摘 要

烟气排放连续监测系统（CEMS）是监测烟气污染物排放的现代化手段。本文基于工程背景，简述了CEMS的国内外发展现状，介绍了CEMS结构组成和工作原理，研究与探讨了火力发电厂烟气排放连续监测系统的设计，给出了火力发电厂烟气排放监测系统软、硬件的设计思路，并实现监控系统的各项控制功能。

在此基础上设计实现的以上位机、可编程控制器为核心的具有烟气排放连续监测能力的监控系统，以期实现电厂烟气排放情况进行实时监测。阐述了火力发电厂烟气排放连续监测系统的总体方案，顺序控制设计法在PLC梯形图程序设计中的应用，重点利用MCGS组态软件设计上位机监控软件，给出了使用组态软件对监控画面组态的方法。上位机软件具有强大的功能和友好的用户界面，实现了运行参数流程与列表显示、报警提示、历史查询、参数曲线跟踪等功能。自主设计了由电气和气动元件以及PLC组成的控制系统,并对该系统进行了调试，最后对火力发电厂烟气排放连续监测系统的应用进行了展望。

关键词：烟气排放连续监测；可编程控制器；MCGS

1.1烟气排放连续监测的意义

随着全球工业化和城市化的迅速发展，人类在开发自然资源得到巨大财富的同时也付出了极大的代价，生存环境遭到严重破坏，并越来越成为制约经济和社会可持续发展的重要因素。我国正处于国民经济高速发展的阶段，治理环境污染、改善生存环境已经作为一个刻不容缓的问题摆在我们的面前。

我国使用的主要能源是煤炭燃料，所以大气污染以煤烟型污染为主，主要污染物为二氧化硫和烟尘，而二氧化硫正是形成酸雨的主要原因。酸雨对我国的经济和社会的发展带来了极大的危害，每年由于酸雨污染造成的经济损失达200亿元左右。我国政府高度重视酸雨的控制工作，近年来更进一步从立法强制执行的角度加大了控制力度，通过控制污染物排放总量来防止酸雨的产生[1]。

烟气排放连续监测系统(Continuous Emissions Monitoring System,简称CEMS )，是监测烟气污染物排放的现代化手段，可连续监测污染物的排放浓度和排放总量，该系统具有连续监测、定期统计、远程通讯等特点，能为我国污染物排放总量控制计划及酸雨控制计划的实施提供强有力的保障，并为排污收费制度的实施提供科学的定量依据。火力发电厂是污染大气环境的大型工业企业之一。限制火电厂的污染物排放对环境保护具有重要意义。火电厂燃煤排放的主要污染物包括固体颗粒物以及二氧化硫等气体。火电厂在将含有上述污染物的烟气向大气中排放前, 必须进行除尘和脱硫。为了保护环境,加强对污染源排放的监测，按照国家可持续发展战略的要求，实现人与自然和谐发展，国家环保总局《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223一2003)明确规定火电厂发电锅炉必须安装烟气排放连续监测仪器(CEMS)[3]。CEMS经省级以上环保部门验收合格时，其监测数据作为该电厂烟气排放是否达标的依据。

另一方面,电厂安装在线监测后,可以通过监测污染物的排放,对电厂锅炉、电除尘器和脱硫脱氮等设备的运行进行指导,为电厂安全、稳定、经济、高效运行提供有利参考。

我国火力发电量占总发电量80%左右，而煤炭占火电机组燃料的95%，随着国民经济的快速增长促使电力事业的迅猛发展，由燃煤所带来的大气污染问题日益严重。按目前的排放控制水平，到2020年，我国火电厂排放的二氧化硫、烟尘和氮氧化物将分别达到2100万吨、500万吨和1000万吨以上。如果火电厂排放的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到我国大气环境质量的改善。为控制污染加剧，促进火电行业的技术进步和电力行业的可持续发展，国家环保部门采取了一系列严格的环保政策，如大气污染物总量控制、提高排污收费标准等。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GBl3223#8212;2003)规定：”火力发电锅炉须装设符合HJ/T75 要求的烟气排放连续监测仪器；火电厂大气污染物的T75 中的规连续监测按HJ/定执行；烟气排放连续监测装置经省级以上人民政府环境保护行政主管部门验收合格后，在有效期内其监测数据为有效数据。”因此，CEMS已成为环境管理、环境监测、排污收费、污染物治理及实施污染物排放总量控制的科学可靠的依据及必要的技术手段。

火电厂烟气监测现状

火电厂在电力生产中占主导地位，也是污染大气环境的大型工业污染源，有效限制火电厂污染物排放无疑具有重大意义。为此国家环境保护局和原电力部陆续修改、补充、制定和颁布了一系列法规和标准，对火电厂环境保护设计和污染物的排放作了明确的规定。1997年1月1日正式实施的由国家环保局、国家技术监督局颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-96)明确规定，新、扩、改建的火电厂应装设烟尘连续监测装置；在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区内的火电厂和其它地区建成有烟气脱硫设施的火电厂应装设二氧化硫连续监测装置，300MW以上机组应装设氮氧化物连续监测装置，第Ⅱ时段火电厂应逐步实现连续监测。同时指出污染物连续监测装置经认定合格时，其监测数据为法定监测数据[5]。

1986年，广东沙角B发电厂从日本引进了一套烟气连续监测系统，这是在我国火电厂安装使用的第一套烟气连续监测系统。90年代初我国引进的烟气连续监测系统大多安装在合资、外商独资及华能系统的电厂，而且一般是随进口锅炉或主机一同引入的。近几年来，由于国家强制性排放标准GB13223-1996的颁布实施和国家环保局二氧化硫控制区及征收二氧化硫排污费等政策的出台，安装烟气连续监测系统的电厂增长较快，但只有少数几个电厂的CEMS系统能正常投运。我国部分环境科研单位也开始研制CEMS装置，由于起步晚和一些关键部件的技术含量高,大部分分析仪器仍是靠从国外进口。