Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS

Назначение

Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS (далее - система CEMS) предназначена для непрерывного определения содержания загрязняющих веществ в отработанных газах дымовых труб котельной установки Яйвинской ГРЭС. Определяемыми компонентами являются NO, NO2, CO, CO2, CH4 и О2.

Описание

Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS является стационарной полностью автоматической системой непрерывного действия.

Способ отбора пробы - принудительный, с помощью собственного побудителя расхода.

Пробы газа непрерывно отбираются двумя подогреваемыми до 150 °С зондами, расположенными в дымовой трубе. Анализируемый газ из зондов поступает по подогреваемым до 120 °С каналам, проложенным с постоянным уклоном в сторону шкафа с измерительным оборудованием.

Система отбора пробы обеспечивает очистку пробы от механических примесей, удаление паров воды для каналов измерения NO, NO2, СО, СО2, и О2, подачу пробы в канал измерения NOx СО, СО2, и О2 без конденсации паров воды («сухие» измерения). Отдельная пробоотборная система обеспечивает подачу пробы в канал измерения CH4 при температуре 120 °С («влажные» измерения).

Газоанализаторы и блоки управления и обработки информации размещаются в шкафу. Шкаф имеет дверь, оборудован системой кондиционирования воздуха, отопления и освещения. Система кондиционирования воздуха в сочетании с электрическим конвекционным воздухонагревателем обеспечивает поддержание температуры на стабильном уровне в диапазоне от 22 оС до 25 оС. Шкаф оборудован отдельным отсеком для баллонов с газом, доступ в который осуществляется снаружи.

В шкафу размещена стойка, в которую установлены газоанализаторы и программируемый логический контроллер SIMATIC-S7, работа с которым осуществляется с помощью графического пульта оператора.

Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS содержит три анализатора для измерения NOx, СО, СО2, и О2, измеряемых в сухом газе:

- для измерения содержания NOx используется анализатор Horiba VA 3002 одноканальный, метод измерения - хемилюминесцентный;

- для измерения содержания СО и СО2 используется анализатор Simens Ultramat 6 E двухканальный, метод измерения - оптический инфракрасный;

- для измерения содержания О2 используется анализатор Simens Oximat 6 E одноканальный, метод измерения - парамагнитный.

В системе CEMS для измерения CH4 во влажном газе используется одноканальный анализатор Simens Fidamat 6E, метод измерений - пламенно-ионизационный.

Общее число измерительных каналов - пять.

Общий вид системы CEMS приведён на рисунке 1.

Работа системы CEMS полностью автоматизирована. Результаты измерений и сигналы состояния передаются в устройство регистрации и оценки результатов измерения выбросов (EMI-PC), а также на цифровую систему управления (DCS). Весь процесс контролируется и управляется программируемым логическим контроллером SIMATIC-S7 - управление режимами работы, автоматической процедурой калибровки, сообщениями о неисправностях, переключением клапанов и др.

Рисунок 1

Все результаты измерений и сопутствующие сигналы статуса сохраняются, сравниваются с допустимыми уровнями выбросов. Все случаи выхода за предельно допустимые уровни выбросов выводятся на экран монитора компьютера с установленным клиентским программным обеспечением, входящим в состав системы CEMS, включаются в распечатки. Вся информация, сохранённая в компьютере системы CEMS, передаётся по интерфейсу RS485 на удалённый компьютер в помещении щита управления и обеспечивает дистанционное отображение данных и управление системой.

Программное обеспечение

Система CEMS имеет программное обеспечение:

1) встроенное (программы микроконтроллеров газоанализаторов, входящих в состав);

2) внешнее (программа MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak версии 1.28.1.18 для компьютера системы CEMS).

Встроенное программное обеспечение разработано изготовителями газоанализаторов для решения задач измерения содержания измеряемых компонентов в газовых выбросах труб промышленных объектов. Газоанализаторы имеют защиту встроенного программного обеспечения от преднамеренных и непреднамеренных изменений, реализованную изготовителем на этапе производства путём установки защиты микроконтроллера от чтения и записи.

Внешнее программное обеспечение MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak предназначено для установки на компьютер системы CEMS под управлением операционной системы семейства Microsoft Windows и предназначено для:

- считывания результатов измерений, сохранённых в памяти газоанализаторов;

- удалённого доступа к меню настройки системы.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Нормирование метрологических характеристик проведено с учётом того, что встроенное программное обеспечение газоанализаторов, входящих в состав системы CEMS, является их неотъемлемой частью.

Внешнее программное обеспечение MEAC2000 V1.28EU фирма Sick-Maihak версии 1.28.1.18 не может привести к искажениям результатов измерений газоанализаторов, отображаемых на их дисплеях или передаваемых посредством цифрового выхода, так как предназначено для сбора, хранения и удалённого доступа к меню системы и не используется при выполнении измерений содержания компонентов в газовых выбросах.

Уровень защиты ПО от преднамеренных и непреднамеренных изменений С по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Диапазоны измерений и погрешности измерительных каналов системы CEMS приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Пределы допускаемой вариации показаний равны 0,2 в долях от пределов допускаемой

основной погрешности.

Пределы допускаемой дополнительной погрешности по каналу измерений NOx от влияния неизмеряемых компонентов в составе анализируемой среды составляют ± 4,5 млн-1.

Пределы допускаемого изменения показаний за 7 суток составляют 0,5 предела допускаемой основной погрешности

Предел допускаемого времени установления показаний измерительных каналов системы CEMS составляет 100 с.

Время прогрева 3 ч.

Масса не превышает 2500 кг.

Напряжение питания трёхфазного блока питания системы CEMS 400 В переменного тока частотой (48-63) Гц.

Напряжение питания газоанализаторов, входящих в состав системы CEMS (220 +-2332) В, частотой (48-60) Гц .

Мощность энергопотребления не превышает 12000 В-А.

Габаритные размеры шкафа не более

(длина х ширина х высота), мм, не более                 2435 х 4600 х 2675.

Габаритные размеры стойки анализаторов

(длина х ширина х высота), мм, не более                   800 х 2000 х 2105

а) измеряемые компоненты NOx, CO, CO2, CH4 и О2 не более верхней границы диапазона измерений;

б) неизмеряемые компоненты: SO2 не более 2 мг/м3 .

Средний срок службы 12 лет.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации.

Комплектность

Комплект поставки системы непрерывного мониторинга промышленных выбросов

CEMS приведен в таблице 3.

Таблица 3

Поверка

осуществляется по документу: «Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS. Методика поверки № МП-242-1049-2010», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 01.09.2010 г.

Основные средства поверки:

- ГСО-ПГС CO/N2, CO2/N2, O2/N2, NO/N2, NO2/N2, СНд/воздух в баллонах под давлением, выпускаемые по ТУ 6-16-2956-92;

- генератор газовых смесей ГТС-03-03 по ШДЕК.418313.001ТУ.

Сведения о методах измерений

Методика измерений приведена в документе «Система непрерывного мониторинга промышленных выбросов CEMS. Руководство по эксплуатации. Серийный номер № 00113», 2010 г., раздел 2.

Нормативные документы

1 . ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия.

2 . ГОСТ Р 50759-95 Анализаторы газов для контроля промышленных и транспортных выбросов. Общие технические условия.

3 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

4 ГОСТ 8.578-2008 ГСП. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.

5 Техническая документация фирмы-изготовителя «Siemens AG».

Рекомендации к применению

- при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды