Комплекс непрерывного контроля газообразных выбросов CEMS

Назначение

Комплекс непрерывного контроля газообразных выбросов CEMS (далее комплекс) предназначен для измерения объемной доли кислорода (O2), паров воды (H2O), массовой концентрации оксида углерода (CO), суммы оксидов азота (NOx) и скорости потока отходящих газов парогазовой установки Невинномысской ГРЭС.

Описание

Комплекс состоит из приборов и оборудования, устанавливаемых в контрольноизмерительном пункте и на технологических дымовых трубах.

В состав комплекса входят следующие основные устройства:

- газоанализатор Oximat 6 E производства фирмы “Siemens AG”, Германия;

- газоанализатор лазерный LDS-6 производства фирмы “Siemens AG”, Германия;

- газоанализатор Ultramat 6 E производства фирмы “Siemens AG”, Германия;

- измеритель скорости потока D-FL-100 производства фирмы “DURAG Industrie Elek-tronik GmbH & Co KG”, Германия;

- подогреваемая линия отбора пробы производства фирмы “Winkler GMBH“, Германия;

- пробоотборный зонд марки ASP 300 производства фирмы “Ankersmid Sampling”, Нидерланды;

- система подготовки пробы марки JCL300 производства фирмы “JCT ANALYSEN-TECHNIK GMBH”, Германия;

- система программируемого управления и мониторинга, реализованная на базе логического контроллера Сименс Simatic S7-300 производства “Siemens AG”, Германия.

Измерение объемной доли кислорода осуществляется с помощью газоанализатора Oximat 6 E. Метод измерения - парамагнитный, основанный на использовании парамагнитных свойств кислорода.

Измерение объемной доли паров воды осуществляется с помощью газоанализатора лазерного LDS-6. Принцип действия - спектроскопия однолинейного молярного приращения.

Измерение массовой концентрации оксида углерода и суммы оксидов азота осуществляется с помощью газоанализатора Ultramat 6 E. Метод измерения - инфракрасный, основанный на избирательном поглощении молекулами определяемого компонента инфракрасного излучения в диапазоне от 2 до 9 мкм.

Измерение скорости газового потока осуществляется с помощью измерителя скорости потока D-FL-100. В основу работы измерителей скорости потока D-FL-100 положено уравнение Бернулли для неразрывности газовых потоков. Разность давления, возникающая в зонде (приемник полного и статического давлений) который вводится в трубопровод, пропорциональна квадрату скорости газового потока. Объемный расход газа определяется методом “площадь - скорость” в соответствии с МИ-2667-04 ГСИ “Расход и количество жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощью осредняющих трубок. Основные положения”.

Газоанализаторы, система подготовки пробы и система программируемого управления и мониторинга размещаются в шкафу системы газового анализа. Результаты измерений передаются на персональный компьютер (ПК) посредством локальной сети Ethernet.

Пробоотборный зонд монтируется к порту для отбора проб, встроенному в дымовую трубу. Пробоотборник включает в себя пористый керамический фильтрующий элемент для удаления захваченных мелкодисперсных твердых частиц.

Анализируемая среда из дымовой трубы отбирается при помощи пробоотборного зонда с обогреваемым фильтром (температура анализируемого газа внутри обогреваемого фильтра поддерживается равной 180 °С), транспортируется по подогреваемой линии (температура ана-

лизируемого газа внутри подогреваемой линии поддерживается равной 160 °С) и после кондиционирования в системе подготовки пробы подается на газоанализаторы.

Результаты измерений отображаются на жидкокристаллических дисплеях газоанализаторов, установленных в шкафу системы газового анализа и на мониторе ПК.

Система программируемого управления и мониторинга позволяет в непрерывном режиме регистрировать, обрабатывать и сохранять измерительную информацию, поступающую от комплекса приборов. Эта информация поступает в персональный компьютер и преобразуется в табличную или графическую форму и становится доступной пользователю через интерфейс программы Siemens WinCC.

Основные возможности системы программируемого управления и мониторинга:

1) Сбор информации с заданной периодичностью;

2) Контакт с контроллером через Ethernet и Profibus;

3) Представление данных в графическом виде на экранных страницах;

4) Представление данных в режиме реального времени;

5) Конфигурация всех входных каналов информации;

6) Сбор и хранение информации в течение более 20лет;

7) Создание и распечатка отчетов с программируемой периодичностью;

8) Создание и распечатка графической информации;

9) Оптическая и акустическая сигнализация событий;

10) Защита от несанкционированного доступа и оперирования;

11) Архивирование данных в MySQL (опционно в SQL Server/Oracle/Sybase);

12) Перевод отчетных данных в формат Excel;

13) Возможность пересылки данных через сеть Ethernet.

Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254 для элементов комплекса:

- шкаф системы газового анализа IP54;

- Oximat 6 E IP20;

- LDS-6:

- центральный модуль IP20,

- датчик IP67;

- Ultramat 6 E IP20;

- пробоотборный зонд IP54.

Рисунок 1 - Внешний вид шкафа системы газового анализа с установленными газоанализаторами

Программное обеспечение

Программа Siemens WinCC разработана фирмой - изготовителем специально для измерения объемной доли кислорода (O2), паров воды (H2O), массовой концентрации оксида углерода (CO), суммы оксидов азота (NOx) и скорости потока отходящих газов парогазовой установки Невинномысской ГРЭС. Идентификация программного обеспечения осуществляется путем вывода номера версии программного обеспечения по запросу пользователя через меню программы.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Влияние программного обеспечения учтено при нормировании метрологических характеристик комплекса. Программное обеспечение Siemens WinCC имеет защиту от несанкционированного доступа и оперирования. Защита осуществляется путем запроса пароля у пользователя. Уровень защиты "С" по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1) Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности приведены в таблице 2.

Таблица 2

2) Пределы допускаемой вариации показаний комплекса по газоаналитическим измерительным каналам, в долях от пределов допускаемой погрешности                      0,5

3) Пределы допускаемого времени установления показаний комплекса Т0,9Д по газоаналитическим измерительным каналам (без учета транспортного запаздывания) указаны в таблице 3.

Таблица 3

4) Время прогрева, ч, не более                                                        2

5) Пределы допускаемого изменения показаний за 7 суток составляют 0,5 предела до-

пускаемой основной погрешности.

6) Габаритные размеры и масса элементов комплекса приведены в таблице 4. Таблица 4

7) Параметры электрического питания элементов комплекса указаны в таблице 5. Таблица 5

8) Средний срок службы, лет                                                    8

Условия эксплуатации

- диапазон температуры окружающей среды внутри шкафа системы

газового анализа, °С                                                                от 5 до 45

- диапазон атмосферного давления, кПа                                       от 84 до 106,7

- относительная влажность окружающей среды,

при температуре, не превышающей 40 °С без конденсации влаги, %                   до 90

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским методом, методом штемпелевания на табличку на корпусе шкафа системы газового анализа.

Комплектность

Комплект поставки комплекса приведен в таблице 6.

Таблица 6

Поверка

осуществляется по документу МП-242-1216-2011 «Комплекс непрерывного контроля газообразных выбросов CEMS. Методика поверки», разработанному и утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» "05" сентября 2011 г.

Основные средства поверки:

- азот газообразный особой чистоты сорт 1 по ГОСТ 9293-74 в баллоне под давлением;

- ГСО-ПГС состава: оксид углерода - азот (номера по реестру ГСО-ПГС №№ 3799-87, 3802-87, 3808-87, 3810-87), оксид азота - азот (№№8736-2006, 8738-2006), диоксид азота -азот (№8740-2006, 8742-2006), кислород - азот (№3722-87, 3726-87, 3729-87) по ТУ 6-16-295692 с изм. № 1..6 в баллонах под давлением.

Сведения о методах измерений

Методика измерений приведена в документе «Комплекс непрерывного контроля газообразных выбросов CEMS. Руководство по эксплуатации», 2009 г.

Нормативные документы

1 ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие тех

нические условия.

2 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических про

цессов. Общие технические условия.

3 ГОСТ Р 50759-95 Анализаторы газов для контроля промышленных и транс

портных выбросов. Общие технические условия.

4 ГОСТ 8.578-2008 ГСИ Государственная поверочная схема для средств измере

ний содержания компонентов в газовых средах.

5 Техническая документация фирмы “Siemens Spa”.

Рекомендации к применению

охрана окружающей среды.