张宇
上海河钢华东贸易有限公司 上海市 200000
【摘要】：河北省的“IC卡总量监控系统”由“IC卡总量控制与排污权交易”与“污染源过程监控系统”两大部分组成。系统针对污染产生、污染治理过程、污染排放等在线数据进行监测、采集。通过建立相关模型，实现污染治理设施运行状态分析和排放数据真实性判定，同时可将信息实时传输到总量监控系统中心平台及企业污染源监控系统，达到排污收费、总量核定、排污权交易的目的和作为企业脱硫项目管理的数据支撑。
【关键字】：污染物过程监控系统；数据采集传输；应用软件
唐钢北区烟气脱硫项目安装的“IC卡总量监控系统”将脱硫过程及污染源排放的相关数据上传至省、市环保相关部门，通过IC卡作为媒介，实现排污收费、总量核定、排污权交易，为监控唐钢1#、4#烧结机环保设施运行、污染物排放总量核定及企业控制生产成本发挥重要的作用。
一、项目实施
钢铁厂烧结烟气中SO2 的质量浓度一般在1000 ～3000 mg/m3，且烟气量大，烟气脱硫是控制烧结烟气中SO2 污染最有效的方法。因此，对钢铁厂烧结烟气污染物进行过程监控与IC卡总量控制是必要的手段之一。本系统利用钢铁厂烧结烟气现有的脱硫传输通道，采集脱硫设施的CEMS数据和主要关键设施的运行状态参数数据，建立实时数据库，存储、上传污染物处理和排放等相关信息。
“污染物过程监控系统”实现的功能：
对入口原烟气主要参数进行监控，实时掌握原烟气的相关数据。
对出口净烟气主要参数进行监控，实时掌握净烟气的相关数据及处理效果。
对脱硫主要设施的工作电流、运行参数进行监控，实时掌握烟气脱硫设施的运转状况。
对脱硫效率、烧结机主抽风机、烟气旁路挡板开度、脱硫吸收塔压力、温度、密封风机电流等重要指标进行实时监控。
对脱硫过程物料中的石灰石粉投入量、灰渣的产生量等进行计量与监控。
通过GPRS（通用无线分组业务）/CDMA（码分多址）等无线方式对脱硫过程中的监控数据进行传输，并通过无线数据采集处理装置对所采集的数据进行存储与分析。
实时得出烟气污染物排放量、烟气脱硫效率、显示氮氧化物含量与烟尘含量，并自动生成烟气的脱硫总量、脱硝总量、除尘总量。并利用IC卡实现总量控制与排污收费。
对烟气脱硫过程中的各种异常行为、数据（如：浓度超标、主要处理设施停运、数据产生异常等）进行及时报警。
系统采用模块化设计，具有高度可扩展性。
二、IC卡总量监控系统的信号采集与传输
1）所监控的数据必须取自于相关的在线监测仪器（如CEMS），或从脱硫DCS系统前端节点取出。
2）上传数据不应从火电厂脱硫监控中心室后台工程师站上抽取，同时也不应取自于电厂监控信息系统（SIS），以确保数据的真实性与传输的可靠性。
3）上传数据应反映主要污染物排放量、时段总量、瞬时流量、实时浓度等数据及脱硫各主要设施的工作电流、工作状态。同时能对脱硫过程中所用的物料（如投放的石灰石）及产生的废渣等进行监测。
4）根据唐钢的现场实际情况，“污染物过程监控系统”的监控数据采用直接获取数据方式，即通过硬接线方式从监控生产设施和治理设施的运行参数和电气参数的仪器仪表端、DCS的节点前采集数据。
从设备现场或设备配电室，在风机、泵等产生强电流信号的供电线路上安装电流互感器和变送器，将电流信号转换为4mA～20mA模拟量信号进行采集。
现场端加装信号隔离器，在弱电流信号进入DCS/中控系统前通过信号隔离器进行一分二的截取。
5)烟气出口的监控数据必须为原烟气与净烟气汇合后的混合烟道的数据。
三、 污染物过程监控系统的组成
1) 系统的拓扑结构图
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图1：IC卡总量监控系统拓扑结构图
IC卡总量监控系统由监控子站和中心监控平台两部分构成。
2)IC卡总量监控系统监控子站
监控子站由参数监测、数据采集传输和应用软件三部分组成。
参数监测：通过专用数据调理器来完成，对污染物处理过程中各主要参数信号进行处理，调理成符合“IC卡总量监控系统”所要求的数据格式，即准确、完整、系统的获取脱硫过程主要设施的运行关键参数数据和污染物排放及烟气参数监测数据。
数据采集传输：通过专用无线数采仪来完成，对污染物处理过程中的主要数据进行采集，完成数据的存储，并将采集的数据送至专用计算机，供电厂自身管理使用，同时通过无线方式将数据传输至“污染物过程监控系统”远程监控中心，实现环保管理部门对总量控制和排污权交易。
应用软件：通过总量减排管理系统实现，可实现数据查询、数据判定、故障报警和工况核定等，实施现场监测数据的统计分析，治理设施运行状态的判定和统计，为唐山钢铁集团的污染物总量控制提供科技支撑。
四、主要设备
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五、污染物过程监控安装
技术资料：提供一份脱硫系统的完整参数表，包括CEMS系统，此表通过电子邮件方式提供给安装企业，并进行沟通，双方确认。
施工方案：在一系列脱硫主控楼二楼的PLC房间内，现场加装独立的信号控制柜，控制柜内需安装设备包括：220V双冗余电源一组、24VDC供电电源一组、信号分配器50组及对应端子排。或者在原来PLC机柜内部更换掉以前的信号隔离器，改用信号分配器，将信号一路分为二路，一路进入PLC，另一路将要进入安装的总量控制系统中。
工作过程：将原脱硫PLC控制柜内所取信号线拆下，转移并连接到信号控制柜内，经由信号分配器分配后，再以硬接线的方式，分别引至脱硫PLC上和污染物过程监控系统现场子站机柜的输入端调理器接线口。
如果考虑安装一台独立信号分配机柜，可以考虑以下型号的电气件，也可以使用先前的PLC机柜，只需将原有信号隔离器更换为信号分配器，将信号一分为二。
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注：每套烧结机采集信号共计40路，信号分配器考虑加装预留几个备用的。具体信号分配器、电流互感器、电流变送器规格型号要求以符合电厂实际要求确定。
六、系统所实现的环境管理效能
系统变“在线监测”为“在线监控”，做到“说得清、管得住、行得通”。
系统改变了目前只对污染物出口监控的局限性，实现了自动实时对污染物入口与出口主要参数、设施负荷与运行状况、烟气挡板开度、脱硫吸收塔相关参数、密封风机运行状况以及脱硫过程中所用的石灰石粉、产生的废渣等物料进行计量与监控，实现了对唐钢1#、4#烧结机脱硫过程的全程监控。
系统将排污总量指标以IC卡的形式输入总量监控器，真实反映污染物排放总量与处理设施运行工况之间的逻辑关系，通过IC卡实时扣减排污总量指标，实现了污染物的总量控制、总量削减和排污权交易等功能。
系统中心监控平台接收总量监控器的传输数据，下达总量控制指令，使污染源的排污许可、有偿使用与总量控制形成一个整体；系统监控子站独立于电厂现有的生产监控系统，监控数据来源于现场一次仪表，可用于唐钢一次仪表的校验，方便了唐钢的生产管理。
参考文献
【1】苑卫军,陈红英.窑前煤气脱硫与窑后烟气脱硫的比较与分析[J].工业安全与环保, 2010,36(9):7-7.
【2】周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用[M].北京：电子工业出版社，2014.1.
【3】徐文尚.电气控制技术与PLC.北京:机械工业出版社,2011,1-49,140-186