪采用非分散红外吸收法（NDIR）进行测量，气体污染物对红外线进行选择性吸收，其吸收强度取决于被测气体的浓度，通过对被测气体前后红外线能量的比较，从而达到测量组份含量的目的。这些气态污染物主要为双原子分子，如CO、CO2、NO、SO2、CH4气体等。单原子分子O2组份则由电化学传感器模块检测。
Uras14 NDIR模块化分析仪可选择性的测量1～4个组分，它独特的充气式光学气动检测器具有很高的灵敏度，减少了其他气体对测量值的影响，也具有很高的选择性。分析仪标定可选内置标气池，完成周期性自动标定，减少维护量和维护成本。分析仪和标气池均取得TUV机构。每一个组分都有两个量程，可以根据应用要求进行设定，量程切换比为10∶1。同时可以根据需要选择其他分析模块或其他第三方仪表，如磁氧分析模块、紫外分析模块、湿度计、流量计、尘浓度仪以及数据采集系统等。（如图3）
烟气流速计的测量方法主要有皮托管差压法、热导法、超声波法等连续或非连续监测方法。本系统采用的是皮托管压差法，由温度、压力测量系统、微控制器系统、反吹控制系统、模拟信号输出系统等部分组成。采用皮托管法测烟气流速；微控制器系统采集各种传感器检测的信号，计算出动压、静压、大气压、烟温等参数，根据公式计算出烟气流速，经D/A转换后成为标准模拟电流信号输出（4～20 mA）。
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210110－01
国家统计局2009年1～9月电力供给结构数据显示，火电占整个电力供给的80.35%。火力发电过程中会排放出巨量的二氧化硫，二氧化硫是主要的大气污染源，可加速酸雨形成，加重污染。因此，国家环保部通知，要求各火电机组必须安装二氧化硫及烟尘等污染物监测装置，并接受各地督查中心核查。这就需要一套火电厂在线监测系统对各火电机组运行状况、脱硫设备进行实时监测，该系统的运行无疑对国家节能减排具有重大意义。
火电厂烟气在线远程监控管理系统通过实时采集火电厂各项烟气数据和脱硫装置的运行数据，分析环保设施的健康水平，实现对烟气排放指标和脱硫装置运行情况的在线远程监控和分析。针对中电投下属约180台火电机组，每台机组考虑100个数据量，主要监控各电厂入口和出口CEMS数据、脱硫主要设备运行状态（包括FGD出入口烟气参数、烟气挡板状态、增压风机、GGH、循环泵运行状态以及其它参数）。
系统按数据采集、数据存储、分析应用（含GIS应用）三个步骤进行工作。首先从火电厂脱硫装置或CEMS获取烟气监测数据，通过网络和接口系统上传，存储到SCADA数据库，完成数据采集工作，从SCADA数据库将数据处理后转储到SQL SERVER数据库，同时建立GIS数据库，完成数据存储工作，在SQL SERVER数据库、GIS数据库以及SCADA提供的实时数据的支持下，实现曲线分析、工艺流程图，运行报警、统计报表、地图导航、污染扩散分析等功能，完成数据分析应用工作。
2.1 电厂无线接入网络电厂到监控中心之间如果无有线专网互联，采用CDMA/GPRS无线网方式实现互联，电厂端安装CDMA无线数传终端，数据通过CDMA/GPRS网络传输到电信信息中心，电信信息中心与烟气监控中心之间以专线连接，为保证安全，中间以防火墙进行隔离。CDMA网络采用TCP/IP协议通信，永久在线K/S，完全满足本系统连续数据采集传输的要求。
设计为1000M局域网，配置与无线、有线专网以及InterNet互联的路由器和防火墙，配置两台实时数据采集服务器，供安装监控组态软件、实时/历史数据库和应用数据库，二者互相备份，配置GIS服务器，供安装GIS平台软件，配置域名服务器，提供域名解分析服务，配置防病毒服务器，实现局域网病毒监控，配置Web应用服务器，通过Internet向终端用户烟气在线监控服务的各项功能。配置GIS和SCADA工作站终端，供系统的管理维护。
火电厂远程在线监控系统的特点是需要从多个火电厂采集烟气监控实时数据，进行集中管理，分析应用，是SCADA，GIS，关系数据库技术在.NET平台上的集成应用。SCADA完成远程数据采集和存储，为系统分析提供实时数据源，GIS和AERMOD系统完成基于地图的数据分析展示、污染扩散分析，关系数据库则二次存储SCADA的实时/历史数据，完成更高层次的分析统计。
火力发电厂一直是大气污染中的重要污染源之一，火电厂是空气中二氧化硫的主要排放源，早在20世纪70年代，一些发达国家就开始对烟气排放的二氧化硫、氮氧化物进行监测。我国在这方面还比较落后，监测系统形成的也较晚，现在由于大气污染严重，人们已经开始对环境加以关注，各火电厂的烟气排放都具有严格的标准，烟尘分析成为排放的一个主要指标。烟气连续监测系统（简称CEMS）是为烟气排放污染物连续监测而专门设计的在线系统构成
烟气连续监测系统由SO2/O2/NOX分析仪、烟尘仪、流量计、压力变送器、湿度/湿度计及数据处理单元（DAS）组成。
直接测量取样法操作简单，方便，经济性强，主要是采用差分吸收法进行测量，即把部件安装在烟道中，将一束光直接照射在烟道气体中，利用分子的吸收光谱测量若干波长上的吸收系数，根据这些波长上分子吸收系数的差来确定吸收分子的含量，具有较强的抗干扰性。但由于这种方法主要是在烟道中进行，所以仪器在如此恶劣的环境下寿命就很难维持长久，维修起来也有诸多的不便，同时差分吸收无法实现在线校准，测量精度低，难以长期连续工作。
直接抽取法是通过加热管对抽取的已除尘的烟气进行保温，保持烟气不结露，经细除尘干燥装置冷凝除湿预处理装置后再送至分析仪。直接抽取法由于存在脱水过程，对烟气中浓度较低且易溶于水的HCl、NH3、H3S等成分无法测量，因此不能用于垃圾焚烧发电厂的烟气监测中。若将高温高湿的烟气送入仪器中进行分析，则对分析仪的要求很高，整套系统价格昂贵，多应用于多成分、低浓度、易溶于水的气态污染物测量。
在线烟尘监测仪最多采用的是光学方法，其原理分浊度法测量和激光散射法测量两种。浊度法因其技术成熟性和经济性是目前国内使用较普遍的一种进行在线烟尘监测的方法，浊度法（透射法，对穿法）是指光通过含有烟尘的烟气时，光强因烟尘的吸收和散射作用而减弱，通过测定光束通过烟气前后的光强比值来定量烟尘浓度。相对于浊度法的优点来讲，其在安装时需要双端同时进行，且维修时有许多的不便，在两端还需要洁净的空气来进行保护，因此浊度法的这些缺点也是在使用中必须考虑的因素。
1.3.3 超声波法通过超声波顺着烟气流向和逆着烟气流向通过已知距离的两个点时，其传输时间不同，连续测定传输时间差可实现烟气流速的连续监测。采用超声波方法进行气体流速测量效果最好。FLOWSIC100UHA SSTi 超声波型流量计，测量过程为非接触式，具有较高的测量精度，并可以进行烟气的温度测量。两套超声波的发射器/接收器成直线安装在烟道中，与烟气流向成一定的夹角a，声波的传输时间随气体的流向变化：在与气流方向相同的方向上，传播时间Tv被缩短；在与气流方向相反方向上，传播时间Tr 被延长。声波的传输时间随气体的流向变化；气体流速计算公式为：
FLOWSIC100UHA SSTi超声波型流量计是通过测量超声波在烟气中顺流和逆流行进的时间差来 计算烟气流速，与环境温度、压力及气体的具体成分没有关系，测量精度高。而且，测量所得的是烟道横截面的平均流速，代表性很强。超声波发送器用钛制造，探头用SS316制造，耐腐蚀性很好。系统不需要进行反吹，操作简单。
湿度测量采用的是一种高温应用的湿度传感器HMP235，该系列湿度连续监测仪采用电容型传感器，湿度变化引起电容解质介电常数的变化，因而使电容量发生变化，通过测量电容就可以测量湿度。芬兰VAISALA 公司生产的HMP235A 型高温电容法湿度计，有温度校准，精度高 ，但考虑到电厂的工况稳定，烟气含水量变化不大，采用短时测量取平均值输入做湿度校准计算。这样可以防止湿度计的意外损坏，延长仪器使用寿命。
系统采用SMC-900 型数据采集系统。该采集系统是以数据采集/控制仪为基础建立的，它是以工控机为主体设计的，具有强大的硬件和软件功能。软件主要功能有：使用含氧量计算折算浓度、使用湿度计算干气浓度、使用温度，压力计算标态浓度、计算总排放量、形成实时报表、自动生成日报表，月报表，年报表、记录故障事件、故障报警、声，光、缺失数据的处理、记录校准报告、通过数据通讯终端向上位机传送数据和报表，数据处理和表格形式符合HJ/T76-2001 的规定。对气体分析系统的反吹，校准进行控制。对探头堵塞，加热输气管 温度，气体湿度进行连锁控制。显示CEMS 的流程图，帮助运行维护人员了解系统运行情形 。形成趋势图，棒图、实现无线通信等。
CEMS 烟气连续监测系统已在火力发电厂中得到广泛应用，在线监测电力生产过程中产生污染气体的固定排放源以及烟气脱硫、脱硝系统的控制和监测，有利于运行人员及时调整监控脱硫、脱硝、除尘等环保设施的运行状态，加强达标排放管理，为环保部门的监督提供了科学先进的检测手段，这对于排放点的有效监测与管理有着积极而重要的意义。
随着高速动车组时代的到来，春运火车票一票难求已经成为历史了，长途旅游、度假等活动不再是飞机的专利了， 高速列车已经越来越受到人们的认可了，所以它的安全性问题也就成了高速列车运行中的重点问题。提高动车组的烟雾监控系统是确保动车组安全运行的一个重要版块，动车组在运行过程中一旦发生火灾将会造成惨重的损失，后果不堪设想，所以动车组的消防安全一直是动车组安全的重点问题。高速列车的消防事故率比公路交通虽然低得多的，但在控制方面却有着典型的缺点。铁路是国民经济和社会发展的主要军，高速动车组目前是运送乘客的主要途径之一。由于动车组运行的范围很广，很难确定发生消防事故的地点、时间甚至周围环境，加上大部分时间动车组都是运行在人烟稀少的地带，使得施救人员很难及时赶到，另外，动车组本身的结构特点让疏散乘客、扑救烟火等工作非常困难。
（1）动车组在运行时的速度是很高的，这种情况下就会对车内的电气设备、消防机械和防火材料的要求是很高的。由于动车组的速度快、提供动力的电压高，所以电气设备的异常都很容易引起火灾。相同的条件下，与普通火车上相同的功能装置和防护条件下，动车组更容易出现故障引起火灾。
（2）动车组是是一种高新技术产品。动车组是在普通列车的基础上采用了新技术，新材料、新结构于的产品，价值十分昂贵，一旦发生火灾将会造成巨大的经济损失。
（3）动车组运行时速度会达到200km/h以上，由空气动力学知道，高速运行的物体周围就会产生气流运动，根据科学实验知道，当动车组以时速200公里行驶时，在轨道面以上0.814米、距离动车组1.75米处的空气将会达到17m/s的运动速度。上述的气流运动很容易让车内人员因失去平衡发生安全事故，也会使得车上的设备倒塌从而导致意外事故引起火灾，这种气流还可以使邻近的火种充分燃烧。
在20世纪中期，1941年的离子式感烟探测器正式问世，从而使烟雾探测技术进入到了一个新的时代，感烟探测器就此进入了人们的视野，这使得感热烟雾探测器开始走下坡路。然而，由于离子式感烟探测器内安放有具有放射性元素的媚-241，因此，在制造加工、物流运输过程中以及损坏弃置等方面都会对人体造成危害。由于离子式感烟探测器不环保、抗干扰能力差并且误报率高等不足问题，因此，在上个世纪70年代末，光电感烟探测器开始出现。这个阶段的烟雾监控系统几乎都是多线年代末，总线制烟雾监控系统发展十分迅速，传统的多线制改成为两线制系统，这就是俗称的总线制系统，这可以节省大量的布线成本，但这种改变后的两线制系统最大缺点是难以调试，抗干扰能力很差。
上个世纪80年代以来，依靠模拟寻址技术，烟雾探测技术进入到了另一个阶段即智能阶段。早期的系统多是模拟量方式，烟雾探测器实际上只是一个普通的传感器，只是将采集的模拟量信号传送给控制器，分析判断是否有烟雾的工作是由控制器完成的，这就大大提高了系统的可靠性。但是它只能是单向的智能控制，只有其中的控制器具有一定的智能功能而探测器是不具有智能功能的。
将模糊控制和神经网络控制这两种智能控制技术与烟雾探测技术相结合之后，使得烟雾探测技术真真正正地进入到了智能阶段。智能系统有很强的适应能力、学习能力、容错能力和并行处理能力，接近人类的神经思维。另外，它也是一种分布式控制系统，控制面板和探测器都具有智能化的功能，从而提高了整个系统的响应速度，误报率几乎为零，运行能力也有了很大的提高。
目前，烟雾探测器的分类很多，通常我们研究的探测器是按照其工作原理来划分的，包括复合型烟雾探测器、可燃气体探测仪、感热探测器、感光探测器以及感烟式探测器等。所有这些烟雾探测器中，市场上最常见的当属感烟式探测器。国外也是一直致力于烟雾探测器的研究工作，按照工作原理，国外的探测器主要分为光纤感温探测技术、气体检测技术、静电检测技术和复合式检测技术等。
烟雾监控从出现到现在经历了已经有160多年的历史了，而传统的烟雾监控系统都是通过有线进行传输数据的，这种有线监控系统适合于工程项目还在处于设计建设时期就要进行安装，一旦工程项目建成以后，新增安装的有线烟雾监控系统的布线就会破坏了建筑物，并且还存在系统装卸不方便等一系列问题。而无线传输的烟雾监控系统正好有效地避免了这些问题，它不仅具有装卸灵活、使用方便、很容易实现网络化、扩展功能强等这些特点外，并且对建筑物的表面不会造成毁坏，所以现已经广泛应用于各行各业。目前，用于烟雾监控系统常用的无线传输的技术有ZigBee技术、ISM射频技术、蓝牙技术等等。
目前市场上广泛应用的烟雾探测器往往只能够发现初期的火情，还不能完全达到让人们及时地发现火灾的隐患。国外现在已经开发出一种新技术，它通过主动空气采样技术，采用吸气式烟雾探测器对环境中的气体进行采样，这种探测器的灵敏度比传统的烟雾探测监控系统高了将近1000倍，并且融合了模糊神经网络技术，通过计算机计算、分析能极早地探测到环境中的物体通过加热而分解出来分解颗粒的浓度，能够在火灾发生前就启动报警系统装置。
ZigBee技术是当今世界发展最快，最具市场前景的十大新技术之一。基于ZigBee动车烟雾监控系统是在长春轨道客车股份有限公司的产品基础上设计的，该系统将ZigBee技术与当前动车应用的感烟探头相结合，利用TI（德克萨斯仪器）公司的CC2430芯片与LM2576单片机构成的可以实现无线传输的控制系统。尽管CC2430自身带有51的处理器，但是为了更好更快地处理信号，烟雾监控选用了PIC系列的PIC16F630单片机作为微处理器。烟雾监控单元通过无线接收由烟雾探测器发送的信号，并对信号做出相应的处理。通过烟雾监控单元的电路对接收的信号做出响应，如报警、显示等，其中无线ZigBee的传输是通过串口实现的。该系统将系统抗干扰措施分为两种，分别是硬件抗干扰措施盒软件抗干扰措施，从这两个方面来抑制外界信号对系统的干扰。硬件抗干扰措施主要是从电路设计，PCB布局、布线，增加屏蔽材料等方面入手；软件抗干扰措施是通过单片机软件来处理抗干扰的措施，主要从数字滤波、软件防抖、看门狗定时器等方面实现抗干扰。具体介绍如下：
动车组的网络控制系统按级别主要分为列车级、车辆级及设备级三个不同的层次，系统的工作就是第三层次的设备级，通过网关与车辆总线连接，进行数据交换。烟雾监控单元与列车控制与监测系统以总线的方式连接，烟雾探测器把实时监测到的信息以数据帧的形式传递给烟雾报警系统区域控制器，区域控制器通过参数的运算，判断是否有烟雾发生，如果产生报警，则其通过自身的终端显示模块（声光报警、液晶显示系统等）发出报警信息，并且通过通信网关向列车控制与监测系统（TCMS）及车辆总线（MVB）发送报警信息。
系统是对动车组内的各个死角进行监控，同时每个乘务员室的监控情况通过通信网关向列车控制与监测系统（TCMS）及车辆总线（MVB）发送信息，由列车控制与监测系统集中管理。所以设计采用的是分布式控制方式。系统设计时假设每节车厢是由四个探测器和一个烟雾监测控制单元组成节点烟雾监控系统，探测器采用感烟与感温相结合的复式探测技术，分布在卫生、车厢和走廊等动车组的关键地点。烟雾监控单元通常安装在乘务员室边的操作面板上，方便工作人员能及时处理烟雾报警。下面重点介绍组成系统的各个模块进行硬件设计和实现，主要包括传感器模块、电源、数据处理模块、ZigBee 通信模块、无线传感网、蜂鸣器、LCD、LED模块。如图3.3所示。
ZigBee技术在动车上应用目前不是很多但是这项技术在2004年，就被列为当今世界发展最快，最具市场前景的十大新技术之一，该系统的设计旨在替代现有动车上的烟雾报警控制器，并在原有系统之上进行改进，实现国产化，所以在设计上与现有的动车组用的烟雾报警控制器完全兼容，在技术要求上要能够超过达到现有的系统标准。经测试，该烟雾监控系统实现以下功能：
随着科学技术和全球经济的迅猛发展，环境污染和生态破坏日趋严重，大气质量正在不断的恶化。当今危害环境和人类身体健康的3种主要污染物是：酸雨、城市空气污染、工业排放的有毒气、液体。火力发电厂也是高排放的工厂，为了保证清洁的空气质量，早在1969年美国就通过了《大气污染防治法》，此项法律在当时环境保护上具有很大的进步意义。随着时代的发展，我国也逐渐认识到环境在人类生活和经济发展中的重要地位，《中华人民共和国大气污染防治法》已于2000年9月1日起施行。
本工程为国外火力发电厂EPC项目，发电厂规划装机容量为4×600MW燃煤发电机组，分两期建设，本期工程拟建设2×600MW亚临界凝汽式燃煤发电机组，同步安装建设烟气脱硫装置。为了保证清洁的空气质量，控制和减少环境污染，同期设计大气环境污染监测系统（CEMS）装备对本厂的排放进行检测和控制。
CEMS 系统是由气态污染物监测子系统、烟尘监测子系统、烟气排放参数监测子系统、系统控制及数据采集处理、数据传输子系统组成。通过采样测定烟气中的污染物浓度、排放量，并按标准要求记录。同时，提供对外接口功能，通过硬接线把相关的参数接入单元机组DCS系统；向环保局经过通讯接口定时传输数据；能够接受来自全厂时钟系统的校时信号。
全套系统由烟尘排放监测子系统、气态污染物监测子系统、辅助参数监测子系统及数据采集处理、通讯功能子系统组成。该系统功能完善，性能稳定。符合国家保总局的HJ/T 75―2001《火电厂烟气排放连续监测技术规范》和HJ/T 76―2001《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》等标准要求。
气态污染物（SO2、NO、CO、O2）连续监测子系统的气体取样、气体预处理单元及探头反吹单元都由PLC程序控制完成，实现了测量、反吹、排水等功能的连续自动、手动运行。测量、反吹、排水各功能状态，触发各自相应的按键进入各相关功能状态运行。整个气态污染物连续监测子系统的取样单元、探头反吹单元及气体预处理单元的控制都有PLC控制，其测量、反吹、排水的功能实现了自动或手动的操作连续运行。
取样探头吹扫采用目前国际上先进的内、外脉冲式振动吹扫技术。整个反吹装置（带反吹柜）靠近取样探头现场安装。内装：a、压缩空气过滤器，以除去压缩空气中的油、水、粉尘；b、压缩空气储气罐，以确保反吹时有足够的压力和流量，反吹效果极好；c、压缩空气分配单元，完成对取样探头的内、外脉冲式振动吹扫，确保不堵塞；d、反吹气压力低报警压力表，并输出报警信号。反吹管道与取样管道完全独立，便于安装与维护。
对于气体分析仪及系统，取样预处理在整个系统中占据相当重要的作用，任何的气体分析仪器都要求在气体进入分析仪传感器之前都应该除尘、除油、除水等，同时，还要求除尘、除水、除油的过程中待测气体组份不被改变。因此，取样预处理技术在气体在线连续分析系统中的作用就显得相当重要，其预处理技术的好坏，直接影响到监测的准确性、可靠性、分析仪的使用寿命等。
PS6400烟气连续监测系统的取样预处理系统采用了多级过滤（采样探头内复合膜过滤器、金属过滤器、膜式过滤器）；取样探头加热、取样管路伴热保温；瞬间冷凝除水等技术，先进的完全取样预处理技术；40来年3000多项成套工程项目的专业经验；针对每一个项目的专业化技术方案、配置与设计选型；使分析仪在各个工程应用的最佳途径；取样预处理系统中同时具有流量状态、除湿状态、反吹压力状态、探头堵塞等自诊断功能；同时，为用户提供全方位的技术支持和服务。从而，保证了系统在现场长期、稳定、准确的运行，满足用户的不同现场条件需求。
数据采集和处理系统根据国家环保行业标准HJ/T75、76-2001要求具备折算浓度和排放量的计算，并产生浓度和排放量的各种报表。即小时均值日报表、日均值月报表、月均值年报表等；能自动进行相关规定的数据处理后生成NOX、SO2、CO和烟尘浓度的小时、日、月、季、年平均值和最大值、最小值、排放量；能自动生成烟气流量的小时、日、月、季、年平均值及烟气流量的最大值、最小值和烟气流量日、月、季、年的总量；能显示烟气温度、湿度、含氧量的小时、日、月、季、年平均值和最大值、最小值。同时具备监测参数的历史曲线；监测浓度、自诊断等报警参数的设置及报警状态显示。
PT1系列皮托管流速仪主要由“X”型皮托管检测头取压管保护套管差压变送器反吹控制阀等部件构成。测量时将皮托管流速计探头插入管路中，并使全压和背压探头中心轴线处于过流断面中心且与流线方向一致，全压探头测孔正面应对来流，检测流体总压，并将其传递给差压变送器；同时背压探头测孔拾取节流静压也将其传递给变送器，变送器读取动静压差值并将其转换成相应的流速比例电流（4～20mA）传送给显示仪表或计算机进行数据处理。皮托管内外表面均做了特殊处理，可有效避免烟气腐蚀并减少粉尘粘附。电磁阀主要用于脏污气体（如锅炉排放的烟气）测量时的系统反吹：当探头检测孔粘附积淀灰尘污物时，电磁阀定时或按预定程序开启，将压缩空气同时接入两个取压管进行吹除作业；正常测量时电磁阀则处于关断状态。标准（4～20mA）流速比例电流输出。
火情隐患突发性强，由于传统的火情监控体系无法准确定位燃火点，因此消防员并没有完善的灭火方案，常常主观猜测着火点位置[1?4]。据不完全统计：在以往的火情案例中，由于无法有效确定着火点导致扑灭不及时的占80%以上。并且现有的火情监控体系无法准确定位燃火点，预测精度低下，人流量较多的场所火情隐患尤其严重。因此，寻求一种有效的火情定位方法，对于确保人民群众的生命和财产具有重要意义[5?6]。现有的火情定位方法都存在一定缺陷，文献[7]提出了利用总线制的感烟探测器预测火情的方式，将探测到的异常火情信号进行统一报警，但这种方式只能单方面进行烟雾探测，无法对火情中的其他异常因素进行检测，预测效果不理想。文献[8]提出了分散线制的电气火情探测器，通过检测用电器的用电安全对火情隐患进行预警，但这种方法结构单一，实用性低。为了解决上述问题，本文提出了基于无线传感网络的火情定位方法，该火情定位方法由火情探测器、监控端和无线 基于无线传感器网络火情定位系统
首先，系统利用火情探测器中的电子鼻进行火情预报，电子鼻是一种模拟动物嗅觉器官开发出的高科技产品，该产品可以有效防止火情定位误差的发生，能够辨识火情类别，使得系统能够在火情发生前便完成分类并通信；其次，系统配置了火情无线通信系统，其发送系统使用了一种短距离、低功耗的ZigBee无线通信手段，以缩减系统运营成本、完成火情的有效定位。无线通信系统通过ZigBee无线通信手段将火情探测器的输出信号传递到监控端进行分析，实现火情预警。
图4为阵列传感器模块电路图，数字1代表电路接地端；数字2代表传感器检测到的气体；数字3代表电源；数字4代表开关输出；SW代表传感器加热信号。图4中气象传感器的类型有：CO气象传感器、CO2气象传感器以及有机气体气象传感器。这些气象传感器能够辨识出所有火灾中易产生的气体物质，并可对这些气体进行有效分类。
图6是数据增减模块和电路开关输出模块的信号接点电路图，由图6可知，传感器数据由M3接口输入，调控R1～R4的电阻值可控制气体信号的电压变化。Q1和Q2是气象传感器的两个开关。输入脉冲管控着气体信号的加热频率和和读取频率。若图6中的温度开关输出高于1.25 V，则需进行信号的调整管控；输出低于1.25 V时，将M3接口的输出值集合到M2接口，经由一系列调整后接入P1接口，交由ZigBee无线通信体系进行管控。
采用的CC2530芯片是基于2.4 GHz IEEE 802.15.4，ZigBee 以及RF4CE研发的片上系统，可满足各类ZigBee无线通信体系设施的网络节点要求。该芯片提供了无线电频率前端、内存以及数据管控设备，采用8位单片微型计算机、128 KB随机存取存储器的可编程只读存储器、模拟数字转换器、看门狗定时器、给电回位电路和21种芯片的输入输出管脚。CC2530芯片运用6 mm ×6 mm的QFN40封装。CC2530芯片可以用低成本建设功能完善的无线传感网络节点，即可通过较少的零件便可以完成火情信息的输入和输出。
ZigBee无线通信模块、串口转接电路和主机构成了监控端的硬件模块，如图8所示。利用ZigBee通信模块完成无线传感网络的管控与数据的收发。因为CC2530芯片串口M2和M3为非反向电压，故应转换电压后再开始连通主机串口，进而收集ZigBee通信模块中的数据，完成人机互动。把CC2530芯片接于转接电路中的M2和M3延伸面板串口，同主机中的计算机相连，完成串口通信。
火情定位系统根据获取到的温湿度值能够合理推测火情隐患是否存在。系统中的PT100温湿度传感器借助于串行线输出温湿度数值。因SHT11串口不满足[I2C]总线应经由输入/输出端口进行SHT11仿真传输时序。系统的温湿度传感器PT100对SHT11串口进行管控。设计的温湿度采集流程图，如图9所示。
实验在标准火情燃烧试验室进行，火源设在燃烧室地面中心处，火情探测器部署在以顶棚中心为圆心、半径为3 m的圆环上，详细的部署图如图13所示。燃烧试验室的顶棚表面部署6个无线探测器节点，试验室中部署基站，通过对比2号光电感烟探测器和4号光电感烟探测器，完成烟雾数据的检测，采用热电偶数据检测温度数据，验证本文提出的基于无线传感器网络的火情定位方法的准确性。
采用本文提出的基于无线传感器网络的火情定位方法探测光电感烟结果如图14所示，曲线是光电传感器输出值，曲线是本文方法节点上的烟雾传感器输出值。将实验结果代入实际生活中进行分析比对后发现，二者的数值几乎无差异，且实验中的烟雾量可以被传感器准确捕捉，实现无线传感器对火情的有效定位。说明本文提出的基于无线传感器网络火情定位方法是有效的。
本文方法的温度监控结果如图15所示，S1与S2是温度传感器输出值，由图15可知，烟雾暴露在空气中一定时间后会自动消散，而随时间增长温度传感器感应到的温度值渐渐提高。实验中节点温湿度变化趋势曲线所示，实验室内的实际温湿度并不恒定，且探测器感应到的温湿度数值也与其安装地点有关。虽影响因素较多，但本文方法检测到的温度增减区间相差不大，如表1所示。
本文提出基于无线传感器网络火情定位方法，该火情定位方法由火情探测器、监控端和无线通信系统构成，采用火情探测器中的温度传感器和气象传感器获取火情数据，利用ZigBee无线传感网络将火情数据反馈给监控端，完成火情检测。实验结果表明，所提方法能够准确检测到温度、湿度、烟雾信息，实现火情的准确定位。
作为我国的一项重要的基本国策，环境保护日益受到人们的重视，而空气质量是人民普遍关注的焦点。锅炉烟气烟尘是影响我国大气环境质量的主要因素，加强对锅炉烟气烟尘的检测分析，准确及时可靠地对其进行监测具有非常重要的意义。锅炉烟尘烟气监测的影响因素较多，为了提供和保证准确可靠的监测结果，在每个环节对监测的进行质量控制是十分必要的。
烟气在宽敞直的管道里流动平稳，所携带烟尘呈一定的规律均匀分布，但是遇到阀门、弯头，烟道断面急剧变化时，烟气流易形成涡流、滴流等，烟气所携带的尘粒同样呈无规则运动。
为在烟尘监测中取得有代表性的样品，锅炉烟尘监测点位应尽量设置在烟道的垂直管段，尽量避开弯头，阀门和管道断面急剧变化的部位。在有管道变径的烟道监测断面应设置在距管道下游方向大于6倍直径处或距变径部位上游大于3倍管道直径处。在圆形管道断上设点，应将圆形面积分成若干圆环，在各分环中心线上设置采样点。矩形烟道的监测断面应将断面分成若干矩形小块，每小块面积应小于0.1平方米，在各小块对角线中心点设采样点。
用在进行锅炉烟尘监测时，锅炉负荷的控制是相当重要的，锅炉烟尘排放浓度与锅炉负荷紧密相关。监测时锅炉达不到额定负荷燃煤量，排尘量就减少，监测结果偏低，造成不污染的假象。若对锅炉负荷不加以控制，进行锅炉监测时有的司炉工害怕锅炉烟尘超标就控制锅炉低负荷运行；或不加煤锅炉蒸气不外送，或不让炉排走动；或加大二次风稀释排尘浓度；甚至于炉淹等等，人为地改变祸炉燃烧和出力状况，改变了锅炉排尘浓度，如此监测结果远远脱离了锅炉真实排尘浓度。据统计，当锅炉负荷为60%时，烟尘排放浓度仅为额定负荷时的30%。因此，监测时对锅炉负荷控制非常必要，对锅炉运行负荷的控制可从以下几个方面着手。
锅炉烟尘监测时控制动态数据的仪器仪表如加瞬时流量计，测氧仪，倾斜微压计，表头压力、温度、调压变压器等仪器的操作应做到眼快，手快密切跟踪，随烟气流量的变化而随时调整，以达到等速采样的目的。测定时若烟道无漏风处，锅炉除尘器前后烟气流量误差应控制在15%以内，误差大于15%时应重新测定。控制型仪器仪表的读数与记录应及时准确。
随着环保要求的不断推进，国家对于燃煤电厂脱硫脱硝要求监管更加严格。长期以来在SCR运行期间，运行人员按照规程对氨逃逸进行监视调整，但是受限于SCR脱硝系统氨逃逸检测仪表测量准确度不够，以及和反应器入口喷氨电动T开度关系不线性，再者数值或者就一直为直线等等原因，机组的氨逃逸监测系统无法正常投运，因此为了更好的控制氨逃逸，对氨逃逸检测系统的测量准确度提出了更迫切的要求。
氨逃逸过量将腐蚀催化剂模块，造成催化剂失活（即失效）和堵塞，大大缩短催化剂寿命；逃逸的氨气，会与烟气中的SO3生成硫酸氨盐（具有腐蚀性和粘结性）并在脱硝装置反应器下游的设备及管路上附着，造成淤积不畅、腐蚀及压力降低等危害。还同时会腐蚀放置催化剂的支撑体。通过查阅有关研究资料：当氨逃逸量为2ppm左右时，空气预热器经过半年运行后其运行阻力会上升30%左右；当氨逃逸量升至3ppm左右时，空气预热器经过半年运行后其运行阻力会上升50%左右，在实际运行过程中，脱硝系统被喷入的氨一般均高于理论值，虽然脱硝效率随着氨逃逸量的增加而提高但也会造成原料的浪费。这样既降低相关设备使用寿命同时增加了运维成本。
就目前来讲，对使用SCR脱硝系统的发电企业而言，通过最小的氨逃逸保证NOx的达标排放是一个十分重要的任务。大多数燃煤火电企业在脱硝系统低效率运行时，氨逃逸率近乎为零，但此时任然存在着一定的氨逃逸；尤其是伴随催化剂的活性下降以及尾部烟道中NOx浓度分布不一等问题的存在，都会使得氨逃逸量的逐渐增加；伴随着环保对NOx排放标准的越来越严格，要求脱硝效率不断提升也无法避免造成氨逃逸量的增大，以此氨逃逸检测的准确性显得尤其重要。
此类方式的测量原理是激光二极管发射特定的单色光，可以避开不同气体吸收光谱的交叉干扰。激光二极管的温度随着自身工作电流的增加或环境温度的变化而发生变化，使其波长输出发生变化。通过激光二极管温度控制器的扫描，可以得到与气体吸收光谱一致的激光光谱。通过测量数据的处理，可以计算出被测气体的浓度。
存在的问题：测量仪器直接安装在就地并插入烟道实施检测，由于其光反射部件处于300℃到400℃的高温烟尘环境下，其检测探头端部的反射部件需要4到6个月就要更换，且更换部件费用相对较高，同时由于部分配件由于需要从原厂采购，维修保养周期相对较长成本相对较高。另外在烟气中的二氧化硫和水蒸气含量也直接影响测量装置的准确性，使得部分时段测量数据存在误差。锅炉烟道的直径一般为7-9米，烟气中含有大量的灰尘，通常在22g/m3左右，灰尘对近红外激光产生发射、漫射和吸收效应，发出的激光到达接收部件时，光的强度几乎衰减殆尽，以此检测不到氨逃逸准确数值。由于安装位置发生偏移时，维护人员不具备拆卸校准能力，使得数据跳变或者无读数，同时无法进行校准。
高温抽取式激光光谱氨逃逸分析仪采用的是检测发射激光所穿过标准气室中一条直线上的浓度平均值，标准气室中的检测样气是通过加热（一般为250℃）预处理后，经过高温取样泵抽取到标准气室里，通过这样的形式是的样气中的氨浓度更贴近脱硝系统烟道中氨气体的真实浓度。激光光盘氨逃逸分析仪采用的光发射端和光接收端安装在标准气室的两边。通过光发射端发出的激光束穿过标准气室被另一边的光接收端接收，在接收端通过对检测到的光信号进行分析，然后通过光电转换器，将分析结果通过电缆传输至发送端的PDA，从而得出所测气体的浓度转换为4至20mA电流信号送至PLC，最终到达DCS进行监视。
高温抽取式激光光谱氨逃逸分析仪的检测装置安装环境好，同时检测脱硝烟道出口的氨逃逸值与NOx成反比例关系，与机组脱硝效率和喷氨量成正比，测量的延时极小。同时采取了样气抽取后的全程伴热，使得待测量的烟气在进入高温标准测量气室之前品质不发生变化，进一步的确保了检测仪表的准确性，因此可作为控制喷氨量的调整参考。
测量仪表选型建议相比较以上两种方式，在前期燃煤火电企业大多采用的是烟道直接安装式检测，但高温抽取式监测也在电力行业和其他涉及气体检测的行业领域开始广泛应用。采用后者的关键就是相关的样气通过预处理保证了样气品质稳定，由于取样位置可以根据现场实际采取多种形式更具有代表性。对于维护人员而言，当需要进行标定或者验证时可以非常方便的通入标准气体。由于直接安装式测量产品多为进口，配件及维护成本仍然较高。因此采用高温抽取式监测仪表更适合现场有关要求。
基建安装时期采用的是烟道直接安装式检测，在烟道上以对角方式安装，随着运行时间的推移，受到烟道壁震动、掺烧劣质煤等因素影响，检测数据经常出现跳表、偏底等测量不稳定的情况，不能满足正常生产需要。2016年超低排放改造期间在#3炉B侧安装了一台高温抽取式激光光谱氨逃逸在线监测仪，在机组启动后对比B两种氨逃逸监测仪测量的氨逃逸值，直接安装式监测到的氨逃逸数值有跳变现象，测量存在不稳定现象；高温抽取式氨逃逸在线监测设备测的氨逃逸值较为稳定，数据无跳变，能符合现场要求。同时经过三个多月的使用，相较于烟道直接安装式测量准确性没办法进行效验，改造后可随时通入标气进行效验。之前由于烟尘过大影响率，经过改造后样气通过预处理装置使得准确性大大提高。之前发送与接收装置经常出现偏移无法对齐时需要进行调整维护，且现场位置不易调整，工作量大，改造后现场除了定期对有关滤芯及透光率进行检查更换外，没有进行其他维护工作，大大降低了运行及维护成本。
沥青烟一种含有大量多环芳烃以及少量氧、氮硫的杂环混合物, 通常以气溶胶形式存在于空气之中, 具有可燃性,对人的健康危害很大[1]。但环境中沥青烟的监测尚无正式方法[2] 。环境空气或污染源中浓度较低的沥青烟通常采用以环己烷作为吸收液的紫外分光光度法[3]，但纯度较低、透过率较差的环己烷以及不适合的波长都会对沥青烟的测定产生较大的影响。因此，需对紫外分光光度计进行校准、对环己烷及沥青烟标准溶液进行波长扫描，从而选择出最优试剂及条件。
将采集有沥青烟的滤筒放入锥形瓶中，加入90ml环己烷，将滤筒捣碎，浸取24h，或用索氏提取器提取8h，再用K-D浓缩器浓缩至数毫升，用玻璃纤维滤膜抽滤，将滤液定量转移到已衡重的瓷坩埚中，在水浴上加热蒸发至干，并在80℃烘箱内烘1h，放入干燥器冷却30min，称量，直至恒重。坩埚重量前后之差即为沥青烟的重量。
用环己烷将瓷坩埚中的沥青烟溶解并定量移入200ml容量瓶中，用环己烷稀释至标线，计算其含量。再用环己烷将此溶液稀释成每毫升含10.0ug沥青烟的标准溶液。
以不放入比色皿或放入环己烷空白的方式对紫外分光光度计进行校准。不放入比色皿校准出的基线，可用于环己烷溶剂和沥青烟标准溶液的波长扫描；放入环己烷空白的方式进行的基线校准，只可用于沥青烟标准溶液的波长扫描。前后两种方式做出的沥青烟波长扫描，后者扣除了环己烷空白，即A-A0，而前者没有，即为A。
选用10mm石英比色皿，在波长300-190nm范围内，以0.2nm为间隔进行波长及透过率扫描，选择扫描曲线较平滑，且透过率T%大于90%，吸光度小于0.10[3]的环己烷试剂及其波长范围，图1、图2为三个厂商的环己烷波长、透过率扫描对比图，由图可见，同等条件下，厂家3的环己烷扫描曲线nm透过率符合要求（＞90%）。
确保电厂脱硫设备的可靠稳定运行是落实《中华人民共和国环境保护法》，废气排放达标，目标为保护和改善环境，防治污染和其他公害，保障员工健康，也是电厂“安全、可靠、经济、清洁”运行的具体措施。CFB锅炉作为一种新型环保设备，具有对燃料适应性特别好、燃料的着火条件优越、热强度大、脱硫效果好、给煤点数量少、燃烧效率高、气体污染物排放低、负荷调节范围大等优点。目前大部分火力发电厂设计上基本采用CFB锅炉。在投产初期，石灰石系统因为存在较多问题影响环保指标，电厂已对原石灰石投加系统进行了改造，由螺旋给料机改造为旋转给料阀，系统运行可靠性大为提高，但仍因存在其它问题导致SO2排放时有超标。下面就影响电厂CFB锅炉运行过程中SO2超标的原因及控制措施进行探讨。
此外，运行中为满足用户的用电负荷需求，电厂汽轮机抽汽设置在“压力控制”模式下，CFB锅炉负荷将随外界汽电负荷的波动而波动。在调节负荷过程中须增减锅炉给煤量，床温便会随之变化。床温波动对脱硫效果影响较大，CFB锅炉的脱硫效率最佳温度在850℃左右，但同时又要考虑到飞灰可燃物及锅炉效率，实际床温应控制在885-890℃左右。实际运行中，锅炉床温在此温度范围内即使波动几度，烟气中的SO2浓度也会大幅上升。
电厂石灰石投加系统设备主要由石灰石粉库、输送泵、出料阀、输送管、切换阀、炉前石灰石粉仓、旋转给料阀、石灰石风机等设备组成。在运行过程中，石灰石物料是由0.7MPa压缩空气输送至炉前石灰石粉仓。石灰石输送泵、输送管长期处在被石灰石粉冲刷的工作环境下。因此，运行中出现了石灰石输送泵内部空气管线脱落、管道金属膨胀节及管道弯头等处被磨穿导致石灰石系统被迫停运检修。炉前石灰石粉仓一旦出现断粉，锅炉烟气SO2浓度就会超标。
此外，由于石灰石粉内部存在杂物以及颗粒过大也会造成石灰石给料阀卡跳或石灰石粉仓搭桥下粉不畅，均会导致烟气中SO2浓度超标。在卡跳的石灰石给料机里，检修人员曾清理出焊条、螺栓、钢筋、铁丝等杂物。
电厂动力站在投产初期采用的烟气在线分析系统（CEMS）是“一拖三”模式，一套分析仪轮换测量三台锅炉中的一台锅炉烟气，每台锅炉每小时只轮到一次，测量时间为25分钟，在这25分钟之内其余两台锅炉的烟气无法实时监测，不能给运行人员提供准确参考。另外，原系统采样点选择不合理，例如：2#炉烟气采样点在联通烟道上，取到的是2#炉和3#炉的混合烟气。
电厂主蒸汽系统为母管制，机组采用定压运行，机炉协调控制系统未投用。稳定床温是有效控制SO2排放超标的关键，而负荷波动是影响床温的主要因素。为了消除此因素，电厂工程技术人员对锅炉运行方式进行调整，即：规定其中一台锅炉为调整炉，其余锅炉为非调整炉，带固定负荷运行。同时为保证CFB锅炉的长周期运行，以十天为一周期，十天后轮换至下一台锅炉为调整炉。调整炉负责短时、小幅调整汽负荷，非调整炉只有在外界汽电负荷大幅波动时才参与调整。另外，要求调整炉在加负荷前增加石灰石投给量，控制烟气SO2浓度保持在较低水平。
定期检查、更换压缩空气管线、耐磨弯头和金属膨胀节等处；选用符合石灰石物料特性的出料阀，避免阀门卡涩，提高石灰石系统设备的运行周期，将石灰石系统设备由被迫消缺向主动预防性消缺转变。同时，不断总结故障原因，提高检修质量，缩短检修时间。做好石灰石输送系统和炉前石灰石粉仓检修时的现场监督，确保检修过程中无杂物进入输送系统。
环境监测为制定科学严格的排放提供了重要保障。测定环境空气中SO2的方法分为甲醛缓冲溶液吸收―盐酸副玫瑰苯胺分光光度法和四氯汞钾溶液吸收―盐酸副玫瑰苯胺分光光度法。按照国家环境保护总局监测规范的要求，电厂制定了《环境在线监测及环保设施管理规定》，落实对烟气在线分析系统（CEMS）进行日常巡检、维护保养、定期校准和校验等责任和设备异常处理程序，确保烟气在线分析系统设备完好、可靠和数据准确。
采用新的烟气在线分析系统（CEMS）数据实时性大为提高。新的烟气在线分析系统（CEMS）系统采用“一拖一”模式，每台锅炉对应一套分析仪测量锅炉烟气，且测量数据直接传送至锅炉DCS监控画面，数据实时性、可靠性大为提高。新系统重新选取采样点，将取样点布置在每台锅炉引风机的烟气出口处（联通烟道之前），保证测量数据真实反应被测炉烟气的各项指标。
此外，还对炉前石灰石粉仓流化风系统和煤仓氮气炮用氮气系统进行了改造。原石灰石粉仓流化用压缩空气与煤仓空气炮用压缩空气为同一来源，因原煤仓在使用空气炮过程中存在煤仓自燃的风险，所有一直未投用。经过改造后的石灰石粉仓流化用压缩空气与煤仓空气炮用压缩空气汽源相互分离，石灰石粉仓流化风能够长期可靠投用，粉仓搭桥出现断粉的问题已经消除。
及相关文献①中的试验数据可知，当床层高度为1m，流化速度为2.5m/s，床温为825℃时，随着Ca/S摩尔比的增加，脱硫效率增加，Ca的利用率降低。Ca/S摩尔比为3～5时，脱硫效率为75%～90%，Ca的利用率为20%～18%。而电厂石灰石日耗量150吨以内，CaCO3纯度95%，日耗煤量：5000吨，硫分：0.7%，依此计算，在保证达标排放的前提下我厂实际最大Ca/S摩尔比≈3.25。
根据相关文献②可知，石灰石粒径大于一定值之后，随着粒径的加大，石灰石的比表面积减小，导致反应性降低，脱硫效率下降。但是粒径若大于某一更高值时，粒子在燃烧室内的停留时间加长，它对脱硫的作用大于反应性减小的作用，所以脱硫效率又提高。然而粒径倘若大于某一临界尺寸时，脱硫效率达到最大值之后，由于反应孔道被CaSO4堵塞，脱硫效率又随着尺寸的加大而降低。
图2 执行措施后的#1炉烟气SO2浓度曲线可以看出，执行规定后的#1炉在10天里没有出现SO2超标（指标：SO2400J/m3），超标次数大幅下降。经过各部门、装置相关人员全年的不懈努力，电厂CFB锅炉烟气SO2排放超标的现象大幅减少，电厂动力站2014年全年SO2减排约21943吨，同时石灰石日耗量也由以前的300吨降至目前的250吨以下。
以上是我在电厂实习期间，与工程技术人员一起对CFB锅炉控制SO2排放超标准所遇到的一些问题和控制措施，主要是电厂领导和管理人员做了大量工作，我主要是把所学的对空气污染监测技术和方法融入到其中，为CFB锅炉的安全、可靠、清洁运行提供了一定的参考。修订后的《环保法》强化了企业污染防治责任，加大了对环境违法行为的法律制裁；国家建立、健全了环境监测制度，加强对环境监测的管理，建立环境与健康监测、开展环境质量对公众健康影响的研究；国家支持企业优先使用清洁能源，采用先进工艺、设备把污染物排放量降到最低。做为一名学环境工程的大学生能把自己所学的专业知识在实践中得以运用，为环境保护作工作一点贡献，也是我责任使然。
