机械化顶装炼焦炉废气污染物无组织排放量实时控制系统示范工程可行性研究报告.doc

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1、山西山西 XX 焦化（集焦化（集团团）有限公司）有限公司 机械化机械化顶顶装装炼炼焦炉焦炉废废气气污污染物染物 无无组织组织排放量排放量实时实时控制系控制系统统示范工程示范工程 可行性研究可行性研究报报告告 HSY-ZXKY0611 山西省山西省 XX 工程工程设计设计院（有限公司）院（有限公司） 山西山西 XX 自自动动化工程有限公司化工程有限公司 二二 00 六年六月六年六月 山西山西 XX 焦化（集焦化（集团团）有限公司）有限公司 机械化机械化顶顶装装炼炼焦炉焦炉废废气气污污染物染物 无无组织组织排放量排放量实时实时控制系控制系统统示范工程示范工程 可行性研究可行性研究报报告告 HSY-

2、ZXKY0611 编编制制负责负责人：人： 技技术负责术负责人：人： 法法 人：人： 山西省山西省 XX 工程工程设计设计院（有限公司）院（有限公司） 山西山西 XX 自自动动化工程有限公司化工程有限公司 二二 00 六年六月六年六月 1 可行性研究工作主要负责人及成员可行性研究工作主要负责人及成员 职 务姓 名职 称专 业 高级工程师环境科学 技术负责人 高级工程师计算机 编制负责人高级工程师计算机 工程师机械自动化 工程师计算机 工程师煤化工 工程师仪表自动化 助理工程师环境工程 助理工程师化工工艺 编制成员 助理工程师环境工程 2 目目 录录 1 总论.3 1.1 概述.3 1.2 项目

3、提出的背景和建设的必要性.3 1.3 编制的依据5 2 项目目标.5 2.1 项目目标5 2.2 焦炉基本工况参数6 2.3 焦炉现有环保设备7 3.工艺技术方案8 3.1 废气污染物的产生及监测原理.8 3.2. 炉顶滑行系统的控制与监测.13 3.3 装煤系统的控制与监测.33 3.4 出焦系统的控制与监测43 3.5 炉门泄漏气体测试和控制53 3.6 出焦、装煤定位系统.60 3.7 无线传输原理及说明68 3.8 系统结构69 3.9 系统可视功能71 4.环境保护75 5 劳动保护和工业卫生.75 6 厂址自然条件.75 7 消防.77 8 节能.77 9 运行组织和劳动定员.78

4、 10 项目实施计划和进度要求.78 11 投资估算.80 11.1 投资估算.80 11.2 资金筹措及投资计划.81 12 项目评价.85 12.1 经济效益评价.85 13 结论和建议.90 附件一 设计委托 3 1 总论总论 1.1 概述概述 1.1.1 项目名称项目名称 机械化顶装炼焦炉废气污染物无组织排放量实时控制系统示范工程 1.1.2 项目承办单位项目承办单位 山西 XX 焦化（集团）有限公司 法人代表: 薛靛民 1.1.3 承担可行性研究的工作单位和法人代表承担可行性研究的工作单位和法人代表 山西省环境工程设计院（有限公司） 法人代表: 张国信 山西 XX 自动化工程有限公司

5、 法人代表:赵春丽 1.2 项目提出的背景和建设的必要性项目提出的背景和建设的必要性 1.2.1 项目提出的背景项目提出的背景 炼焦业是煤炭工业产业链的延续。对于煤炭大省的山西省来说，炼焦业 能否健康发展是涉及到山西省国计民生的大事。 在炼焦过程中，要产生大量的烟尘及苯可溶物（BOS） 、苯并芘（BaP） 、 硫化物（SO2 ） 、硫化氢（H2S）等污染气体和有害气体，其对环境的破坏力 极大。炼焦业的污染问题是广受山西省及各地、县政府关注的环境污染问题 之一。因为山西省是全国仍至全球最大的炼焦省份，由炼焦所造成的大气污 染也颇受党中央、国务院及世界的关注。炼焦业的大气污染问题，已经或正 在成为

6、其发展的瓶颈。 为了解决这一问题，很多单位、个人做了大量工作，一方面通过淘汰落 4 后炼焦工艺，强行关闭土炼焦,大力推广机械化炼焦炉和清洁生产，抓源头， 使炼焦的大气污染大幅降低；另一方面研发安装焦炉除尘设备，强化炼焦工 艺的尾部治理，使焦炉的大气污染得到一定改观。 1.2.2 项目建设的必要性项目建设的必要性 各级环境保护部门是环境的管理者和执法者。依据国家环保总局 1996- 3-7 批准执行的炼焦炉大气污染物排放标准 、 山西省清洁型焦炉暂行标 准及其它相关文件的规定，环保部门对焦炉环境指标的监测目前尚使用定 时取样、实验室分析的间歇式监测方式，其它监理的依据就是由肉眼观察结 果。监测数

7、据滞后，观察结果无法定量，其带来的后果如下： （1）监测监理结果不科学、不准确，对下级的处罚和管理说服力不强； （2）无法有效抑制某些焦化厂为了节约成本，检查时（测试取样时）开 启治理设备，而检查组一走（取样完成）就关闭治理设备，环境污染照样继 续； （3）由于焦炉的各种排污量无法实时计量，所以环保部门只能依据产量 或依据安装环保设备的情况征收排污费。这种不受实际排污情况影响、不管 环保设备运行与否的管理办法，严重制约和影响焦化厂治理污染的理智动机； （4）由于没有全天候的监测手段，环保管理部门的环境监察大队，只得 投入大量的人力、物力、财力，定期不定期的对各焦化厂排污情况进行检查， 从长远看

8、环境监察的成本在不断提高； （5）由于没有科学的监测手段，引发了环境管理的人为因素和不合理性， 甚至导致腐败，谁和环保官员关系好，谁就可以少缴排污费，甚至逃避监督 和检查； （6）由于缺乏环境监测手段，为了治理污染，某些环保部门和人员甚至 忘记了自己协助立法、检查监督、处罚管理的本职，而将工作放在炼焦、环 保设备的开发、选型上，严重影响环境管理。 5 焦炉环境要治理，就像煤矿瓦斯要治理一样。国家规定各种煤矿必须配 备瓦斯（安全）在线监测系统。各焦化厂也应配备在线连续实时监测系统。 1.3 编制的依据编制的依据 （1） 中华人民共和国大气污染防治法 ； （2） 国民经济和社会发展“十五”计划纲要

9、 ； （3） 国家环境保护“十五”计划及 2010 年远景目标 ； （4） “十五”生态建设和环境保护重点专项规划 ； （5） “十五”期间全国主要污染物排放总量控制计划 ； （6） 国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复 （国函19985 号） ； （7） 国务院关于两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划的批复 （国函200284 号） ； （8） “关于贯彻落实国务院关于两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十 五”计划的批复的通知” （环发2002160 号） （9） 关于发布燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策的通知 （环发 200226 号） （10） 环境空气质量标准(GB3

10、0951996) （11） 大气污染物综合排放标准(GB162971996) （12） 锅炉大气污染物排放标准(GB132712001) （13） 火电厂大气污染物排放标准(GB132231996) （14） 工业炉窑大气污染物排放标准(GB90781996) （15） 炼焦炉大气污染物排放标准(GB161711996) （16） 水泥厂大气污染物排放标准(GB49151996) 2 2 项目目标项目目标 2.12.1 项目目标项目目标 目前依据固定污染源排放烟气连续监测系统技术条件及监测方法 6 HJ/T 76-2001 所研发生产的连续监测系统已经面世，并逐步在各种固定污染 源排放烟气的场

11、合（比如炼焦炉的排气烟筒）中投用，但国内市场上尚未出 现，而且检索国外资料也没发现可以解决无组织排放烟气的实时控制系统。 本项目试图解决这一国内外尚未解决的问题，研制出一套适合炼焦炉废 气污染物的实时控制系统。系统预计达到的目标如下： （1）在线监测炉顶无组织排放的颗粒物，并对其执行标准给予评价； （2）在线监测拦焦时无组织排放的颗粒物、SO2排放量，对其执行排放 标准给予评价； （3）在线监测装煤时无组织排放的颗粒物及可燃气体，对其执行排放标 准给予评价； （4）在线监测炉门及炉盖荒煤气泄漏状况，为焦炉管理提供监理依据； （5）在线监测焦炉除尘设备的运转状况； （6）在线监测焦炉烟筒及除尘烟

12、筒排放情况，对其执行标准给予评价； （7）图像监视焦炉及其周围烟尘排放情况，为各级监理部门提供全天候 的监护手段； （8）对监测、监理的相关数据及图像进行黑匣子式的高度保密处理，以 供上级管理处罚下级时作为依据； （9）对监测、监理的相关数据及图像进行厂、县、市、省四级传输，并 且依据高级优先的原则对监控设备的数据和图像进行调阅、控制； （10）研究苯可溶物（BSO） 、苯并芘(BaP)的在线监测法或间接测试法， 力争用最短的时间实现在线监测和测试无害化； （11）焦炉无组织排放总量的测试方法。 2.22.2 焦炉基本工况参数焦炉基本工况参数 山西 XX 焦化（集团）有限公司采用 272 孔

13、JN43-89 型焦炉焦炉，为 双联火道、废气循环、宽炭化室、宽儲热室、焦炉煤气下喷的单热式焦炉。 其炭化室高 4.3m，符合目前国家产业政策。焦炉主体尺寸见表 2-1 7 表表 2-12-1 炉体主要尺寸表炉体主要尺寸表 序号名称单位数值 1炭化室高度mm4300 2炭化室有效高度mm4000 3炭化室全长mm14080 4炭化室有效长mm13280 5炭化室中心矩mm1143 6炭化室机侧宽mm500 7炭化室有效容积m326.6 8每孔炭化室装煤量（干）t21 9燃烧室立火道中心矩mm480 10炭化室孔数孔72 11装煤孔个数个3 12立火道个数个28 13单孔焦产量t17 14年产量

14、t100104 2.32.3 焦炉现有环保设备焦炉现有环保设备 2.3.12.3.1 装煤烟气净化系统装煤烟气净化系统 装煤侧吸管 装煤烟气净化采用装煤侧吸管净化系统，其主要特点为：装煤时装煤车 集气，利用置于装煤车上的侧吸管将炉体内溢出的荒煤气导入相邻的趋于结 焦末期的相邻炭化室，在该室及相邻炭化室桥管承插处采用高压氨水喷射并 结合螺旋给煤、顺序装煤技术，控制烟气均匀排放。 小炉门密封装置 为了提高装煤捕集效果，在打开小炉门准备平煤时利用小炉门密封技术， 减少吸入的空气量，从而增加炭化室内负压，减少烟气外溢。 8 装煤口集气罩侧吸管相邻炭化室上升管桥管 高压氨水喷射 煤气系统小炉门密封 2.

15、3.22.3.2 推焦烟气湿式地面站系统推焦烟气湿式地面站系统 推焦烟气治理采用湿式地面站系统，推焦前推焦车停在出焦口，熄焦车 停在拦焦车另一侧，打开净化系统的引风机和循环水泵。推焦开始后，烟气 利用热烟流的上升趋势进入集气罩，由集气管导入地面系统，通过湿式涡流 超重力场净化装置和错流式净化装置，以达到去除推焦烟尘的目的。 3.3.工艺技术方案工艺技术方案 3.1 废气污染物的产生及监测原理废气污染物的产生及监测原理 焦炉是个开放性的污染源，它散发的污染物有苯可溶物（BSO） 、苯并芘 （BaP） 、SO2、NOx、CO、H2S 和固体悬浮物（TSP）等。这些污染物主要来自于 装煤、出焦、熄焦

16、等作业时散发的烟尘和装煤孔盖、炉门、上升管等处的外 逸烟尘。 焦炉装煤时，外逸的烟尘（在无组织排放情况下）大约占总烟尘量的 20%30%，产生的 BSO、BaP 等有害有毒物质占焦炉总排放量的 40%60%。 其产生的主要原因是因为常温状态下的炼焦煤（粉煤）在装入炭化室后，炭 化室的高温（800900左右）产生的热浮力将粉煤粒向上浮动，瞬时燃烧 产生的荒煤气也向上浮动，但装煤炭化室和集气系统之间的负压不足以使空 气吸走这些烟气，所以从装煤口逸出。该烟气即含有荒煤气的成份，也含有 荒煤气 拦焦栅集气罩 拦焦栅集气 错流返混式净 化装置 拦焦栅集气 湿式涡流超重 力场 拦焦栅集气 引风机 拦焦栅

17、集气 排放 拦焦栅 集气 熄焦车 拦焦栅 集气 9 大量粉尘甚至煤粒。 推焦时产生的烟尘占总烟尘的 20%，其特点是散发面积大，时间长。推 焦时烟尘的产生是因为焦粉随推焦时产生的热浮力上升和不完全成熟焦炭中 的煤遇空气燃烧所产生的烟气随热浮力上升所致。 炉门、炉盖、上升管泄漏是因为其封闭性能差，成焦时荒煤气向外泄漏， 导致封闭性能差的原因有好多种，其中炉门、炉盖变形，上升管、桥管老化 以及操作不到位是其主要原因。 焦炉废气是指焦炉煤气（或高炉煤气）在燃烧室燃烧后通过烟囱排放的 烟气。消烟除尘设备烟囱里的烟气是经过高效除尘设施或装煤车洗涤燃烧装 置处理后的烟气，其净化程度远远高于没处理前的烟气，

18、因其除尘效率不可 能达到 100%，所以其排放烟气中仍含有大量有害气体。 3.1.13.1.1颗粒物（颗粒物（TSPTSP）浓度监测方法）浓度监测方法 3.1.1.13.1.1.1 监测依据监测依据 （1） 炼焦炉大气污染物排放标准GB16171-1996； （2） 清洁生产标准 炼焦行业HJ/T126-2003； （3） 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 GB/T16157-1996； （4） 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法HJ/T76- 2001。 3.1.1.23.1.1.2 颗粒物监测点的设置颗粒物监测点的设置 （1）依据标准，炉顶无组织排放颗粒物采样点

19、选择靠近装煤楼 14 个 上升管旁，因此炉顶装煤楼两侧各设置 1 台颗粒物监测仪； （2）依据标准,装煤、推焦测点位置设置在装煤、推焦车上，因此两车 各载 1 台颗粒物监测仪； （3）焦炉排放烟囱和消烟除尘排放烟囱按 HJ/T76-2001 标准中6.CEMS 安装和测定位置 。 10 3.1.1.33.1.1.3 监测原理监测原理 炉顶颗粒物监测点的选择本应依据下风向原理在炉顶四周选择，但限于 技术条件和为了适应人工取样的现实，标准规定在靠近装煤楼 1-4 个上升管 旁，为了符合规则，同时兼顾到下风向原理和为下一步排放量的计算创造条 件，本系统在装煤楼两侧各设置 1 台颗粒物测试仪，而且颗粒

20、物监测仪架设 在滑行车上，滑行车依据下风向原理由 PLC 调度，即可以定时测试 1-4 个上 升管旁的颗粒物浓度，又可以测试任一下风向点的颗粒物浓度。 装煤车与拦焦车上颗粒物测试也应考虑风向的影响，因此装煤车与拦焦 车颗粒物取样，也采取了 PLC 根据风向选择下风向最大浓度点进行测试。 依据 GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样 方法规定，颗粒物浓度应依据重量法进行测定，因使用重量法的在线仪器 在市场上采购不到，本系统选择激光法进行测试，计划通过实验求得 1 个 K 值，用 K 值修正两种方法之间的误差。 3.1.2 二氧化硫（二氧化硫（SO2）浓度监测方法）

21、浓度监测方法 3.1.2.1 依据依据 （1） 固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法分析HJ/T57- 2000。 3.1.2.2 SOSO2 2监测点的设置监测点的设置 （1）拦焦车上，用以监测出焦时 SO2浓度； （2）装煤车上，用以监测装煤时 SO2浓度； （3）焦炉烟囱中，用以监测焦炉尾气中 SO2浓度； （4）除尘烟囱中，用以监测除尘设备后向周围环境排放烟气中 SO2浓 度。 11 3.1.2.3 监测原理监测原理 因为要检测拦焦时的 SO2浓度，所以 SO2浓度测试仪和颗粒物测试仪一样 由拦焦车车载，在运动定位后测试，PLC 根据下风向原则选择采集点进行测 试。 因为要检测

22、时的 H2S 浓度，所以 H2S 浓度测试仪和颗粒物测试仪一样由装 煤车车载，在运动定位后测试，PLC 根据下风向原则选择采集点进行测试。 根据 HJ/T57-2000固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法 分析 ，SO2监测应采用定电位电解法，本方案拟采用电化学法进行测试，用 K 值进行修正。 3.1.3 炉门、小炉门泄漏监测方法炉门、小炉门泄漏监测方法 3.1.3.1 依据依据 （1） 清洁生产标准 炼焦行业HJ/T126-2003 中表 6，环境管理要求。 3.1.3.2 监测原理监测原理 焦炉在成焦过程中，从炉门、小炉门泄漏的气体为荒煤气，其主要组成 成份为 H2，占 57%左右

23、；CH4，占 21%左右；CO，占 10%左右。因为 CH4的监测 成本较低，所以本系统监测炉门、小炉门上方空气中 CH4的含量，用以确定 炉门、小炉门是否泄漏。 （1）根据标准要求炉门、小炉门泄漏应分别监测，并分别计算其冒烟率， 因在线监测时炉门和小炉门泄漏实在不好严格区分，所以本系统合并监测。 （2）炉门、小炉门泄漏采取顺序开启炉门上方的电磁阀，吸取炉门、小 炉门上方空气，到储气罐中进行监测。其目的是为了节约成本。在选择电磁 阀吸气时，利用拦焦车定位系统将推焦、装煤时炉门、小炉门的外逸或泄漏 情况排除在外。 12 3.1.4 炉盖、上升管泄漏监测方法炉盖、上升管泄漏监测方法 3.1.4.1

24、 依据依据 清洁生产标准 炼焦行业HJ/T126-2003 中表 6，环境管理要求。 3.1.4.2 监测原理监测原理 炉盖泄漏具有以下特殊性： （1）出焦时打开炉盖，成焦时盖上炉盖，炉盖在装煤孔无规则运动（人 工掀盖） ，周围还经常有操作工行走，甚至是踩踏； （2）当炉盖打开时，装煤孔冒出高温烟气约 800900左右； （3）炉盖上方有装煤车来回运动，空间高度 600左右，装煤时装煤筒 直接接触装煤孔四周。 以上条件决定了炉盖泄漏无法近距离安装传感器，而只能采用远距离非 接触方式进行监测。 上升管、桥管的泄漏也因泄漏点涵盖的范围较大,传感器无法定位,因此 也与炉盖一样采用远距离非接触方式进行

25、监测。 本系统采用摄像机拍摄炉盖、上升管图形，计算机进行图形处理和泄漏 识别。 3.1.53.1.5 固定污染源监测方法固定污染源监测方法 焦炉烟囱和除尘烟囱中烟气参数及颗粒物（TSP） 、SO2、NOx 监测方法执 行 HJ/T76-2001固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法 。 3.1.63.1.6 苯可溶物（苯可溶物（BSOBSO） 、苯并芘（、苯并芘（BaPBaP）监测）监测 因为到目前为至全世界尚无在线监测仪器，所以本系统不包含这两项的 在线监测。但可以人工键入测试数据，本系统监督人工定时测试和测试数据 是否越限，然后进入报表系统。 13 3.1.73.1.7 消烟除尘

26、设备的运转监测消烟除尘设备的运转监测 （1）从高压氨水系统中的高压泵供电回路中提取电流、电压信号，计 算开停次数与推焦次数进行比较，确定高压氨水系统工作情况。 （2）从地面除尘站的抽风风机中或从车载除尘站的抽风风机中提取供 电回路的电流、电压,与推焦次数进行比较，确定消烟除尘设备运转情况。 3.2. 炉顶滑行系统的控制与监测炉顶滑行系统的控制与监测 3.2.13.2.1 炉顶滑行系统简介炉顶滑行系统简介 3.2.1.1 炉顶滑行系统设置的必要性炉顶滑行系统设置的必要性 （1）炉顶颗粒物的测试，根据标准应测试靠近装煤楼 14 个上升管旁 的位置，根据下风向原理，这一点只能反映在某一风向下的颗粒物

27、浓度，而 其它风向下的情况则无法测试。要想提高测试的实时性、可靠性，则应在炉 顶设置更多的点进行测试，若多点固定测试，仪器的综合成本太高。比如测 5 点，每套测试仪 5 万元，仅购置颗粒物测试仪就要 25 万元； （2）根据规范，颗粒物取样的高度约等于 1.5m，而在焦炉集气系统的 一侧，集气管高度就在 2m 以上，集气管附近空间狭小,颗粒物测试仪的安装, 即受到高温环境的限制,又和装煤车运行及操作工行走互相矛盾； （3）因为炉盖、上升管选择了图像识别方案，而图像摄制过程中希望 对准每个测试点分别摄像，这样可以减小图像处理过程中图像分割的难度， 同时可以提高所摄图像的分辨率，便于图像识别，所以

28、摄像机也希望移动拍 摄。 3.2.1.2 炉顶滑行系统概述炉顶滑行系统概述 如图 1，在炉顶装煤楼两侧各设置 1 个滑行轨道（2）及（2） ，滑行 轨道由支架（3）及（3）支撑，滑行车（1）及（1）在滑行轨道上运行。 滑行车,如图 2,上面载有恒温机柜（1）及其升降机构（2） 、摄像机及其附属 部件（3） （云台、防尘罩、补光光源等）以及滑行车驱动供电机构（4） 、磁 14 感应开关接收装置 5 套等，滑行轨道上固定有磁感应开关，供炭化室定位用。 恒温机柜，如图 3。内置颗粒物测试仪及其附件 1 套（1） ， PLC（HPLC）1 台（2） 、UPS 电源 2 台（3） 、直流稳压电源 3 台

29、（4） 、驱动电 机变频器 1 台（5） 、升降电机驱动控制器 1 台（6） 、CDMA 无线 MODEM1 个 （7） 、视频采集服务器 1 个（无线） （8） 、接线端子排 1 个（9） 、温度测试及 控制部件 1 套（10） 、遥控接收机（11）等。恒温机柜在升降机构（见图 4） 作用下，上下运动，保证颗粒物测试仪在 1.5m 高处取样测试。 3.2.1.3 炉顶滑行系统支柱架设说明炉顶滑行系统支柱架设说明 焦炉边缘 上升管 炉柱 工作平台 工艺管线（1） 工艺管线（2） 滑行轨道支柱 支柱架设方案 （1）机侧支柱架设 通过现场观察测量,在炉柱上方防碍支柱架设的只有工作平台,其他的工 艺

30、管线并不防碍轨道支柱的架设。在支柱架设时只要在工作平台上对正炉柱 中心开一个比支柱截面略大的孔将支柱伸至炉柱上，并在炉柱与支柱之间加 焊一块加固钢板，进行手工焊接即可完成机侧支柱的架设。 （2）焦侧支柱架设 在焦侧炉柱上方没有任何阻碍支柱架设的物体，在炉柱上部焊接一块钢 板将支柱焊接在钢板上进行加固即可完成焦侧支柱的架设。 （3）炉顶支柱架设 在炉顶非炭化室区域炉顶是混凝土结构，支柱底座可以通过将炉顶打孔 15 用螺栓固定支柱底座，将支柱焊接在底座上完成炉顶支柱架设。见图 5 3.2.1.3.2.1.炉顶滑行系统供电系统说明炉顶滑行系统供电系统说明 滑行轨道 电源支架 电源（滑触线） 滑触器

31、绝缘瓷 在轨道上架设电源支架，用绝缘瓷将电源线与支架进行电源隔离， 在绝缘瓷的下方敷设两条与轨道平行的铝排作为滑行车的供电电源，经过滑 触器的碳刷由电源线将电源引入滑行车，为滑行车及监测仪器提供动力电源。 见图 6 炉顶滑行系统可用性说明： （1）为了保证滑行系统（支架、轨道、滑行车等）的安全系统自动控 制在风力达到 5 级时，滑行车自动回到总站，并下降到总站平台上。以避免 滑行车在大风影响下，将滑行支架和轨道拉倒； （2）为了保证良好的人机关系，颗粒物监测仪、摄像机等设备的检修、 维护、调试全部在总站进行； （3）为了保证颗粒物测试仪等车载仪器的环境条件，滑行车上设恒温 机柜，恒温机柜的温度

32、控制在 155左右； （4）为了保证摄像机的环境条件，选择空调防护罩将摄像机装在其中， 防护罩带雨刷，雨刷受 PLC 控制，避免人为控制带来的不及时涮洗，以致采 光面受污沾积而无法清洗等问题，PLC 定时提醒操作工人工清洗采光面； （5）由于轨道架设高度在距炉顶 5m 高左右，所以轨道及供电滑线设计 安装时按免维护标准要求。同时系统提供维护时的专用梯具，以备不时之用； （6）轨道及滑行车等装置的连接，采用下连接方式避免积水、积雪、 积尘对系统的影响； 16 （7）滑行系统设计安装避雷系统，以防雷击； （8）恒温机柜底部装有测温文件，以防高温烘烤恒温机柜。 3.2.23.2.2 炉顶滑行车运行控

33、制原理及说明。炉顶滑行车运行控制原理及说明。 （1）炉顶滑行车运行控制原理图 1，见图 7。 （2）炉顶滑行车运行控制原理图 2，见图 8。 （3）炉顶滑行车运行控制原理说明： 符号说明： 1XWi：装煤楼左侧第 i 号限位开关，限位开关一般装在滑行车靠近装煤 楼处。i:1,2 1FWi：装煤楼左侧的焦侧第 i 号复位开关。i:序号（逻辑） 2FWi：装煤楼左侧的机侧第 i 号复位开关。i:序号（逻辑） 1Wi: 焦侧第 i 个炭化室位置开关。i：序号（逻辑） 2Wi： 机侧第 i 个炭化室位置开关。i：序号（逻辑） ZZ： 总站位置开关 XXW： 下行限位开关 SXW： 上行限位开关 XW：

34、 限位接收装置 JZZ: 总站接收装置 FW: 复位接收装置 W1: 左位置接收装置 W2: 右位置接收装置 YBJ：遥控步进信号 YY/G：遥控匀速/高速信号 YZ/F：遥控正转/反转信号 YSX：遥控上行信号 YXX：遥控下行信号 YFW：遥控复位信号 17 YTZ：遥控停止信号 YQD: 遥控启动信号 BZZ: 变频器正转停止信号 BFZ: 变频器反转停止信号 BYS：变频器匀速信号 BGS：变频器高速信号 BFG：变频器故障复归 QXX：下行驱动器控制信号 QSX：上行驱动器控制信号 GMK：光幕开控制信号 GMH：光幕关控制信号 BJ： 声光报警 HWN: 恒温箱内温度 HWW: 恒

35、温箱外温度 炉顶滑行车是炉顶颗粒物浓度及炉盖、上升管泄漏测试仪器的载体，颗 粒物测试的取样点原则上应选择下风向位置。从理论上讲 360风向的任何 一个位置都可能成为测试点，所以用滑行车调度、移动、选择测试点则成为 必要。炉盖、上升管的泄漏必须采用远距离无接触方案，为了减少图形识别 的难度和炉盖、上升管位置识别的难度，所以摄像头装在滑行车上，依靠滑 行车运动定位和摄像机角度调整来间接识别炉盖及上升管位置。 滑行车系恒温机柜，以保证内置设备的运行环境。 滑行车轨道高约 5m 左右。滑行车上带有上下升降机构，选定位置后， 上下升降机构将测试设备降至 1.5m 高处进行测试。 在滑行车轨道上装有四组磁

36、感应开关 （1） XW限位开关 设在滑行车轨道靠近装煤楼处； （2） FW复位开关 供位置计数器校验用，每 10 个位置开关设置 1 个复位开关； （3） W位置开关 对应每一个炭化室； 18 （4） ZZ总站位置开关 总站即保养、维护、调试、始发站。 所有位置开关的接收端设在滑行车上，共五组： （1）XW 接收端 （2）FW 接收端 （3）W 接收端 在滑行车上前后各设一个，受正、反转控制。 （4）ZZ 接收端 接收端的信号通过开入模块进入 HPLC。 滑行车或滑行车上颗粒物测试仪上下升降时，用上行、下行限位开关 （XXW、SXW）控制上、下行升降机构的启停。 遥控部件的设置，是为了调试、检

37、修时的方便，遥控器的功能定义： 步进：匀速前近 1 个炭化室的位置。 匀速：滑行电机正常速度运行，不受位置开关控制，只受限位开关和停 止控制，正常测试时为匀速。 高速：滑行电机高速运行，不受位置开关控制，只受限位开关和停止控 制。 正转：从 ZZ 方向向机侧、焦侧方向（即装煤楼方向）运行。 反转：从装煤楼向总站方向运行。 上行：颗粒物测试仪向上运行，运行到限位。 下行：颗粒物测试仪向下运行，运行到限位。 复位：系统在调试完成或检修完成后复位，复位计数器在复位时置“0” ， 位置计数器量最大值，置正转。 停止：滑行车不管在任何状态下接到此命令，即运行到下一位置停止运 行。 启动：HPLC 启动滑

38、行车运行。 软件上设置机侧位置计数器和复位计数器。位置计数器的最大值为装煤 楼一侧炭化室的最大值，复位计数器的最大值为 6。 软件上设置焦侧位置计数器和复位计数器。计数器的最大值同上。 从总站正转向机侧装煤炉运行 19 FW1 时；W炭化室最大值 FW2 时；W40 FW3 时；W30 FW4 时；W20 FW5 时；W10 FW6 时；W=0 位置计数器每接收 1 个位置信号（W1）,计数器减 1； HPLC 接收到限位开关信号，置反转状态，位置计数器清“0” ，复位计 数器置“6” 。滑行车反向运行，从装煤楼沿机侧向总站（ZZ）运行。位置计 数器每接收 1 个位置信号（W2）则加 1，此后

39、复位计数器做减法计数，即每 碰到 1 个 FW 减 1。 FW6 时；W0 FW5 时；W10 FW4 时；W20 FW3 时；W30 FW2 时；W40 FW1 时；W炭化室最大值 滑行车经 ZZ 或从总站开始向焦侧装煤楼运行时，焦侧位置计数器和复 位计数器规律同上。 软件上设置位置计数器与炭化室位置号对照表，以供输出炭化室位置时 转换。 HPLC 接收到限位开关（XW）信号，强行停车，并将所有位置计数器清 0，复位计数器置 6,运行方向反置，开始运行。XW 开关一定时间内多次动作。 系统提示：复位计数有错。 滑行车起停的惯性距离应控制在颗粒物浓度及泄漏位置测试的要求范围 内。具体方法：滑行

40、车上的位置接收开关设置 2 个：正转开关、反转开关供 正、反转用。 摄像机的位置设计为 46 档，6m 以下焦炉装煤孔设置 3 个，加上上升 20 管，使用位置 4 个；6m 焦炉装煤孔设置 4 个，加上上升管，使用位置 5 个。 上位机（ZKJ）通过开出接口调正摄像机云台角度，对准所测装煤孔进行拍摄。 3.2.33.2.3 炉顶无组织排放颗粒物浓度监测原理炉顶无组织排放颗粒物浓度监测原理 炉顶颗粒物测试仪通过 RS232 串行接口与 HPLC 连接,完成数据和控制命 令的通信。 颗粒物浓度测试仪工作过程 （1）HPLC 判断是第一个炭化室位置（即靠近装煤楼 14 个上升管旁） 或是下风向位置

41、； （2）HPLC 指挥恒温机柜下降，到位停止； （3）HPLC 启动颗粒物抽气泵，待稳定后； （4）颗粒物测试仪开始测试，测试完毕； （5）将测试数据送 HPLC，乘以 K 值； （6）HPLC 将数据送上位机； （7）HPLC 停止抽气泵运行； （8）恒温机柜上升，到位停止。 若要计算无组织排放量的排放总量，需测试焦炉周围不受焦炉影响空间 的颗粒物浓度，这一浓度与 2.3.2 所测浓度值的平均值的差值，做为变量 （相对浓度）,连同其它变量使用模糊算法，计算排放总量。 3.2.43.2.4 颗粒物测试仪（颗粒物测试仪（PICPIC）与）与 HPLCHPLC 通讯协议通讯协议 HPLC TO

42、PIC 开泵 55， 6X6X， 5B， 61， 6X6X， 5F 头， 地址， 控制， 开泵， 校验和， 尾 HPLC TO PIC 关泵 55， 6X6X， 5B， 60， 6X6X， 5F 头， 地址， 控制， 关泵， 校验和， 尾 21 瞬时采样 HPLC TO PIC 55， 6X6X， 58， 6X6X， 6X6X， 5F 头， 地址， 瞬时采样， 量程， 校验和， 尾 PIC TO HPLC 35， 6X6X， 38， 6X6X， 6X6X，6X6X， 6X6X 5F 头， 地址， 瞬时采样， CPMH， CPML，量程， 校验和，尾 实时采样 1 次 HPLC TO PIC 5

43、5， 6X6X， 59， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 5F 头， 地址， 实时采样， 量程， 测量时间， 校验和， 尾 PIC TO HPLC 35， 6X6X， 39， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 5F 头， 地址， 实时采样， CPMH， CPML， 量程， 尾 重复取数据 HPLC TO PIC 55， 6X6X， 5A， 6X6X， 5F 头， 地址， 出错重取， 校验和， 尾 PIC TO HPLC 35， 6X6X， 3B， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 3F 头， 地址， 重传数据， CPMH， CPML， 校验和， 尾 PIC TO HPLC 35， 6X

44、6X， 3A， 6X6X， 3F 头， 地址， 出错重取， 校验和， 尾 当 HPLC 重复 3 次从 PIC 取回数据，HPLC 报警，提示人工干预，当 HPLC 重复 3 次发现 PIC 向 HPLC 传输 PIC 错取命令，HPLC 报警，提示人工干预。 多次实时采样 22 HPLC TO PIC 55，6X6X， 5C， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 头，地址，实时采样，量程， 测时 H， 测时 L，待时 H， 待时 L， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 5F 测量次数 H，测量次数 L， 校验和， 尾 当测量次数 H=0 时，表示无限次数 测量后 P

45、IC 向 HPLC 回送数据，一次一送。 35， 6X6X， 3C， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 6X6X， 3F 头， 地址， 实时采样， CPMH， CPML， 量程， 校验和， 尾 多次实时采样结束 PC TO PIC 55， 6X6X， 56， 6X6X， 5F， 头， 地址，采样结束， 校验和， 尾 3.2.53.2.5 炉盖、上升管泄漏测试原理及说明炉盖、上升管泄漏测试原理及说明 （1）炉盖、上升管泄漏测试原理图，见图 9。 （2）摄像机镜头控制包括变焦、光圈、变倍，这三个信号由解码器解 码并送到摄像机。 （3）解码器同时解出摄像机启动命令、云台转动命令、雨刷控制命令。 （

46、4）防护罩通过测温，控制防护罩内的风机或加热装置。 （5）补光光源内置光照度传感器，调整光源强度。 （6）摄像机输出视频信号。 （7）视频采集服务器的功能 a、对视频信号进行 A/D 转换； b、帧存储 c、压缩； 23 d、通过 RS232 和 MODEM 向上位机传送数据； e、通过 485 接口和云台解码器通信,传输云台、摄像机控制命令。 （8）在视频采集服务器向上位机发送数据时，HPLC 向上位机发送炭化 室位置号。 （9）图形识别,判断是否泄漏。 3.2.63.2.6 HPLCHPLC 综述综述 （1）HPLC 的选型:MICRO-EH(32 点)可编程控制器 （2）HPLC 的输入

47、输出信号 a、开关量输入 XW: 限位开关信号 JZZ：总站开关信号 FW： 复位开关信号 W1： 左位置信号 W2： 右位置信号 XXW： 下行位置信号 SXW： 上行位置信号 YBJ： 遥控步进信号 YY/G：遥控匀速/高速信号 YZ/F：遥控正转/反转信号 YSX： 遥控上行信号 YXX： 遥控下行信号 YFW： 遥控复位信号 YTZ： 遥控停止信号 YQD: 遥控启动信号 b、开关量输出 BZZ: 变频器正转停止信号 BFZ: 变频器反转停止信号 24 BYS： 变频器匀速信号 BGS： 变频器高速信号 BFG： 变频器故障复归 QXX： 下行驱动器控制信号 QSX： 上行驱动器控制信

48、号 GMK： 光幕开控制信号 GMH： 光幕关控制信号 BJ： 声光报警 c、模拟量输入 HWN: 恒温箱内温度 HWW: 恒温箱外温度 d、通信 HPLC 与颗粒物测试仪通信 HPLC 与上位机通信 （3）HPLC 的功能 a、接收滑行轨道的定位信号，控制滑行电机运行，并将滑行轨道的逻 辑定位信号翻译成炭化室号，在泄漏监测时，随图像数据送上位机。在颗粒 物监测时，随颗粒物浓度值送上位机。 b、接收上下电机限位信号，依据下风向原理和靠近装煤楼第一个上升 管旁（即逻辑号为 1 的炭化室位置）进行定位，控制恒温箱上下运动，完成 颗粒物监测。并将监测数据送上位机。 c、滑行车定位后，根据摄像机控制模

49、型，控制摄像机摄像，并将摄像 机位置翻译成炉盖和上升管位置号，与炭化室号在测试泄漏监测时一并送上 位机。 d、接收遥控器信号，控制滑行电机和上下电机动作。 e、根据摄像机动作，控制摄像机的光幕开合。控制防护罩雨刷动作。 f、接收恒温箱外温度，控制、限制上下电机运行，保护恒温箱安全； 接收恒温箱内温度，向上位机报告并控制声光报警。 25 g、与上位机通信。 3.2.73.2.7 HPLCHPLC 软件原理框图软件原理框图 26 复位信号中断软件 退出退出 Y 错错 误误 判判 断断 Y Y N N Y Y Y N N N N Y N 进入进入 复位计数器加复位计数器加“1” 正转正转 ? 等于等于 1 ? 等于等于 2 ? 等于等于 3 ? 等于等于 4 ? 等于等于 5 ? 等于等于 6 ? 将复位计数器减将复位计数器减 “1” 位置计数器置最大位置计数