najnowsza generacja - Pentol

PENTOL - ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.
Osiedle Piastów 21B, 31-624 Kraków
Tel. +48 12 686 36 86, fax +48 12 686 11 01
www.pentol.pl, e-mail: [email protected]
NOWOŚĆ: TANIE ANALIZATORY GAZOWE SERII G-CEM 40XX
DO CELÓW PROCESOWYCH
NAJNOWSZA GENERACJA
OPTYCZNYCH PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH
DLA CELÓW OCHRONY ŚRODOWISKA
I OPTYMALIZACJI PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH
***
SYSTEM CIĄGŁYCH POMIARÓW EMISJI
1. Wprowadzenie
Brytyjska firma Codel International (CODEL), reprezentowana w Polsce przez firmę Pentol-Enviro Polska, ma w
swoim programie produkcyjnym szereg przyrządów pomiarowych mających zastosowanie w eksploatacji
kotłów oraz innych obiektów w przemyśle chemicznym, metalurgicznym, cementowym itp.
Pozwalają one na określenie stężenia w gazach odlotowych lub procesowych zawartości cząstek stałych (pyłu)
oraz substancji gazowych: dwutlenku siarki, tlenków azotu, tlenku węgla, chlorowodoru, metanu, dwutlenku
węgla, pary wodnej oraz innych gazów jak również na pomiar wydajności przepływu spalin.
PENTOL - CODEL oferuje System Ciągłych Pomiarów Emisji, spełniający wszystkie wymagania dotyczące
kontroli emisji z punktu widzenia norm ochrony środowiska, jak również optymalizacji procesów
technologicznych. W szczególności system jest w pełni zgodny z wymaganiami normy PN-EN14181 (Emisja ze
źródeł stacjonarnych – Zapewnienie jakości automatycznych systemów pomiarowych).
W dalszej części zostaną omówione analizatory (wszystkie pracujące metodą „In situ”) niezbędne do
stworzenia systemu monitoringu emisji dla instalacji energetycznego spalania paliw:
-
Analizator wielogazowy Codel G-CEM 4000, posiadający certyfikat MCERTs na pomiary NO, NO2,
CO, SO2, H2O;
Pyłomierz Codel D-CEM 2000;
Przepływomierz Codel V-CEM 5000;
Tlenomierz cyrkonowy;
System transmisji, wizualizacji i przetwarzania danych – pakiet oprogramowania IEM wraz z
opracowanym przez Pentol oprogramowaniem raportującym PCEMRaport.
Październik 2010
-2-
Opisano również analizatory umożliwiające rozszerzenie systemu o pomiary niezbędne dla instalacji spalania
lub współspalania odpadów:
-
Pomiar HCl – zintegrowany w analizatorze Codel G-CEM 4000;
Pomiar HF – za pomocą analizatora Norsk Elektro Optikk LaserGas;
Pomiar całkowitego węgla organicznego – za pomocą analizatora Thermo-FID MK.
W stosunkowo nielicznych przypadkach metoda „In situ” nie jest rozwiązaniem optymalnym. Ma to miejsce
przede wszystkim gdy temperatura spalin jest bardzo niska – poniżej wodnego punktu rosy (np. mokra
metoda odsiarczania bez przegrzewu spalin) albo bardzo wysoka (np. turbina gazowa bez kotła
odzysknicowego), ponadto gdy stężenia mierzonych gazów są bardzo niskie. W takich przypadkach analizator
gazowy G-CEM 4000 może być zastąpiony modelem ekstrakcyjnym z gorącą próbką G-CEM 4100.
Ponadto przedstawiono najnowsze rozwiązania Codela – rodzinę jedno- i wielogazowych analizatorów serii GCEM 40xx, przeznaczonych zarówno do celów procesowych jak też do uzupełnienia istniejących systemów
monitoringu emisji, np. o pomiar pary wodnej lub CO2 – analizator optyczny „In situ” do pomiaru CO w
warunkach wysokiego zapylenia i wysokiej temperatury – przeznaczony do monitorowania procesów
technologicznych.
2. Optyczne pomiary zanieczyszczeń gazowych
2.1 Zasada pomiaru analizatora wielogazowego G-CEM 4000
Pomiar stężenia gazów wykorzystuje zjawisko absorpcji promieniowania podczerwonego o określonej
częstotliwości przez poszczególne gazy. Na rysunku 1 przedstawiono przykładowe charakterystyki
częstotliwościowe absorpcji dla dwutlenku siarki, tlenku węgla, dwutlenku węgla i pary wodnej.
Należy zauważyć, że termin NOx oznacza wszystkie tlenki azotu tzn. NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5. Analizator
zdolny do pomiaru wszystkich tych gazów byłby bardzo skomplikowany i drogi. Analizy wykazały, że z całości
emisji wszystkich tlenków azotu NO stanowi 95%, a 5% pozostałe tlenki. Miernik w wersji podstawowej mierzy
więc tylko stężenie NO z przeliczeniem na NOx według stałego współczynnika (zgodnie z obowiązującymi
powszechnie przepisami stężenie NOx jest ponadto przeliczane na NO2). Jako opcję CODEL może zamontować
oprócz pomiaru NO również dodatkowy kanał do pomiaru NO2.
Zasada pomiaru stężeń wszystkich gazów (oprócz SO2 i pary wodnej) oparta jest na porównaniu wskazań
detektora mierzącego intensywność promieniowania podczerwonego o określonej częstotliwości dobranej
indywidualnie dla każdego mierzonego gazu - w warunkach roboczych i warunkach odniesienia. Znajdujący się
w odbiorniku zespół filtrów i celek z gazami wzorcowymi zawiera po 2 zestawy dla każdego gazu. Zestaw
„roboczy” zawiera filtr i pustą celkę - detektor mierzy wskazanie D2 zależne od stężenia mierzonego gazu
(oraz od wszystkich czynników zakłócających pomiar). Po przesunięciu zespołu filtrów i celek w pozycję
„odniesienia” dla tego samego gazu, promieniowanie podczerwone przechodzi przez taki sam filtr i dodatkowo
przez celkę wypełnioną gazem mierzonym o stuprocentowym stężeniu. Stopień pochłaniania promieniowania
podczerwonego przez mierzony gaz w kanale spalin lub kominie jest pomijalnie mały w stosunku do
pochłaniania przez gaz w celce. Wskazanie detektora D1 nie zależą od stężenia mierzonego gazu, natomiast
wpływ wszystkich czynników zakłócających pomiar jest identyczny jak dla pomiaru roboczego D2. Pozwala to
na kompensację wszystkich czynników mogących zniekształcić pomiar.
Funkcja
D2
Y = 1 - K • ---D1
jest jednoznaczną funkcją stężenia mierzonego gazu (K jest współczynnikiem proporcjonalności nastawianym
podczas kalibracji przyrządu
Październik 2010
-3100
SO2
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
100
15 µm
CO
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15µm
100
CO2
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15µm
100
PARA WODNA
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15µm
Rysunek 1 Porównanie charakterystyk częstotliwościowych absorpcji
Październik 2010
-4-
Rysunek 2 przedstawia zależność parametru Y od stężenia mierzonego gazu na przykładzie NO (dla CO kształt
krzywej jest identyczny).
Parametr Y .14
a
.12
.10
.08
Stężenie odniesienia
.06
.04
.02
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
6 [tys. ppm]
5,5
Stężenie NO
Zakres pomiarowy
Rysunek 2. Parametr Y w funkcji stężenia NO (CO)
Pomiar SO2 różni się nieco od wyżej opisanego. Wskazanie D2 detektora odpowiadające warunkom roboczym
odpowiada przepuszczeniu wiązki promieniowania podczerwonego przez filtr obejmujący częstotliwość wysoko
uczuloną na stężenie SO2 oraz przylegające pasmo nieczułe na stężenie SO2. Natomiast do uzyskania
wskazania odniesienia D1 służy filtr wąskopasmowy, obejmujący tę część pasma przenoszenia filtru
roboczego, która jest nieczuła na stężenie SO2. W ten sposób podobnie jak dla pozostałych gazów można
skompensować wpływ wszystkich czynników zakłócających pomiar.
Pomiar stężenia pary wodnej dokonywany jest metodą pośrednią, poprzez obróbkę wskazań detektorów
generowanych przy pomiarach pozostałych gazów.
2.2 Budowa analizatora wielogazowego G-CEM 4000
Miernik serii 4000 może mierzyć stężenie do siedmiu gazów spośród wymienionych powyżej.
Analizator G-CEM 4000 jest to miernik optyczny „in situ”, zachowujący wszystkie zalety tej
technologii. Pomiar dokonywany jest wewnątrz sondy zamontowanej w kanale spalin lub na kominie
–miernik ma jedną głowicę pełniącą rolę nadajnika i odbiornika promieniowania podczerwonego.
Element pomiarowy – sonda prześwietlana promieniowaniem podczerwonym ma (w zależności od
wersji) długość 1m lub 0,6m. Wzdłuż części pomiarowej sondy zabudowane są filtry dyfuzyjne,
zapewniające swobodny przepływ gazów i nieprzepuszczające do wewnątrz sondy pyłów ani kropel
cieczy. Na końcu sondy znajduje się lustro pokryte rodem (metal szlachetny z grupy kobaltowców,
bardzo odporny na działanie czynników chemicznych), co zapewnia trwale wysoki współczynnik
odbicia również dla promieniowania podczerwonego. Łączna długość sondy (część pomiarowa i część
nośna) wynosi w wersji „długiej” 1,8m, a w wersji „krótkiej” 1,0m. Wersja długa posiada część nośną
wystarczająco długą do zabudowy w grubościennych kominach betonowych, ponadto jest stosowana
w stalowych kominach i kanałach spalin o odpowiednio dużej średnicy (szerokości). Jedynie dla
kanałów spalin o małych wymiarach stosowana jest sonda krótka. Widok analizatora przedstawia
rysunek 3, a sposób zabudowy miernika na obiekcie – rysunek 4.
Październik 2010
-5-
Rys. 3 Widok miernika wielogazowego Codel typ G-CEM4000 z krotką sondą. Na pierwszym planie głowica z
sondą, z tyłu szafa zawierająca elektronikę wszystkich analizatorów zabudowanych razem na kominie lub
kanale spalin, sterownik kalibracji (GCC) oraz sterownik lokalny (SCU).
Rys. 4 Sposób zabudowy analizatora wielogazowego G-CEM 4000
Analizator zawiera zintegrowane mierniki temperatury i ciśnienia bezwzględnego, co upraszcza połączenia
między elementami systemu. Zachowanie stabilnej temperatury wewnątrz głowicy jest krytyczne dla
dokładności i powtarzalności wskazań analizatora. Aby sprostać temu wymaganiu w najtrudniejszych i szybko
zmieniających się warunkach atmosferycznych (np. na kominach) Codel opracował aktywną osłonę pogodową
z elementem Peltiera.
Dane techniczne przyrządu:




Mierzone stężenie gazów: do 7 naraz spośród: SO2, NO, NO2, CO, CO2, CH4,HCl, H2O
Zakres - CO/NO
- Nastawialny w zakresie 0-100 ppm do 0-3000 ppm
SO2
Nastawialny w zakresie 0-100 ppm do 0-25.000 ppm
CO2/H2O
Nastawialny 0-25%
Przetwarzanie danych pomiarowych
- bieżące uśrednianie w czterech nastawianych
przedziałach czasowych:
10-60 s, 1-60 min, 1-24 h, 1-30 dni
Pełzanie zera
2 ppm (CO, NO, NO2, SO2, HCl)
0,2% (CO2, H2O)
Październik 2010
-6-


Dokładność
Wyjścia (przez sterownik lokalny)






Temperatura spalin
Materiał sondy
Materiał głowicy
Temperatura otoczenia
Zasilanie
Zużycie powietrza
2% wartości mierzonej
- analogowe 0 lub 4 ± 20 mA, 500 Ω max.
(wybrany przedział uśredniania)
- cyfrowe przez magistralę danych do sterownika
centralnego
- dwustanowe - do sygnalizacji wysokiego stężenia gazu
lub uszkodzenia analizatora
- 0 † 300°C
stal nierdzewna 316 L
aluminium malowane farbą epoksydową, IP68
- -30 do +70°C
48V prądu stałego, 50W (ze sterownika lokalnego)
- 4m3 /h (5-7 bar)
Do analizatora dołączony jest moduł kalibracji, umożliwiający automatyczną lub ręczną kalibrację zera, a
ponadto w ramach okresowej kontroli weryfikacji zakresu za pomocą gazów wzorcowych z butli.
Wszystkie mierniki wyposażone są w wyjścia analogowe i cyfrowe do współpracy ze Zintegrowanym Systemem
Monitoringu Emisji oraz dwustanowe (sygnalizacyjne).
Sterownik lokalny wspólny dla grupy pomiarowej pełni funkcję zasilacza, buforu danych pomiarowych oraz
realizuje funkcję normalizacji. Parametrami normalizującymi są: temperatura, ciśnienie, wilgotność i
zawartość O2. Pierwsze trzy parametry mierzone są w mierniku wielogazowym, O2 za pomocą tlenomierza
zewnętrznego. Wartości stężeń mogą być alternatywnie przedstawione w postaci mg/m3 lub mg/Nm3, w
przeliczeniu na stałą zawartość O2 i/lub na spaliny suche. Zastosowany procesor umożliwia swobodny wybór
czasu uśredniania w zakresie od 10s do 30 dni.
2.3 Kalibracja
Konstrukcja mierników serii 4000 spełnia wymagania dotyczące kalibracji zawarte w normach ISO nr 7935 i
10849, jak również w znacznie ostrzejszej normie amerykańskiej EPA (40CFR część 60 załącznik B).
Wcześniejsze konstrukcje analizatorów optycznych „in situ” przy wszystkich swoich zaletach miały
ograniczenie – nie dawały mianowicie możliwości wykonania kalibracji w warunkach możliwie najbardziej
zbliżonych do rzeczywistych niezależnie od stanu pracy monitorowanego obiektu technologicznego.
Konstrukcje zastosowane w analizatorze serii 4000 umożliwiło poprawne technicznie i wiarygodne dla
użytkownika oraz służb kontrolnych rozwiązanie.
Kalibracja zera
Zastosowanie sondy pomiarowej zamontowanej wewnątrz kanału spalin umożliwia dokonanie kalibracji zera
poprzez podanie do wnętrza sondy gazu zerowego (powietrze AKPiA lub azot), który usuwa spaliny ze strefy
pomiarowej i umożliwia stworzenie rzeczywistych warunków zerowych. Po przedmuchaniu wnętrza sondy oraz
uzyskaniu stabilnych wskazań rozpoczyna się cykl kalibracyjny. Łączny czas procedury kalibracyjnej zera
wynosi 20 minut przy zużyciu gazu zerowego 1 dm3/s. Kalibracja zera może być dokonywana automatycznie w
zadanych odstępach czasu bądź inicjowana ręcznie z poziomu analizatora lub komputera. Producent zaleca
automatyczną kalibrację zera raz na dobę. Ponieważ krzywa pochłaniania promieniowania podczerwonego
jest jednoznacznie określona prawami fizyki, ewentualny błąd wskazań analizatora może być skutkiem jedynie
pełzania zera. Regularna kalibracja zera gwarantuje, więc długotrwałą poprawność wskazań.
Kalibracja zakresu (punktu pracy)
Dokonywana jest ona, podobnie jak kalibracja zera, w warunkach rzeczywistych. Dla uzyskania maksymalnej
miarodajności kalibracji punktu pracy, gaz wzorcowy będący mieszaniną gazów wzorcowych o uzgodnionych
stężeniach z nośnikiem w postaci azotu jest podawany do tej samej przestrzeni, w której odbywa się pomiar,
tzn. do wnętrza sondy pomiarowej. Uzyskuje się dzięki temu zgodność długości ścieżki pomiarowej oraz tę
samą temperaturę i ciśnienie, co w rzeczywistych warunkach kanału spalin (gaz wzorcowy jest przed
podaniem do wnętrza sondy pomiarowej przepuszczony przez specjalną wężownicę celem podgrzania do
temperatury panującej w kanale spalin). Takie rozwiązanie pozwala uniknąć przeliczeń wskazań z warunków
rzeczywistych na warunki panujące w zewnętrznej kuwecie kalibracyjnej i zapewnia pełną porównywalność
wskazań podczas kalibracji z warunkami panującymi podczas normalnej pracy analizatora. Na każdy odczyt
Październik 2010
-7-
weryfikacyjny zużywa się 600 do 900 dm3 gazu (czas podawania gazu wynosi ok. 10-15 min z wydajnością
nie więcej niż 1 dm3/s). Kalibracja zakresu wykonywana jest przez serwis Pentolu po każdym przeglądzie
serwisowym. Wykonane podczas montażu podłączenia do butli z gazami oraz zainstalowane oprogramowanie
umożliwiają Użytkownikowi samodzielne wykonywanie kalibracji zakresu miedzy przeglądami serwisowymi.
Butle z gazem wzorcowym nie wchodzą w zakres oferty, natomiast ryczałtowy koszt przeglądu serwisowego
obejmuje koszt gazów wzorcowych.
2.4 Analizator gazowy typ G-CEM 4100
Jest to wielogazowy analizator ekstrakcyjny z gorącą próbką, skonstruowany z wykorzystaniem komponentów
opisano w rozdziale 2.2. analizatora G-CEM 4000.
Rysunek 5 przedstawia widok szafy analizatora.
L/min
A IR
50
40
30
20
10
AF4000- 04D
MADE IN JAPAN
AFM4000-04D
MADE IN JAPAN
AFD4000-04D
MADE IN JAPAN
ID G 3 0 -0 3
M AX TEM P 50°C
M AX PRESS. 1.0MPa
MADE IN JAPAN
1. Szafa pneumatyki
2. Skrzynka z przekaźnikami
3. Skrzynka wejść/wyjść
4. Szafa klimatyzowana
5. Przedzial analizatora GCEM4100
6. Skrzynka zasilacza
7. Skrzynka sterownika lokalnego
Rysunek 5 Widok szafy analizatora G-CEM 4100
Zespół analizatora składa się z następujących komponentów:
 sondy umieszczonej w kanale spalin
 grzanego węża, podającego próbkę z sondy do strefy pomiarowej analizatora
 głowicy analizatora o budowie identycznej jak głowica miernika G-CEM 4000
 umieszczonej na osi głowicy izolowanej i grzanej cylindrycznej strefy pomiarowej długości
1 metra, przez którą przepływa próbka mierzonego gazu
 eżektora służącego do zasysania próbki
 zespołu kalibracyjnego służącego do regulacji i sterowania przepływem mediów kalibracyjnych:
powietrza służącego do kalibracji zera oraz gazów wzorcowych do weryfikacji punktu pracy
 sterownika lokalnego umożliwiającego konfigurację i zapewniającego komunikację analizatora z
komputerem
 klimatyzowanej szafy zapewniającej wymagany komfort cieplny analizatora (alternatywnie szafa
analizatora może być zabudowana w klimatyzowanym kontenerze).
Zasada działania oraz dane techniczne analizatora G-CEM 4100 są takie same jak modelu G-CEM 4000.
2.5 Lokalizacja analizatorów do celów procesowych
Analizator wielogazowy pracujący jako element systemu monitoringu emisji jest zazwyczaj montowany na
kanale spalin za odpylaczem bądź na kominie. Odczyt pomiaru CO jest więc opóźniony w stosunku do stanu
na wylocie z kotła, a ponadto wartość zmierzona jest niższa z uwagi na rozcieńczenie spalin, niekiedy znaczne.
Październik 2010
-8-
Okoliczności te powodują, że zastosowanie tak zlokalizowanego pomiaru CO do kontroli procesu jest
ograniczone. W przypadku procesów technologicznych, w których występują zagrożenia nagłego,
niekontrolowanego wzrostu CO krytyczne jest jak najszybsze wykrycie takiego stanu i podjęcie środków
zaradczych (np. zmniejszenie ilości bądź odcięcie paliwa, wyłączenie elektrofiltrów itp.)
Osiągnięcie jak najszybszej reakcji analizatora CO wymaga zabudowy możliwie jak najbliżej źródła emisji.
Optymalna lokalizacja to zazwyczaj strefa wysokiego zapylenia (rzędu kilkudziesięciu g/m3) oraz wysokiej
temperatury (kilkaset stopni Celsjusza). Dotychczas w takich lokalizacjach możliwe było zastosowanie jedynie
analizatora ekstrakcyjnego, charakteryzującego się z natury rzeczy opóźnieniem wskazań i znacznymi
nakładami
na obsługę, a w warunkach wysokiego zapylenia niezbędne jest częste czyszczenie filtra
w sondzie bądź jego wymiana.
Zastosowana przez Codel konstrukcja sondy „In situ” z filtrami dyfuzyjnymi, przepuszczającymi gaz i
zatrzymującymi cząstki stałe (ale z uwagi na gładką powierzchnię filtra nie narażonymi na zablokowanie przez
pył) umożliwia zabudowę i poprawną pracę analizatora nawet w tak niekorzystnych warunkach.
Z uwagi na zapotrzebowanie na przyrząd do ciągłego pomiaru CO2 (np. do rozliczeń z tytułu handlu emisjami)
Codel wdrożył do produkcji analizator CO2 G-CEM 1080, którego rozwiązania są identyczne jak analizatora CO
G-CEM 1000.
Analizatory Codela nadają się również do kontroli pracy instalacji odsiarczania lub odazotowania. Jedynym
ograniczeniem może być instalacja mokrego odsiarczania bez przegrzewu spalin, kiedy temperatura spalin
może spaść poniżej wodnego punktu rosy a w spalinach mogą być obecne wolne krople wody.
2.6 Analizatory wielogazowe G-CEM 40
Analizatory Codel G-CEM 40xx są uproszczoną wersją analizatora wielogazowego G-CEM 4000, dedykowana
przede wszystkim do celów procesowych, ale i również do uzupełnienia istniejących ekstrakcyjnych systemów
monitoringu emisji, np. o niemożliwy do realizacji w technice ekstrakcyjnej pomiar pary wodnej. W najnowszej
wersji przyrządy te mogą one mierzyć do trzech gazów spośród CO, NO, NO2, SO2, CH4 i HCl oraz (w każdej
konfiguracji) H2O i CO2. Oferta obejmuje również jednogazową wersję G-CEM4010 do pomiaru CO.
Podobnie jak opisane powyżej analizatory G-CEM4000, mierniki serii 40 mają zintegrowane pomiary
temperatury i ciśnienia spalin..
Zasada działania analizatorów oraz ich budowa są analogiczne do opisanego powyżej analizatora G-CEM
4000.
Rysunek 6 Widok ogólny analizatora G-CEM 40
Październik 2010
-9-
Dane techniczne przyrządu:
Zakres
- ustalany w ppm
- ustawiany do 0-6000ppm (CO, NO, NO2, SO2, CH4, HCl)
- ustawiany do 0-25%* (CO2, H2O)
Dokładność
- ± 10 ppm (0,5% CO2 i H2O)
Rozdzielczość
- ± 1 ppm (0,1% CO2 i H2O)
Czas odpowiedzi
- ustawiany w zakresie 1 do 60min
Kalibracja
- automatyczna kalibracja zera, ręczna kalibracja zakresu
Wyjście analogowe
- wyjścia prądowe 2 szt 4-20mA izolowane, max obc. 500Ω
ustawiane z klawiatury
Wyjścia dwustanowe
- 2 szt. beznapięciowe, 50V, max obc. 1A ustawiane jako
sygnały alarmowe przekroczenia zakresu pomiarowego
- 1 szt. beznapięciowe, 50V, max obc. 1A ustawiane jako
sygnalizacja ważności danych
Wyjścia szeregowe
- RS 232/485
Obudowa
- aluminium epoksydowane, IP67
Temp. otoczenia
- -20oC do +50oC
Temp. spalin
- wodny punkt rosy do 300oC*
Zasilanie
- 24V=, opcjonalnie 230V~
Powietrze kalibracyjne
- czystość AKPiA, 4Nm3/godz., 0,5Mpa
2.7 Rozbudowa systemu monitoringu emisji o pomiary wymagane przy spalaniu lub współspalaniu odpadów
Pentol oferuje systemy monitoringu emisji w najszerszym zakresie wymaganym w Załączniku 6 do
Rozporządzenia Ministra środowiska z dn. 23.12.2004r. w sprawie pomiarów wielkości emisji (Dz.U. nr 283,
poz. 2842), a więc dla instalacji spalania lub współspalania odpadów. Oprócz SO2, NOx, CO, CO2 i
współczynnika wilgotności, wymagany jest jeszcze pomiar następujących substancji gazowych:
-
HCl – mierzonego za pomocą analizatora Codel G-CEM 4000;
-
HF – mierzonego za pomocą optycznego analizatora spalin „In situ” Norsk Elektro ptikk LaserGas;
-
Substancji organicznych w postaci gazów i par wyrażonych jako całkowity węgiel organiczny –
mierzonych za pomocą analizatora Thermo-FID MK.
Opis obydwu w/w analizatorów zamieszczono w kolejnych rozdziałach.
2.8 Analizator HF
Do pomiaru fluorowodoru zostanie zastosowany analizator optyczny „in situ” typ LaserGas z otwartą ścieżką
pomiarową. Pomiar na zasadzie absorpcji podczerwieni z wykorzystaniem lasera diodowego pozwala na
oznaczanie wielu związków heteroatomowych, a w szczególności: NH3, HCl, HF, CH4, H2S, HCN) i innych,
szczególnie przy ich niskich stężeniach w aplikacjach monitoringu emisji zanieczyszczeń.
Budowę analizatora przedstawiono na rysunku 7.
Październik 2010
- 10 -
Spaliny
Nadajnik
Odbiornik
zespół centrowania i
powietrza zaporowego
Max 25 m
moduł elektroniczny
zasilanie 115/230 VAC, 50/60Hz
4-20mA – wejścia normalizacyjne
4-20mA – wyjścia analogowe
Max 80 m
wyjścia sygnałowe
wyjścia cyfrowe
wyjście światłowodowe (opcja)
Rysunek 7 Budowa analizatora optycznego HF
Analizator składa się z trzech zasadniczych części: nadajnika z laserem diodowym, odbiornika z zespołem
detektora oraz modułu elektronicznego. Nadajnik i odbiornik zamontowane są na przeciwległych stronach
kanału pomiarowego. Zasada działania oparta jest na skanowaniu pasma bliskiej podczerwieni wokół długości
fali, dla której ma miejsce silne pochłanianie mierzonego gazu. Pasmo jest dokładnie dobrane w celu
uniknięcia zakłóceń i wpływu innych związków. Istotą metody jest zastosowanie podwójnej modulacji długości
fali lasera. Amplituda sygnału detektora zmieniająca się na skutek modulacji długości fali promieniowania
lasera stanowi podstawę do generacji wartości pomiarowej. Dokładność pomiaru poprawiono dzięki poddaniu
analizie drugiej harmonicznej sygnału oraz analizie cyfrowej kształtu otrzymanej krzywej absorpcji.
Przyrząd charakteryzuje się:
-
Wysoka dokładnością i selektywnością
-
Niskimi progami detekcji
-
Krótkim czasem odpowiedzi
-
Brakiem wpływu na pomiar innych gazów
-
Prosta instalacją
-
Minimalnym zakresem czynności obsługowych
-
Niskim kosztem obsługi (brak części planowo zużywających się).
Dane techniczne przyrządu
Próg detekcji*
0,01 mg/m3
Zakres pomiarowy*
ustawiany od 0,1 mg/m3 do 0-1000 mg/m3
Długość drogi optycznej
0,5 – 6 m
Czas odpowiedzi
<2 s
Dryft zera
< 2% zakresu/3 miesiące
Dryft zakresu
< 4% zakresu/3 miesiące
Październik 2010
- 11 -
Czas uśredniania
od 2s do 24h
Kalibracja
In situ przy pomocy fabrycznie wykalibrowanej celki przepływowej lub w
osobnej kuwecie kalibracyjnej (kalibracja dokonywana przez serwis
producenta w ramach przeglądów profilaktycznych
Wyjścia
analogowe 4-20 mA
Temperatura spalin
max 6000C
Temperatura otoczenia
-30 do +550C
Stopień ochrony
IP65 (głowice)
IP55 (moduł elektroniczny)
Zasilanie
115/230 V 50/60Hz, 50W
* Wielkości odniesione do 1m długości drogi optycznej
2.9 Analizator całkowitego węgla organicznego
Analizator wykorzystuje metodę ciągłej detekcji płomieniowo-jonizacyjnej (FID), która pozawala na wiarygodne
oznaczenie zarówno węglowodorów o dużej masie cząsteczkowej, jak i śladowych zanieczyszczeń w gazach o
podwyższonej czystości.
Wszystkie elementy mające styczność z próbką są zintegrowane w grzanej komorze pomiarowej. Wbudowany
grzany filtr z wymiennym stalowym wkładem o porowatości 2 µm może być okresowo czyszczony, co przedłuża
jego żywotność.
Urządzenie posiada regulator zapewniający kontrolę ciśnienia i stabilność przepływu próbki przez komorę
spalania.
Analizator ma również układ przygotowania powietrza niezbędnego do spalania węglowodorów. Dzięki temu
nie potrzebne jest zewnętrzne źródło oczyszczonego powietrza.
W metodzie FID cząsteczki węglowodorów z gazu pomiarowego podlegają jonizacji w obszarze płomienia. Do
podtrzymania płomienia niezbędne jest paliwo (wodór) oraz powietrze. Płomień umieszczony jest w silnym
polu elektrostatycznym wytwarzanym przez dwie elektrody. Powstałe jony migrują w kierunku katody lub
anody. Wytworzona w ten sposób różnica potencjałów, a tym samym wielkość prądu, jest wprost
proporcjonalna do stężenia cząstek węgla organicznego w spalanej próbce gazu. Sygnał jest mierzony i
przetwarzany przez układ elektroniczny.
Metoda FID jest jedyną referencyjną w pomiarach węgla organicznego do celów monitoringu emisji.
Zalety:
-
metoda FID – referencyjna w pomiarach emisji lotnych związków organicznych
wysoka czułość
możliwość selektywnego oznaczania węglowodorów niemetanowych
przełączalne zakresy pomiarowe
wbudowany filtr i eżektor do poboru próbek
wbudowany układ przygotowania powietrza do spalania
Analizator występuje w kilku wersjach, stosowanych w zależności od pomieszczenia i warunków pracy. W
zależności od wersji oferty przyjęte rozwiązania będą się różnić sposobem transportu próbki.
Do celów monitoringu emisji Pentol preferuje wersję MK, zabudowaną bezpośrednio na kanale spalin lub
kominie. Eliminuje to konieczność stosowania układu transportu próbki, dzięki czemu obsługa przyrządu jest
prostsza. Dla utrzymania drożności układu poboru próbki oraz zwiększenia czasu żywotności filtra zostanie
zastosowane automatyczne przedmuchiwanie zwrotne. Producent analizatora potwierdza, że to rozwiązanie
zostało przetestowane w szczególnie trudnych warunkach, np. w cementowniach i sprawdziło się w dłuższym
okresie eksploatacji. Dzięki takiemu rozwiązaniu jedyną przewidzianą dla Użytkownika czynnością serwisową
jest wymiana butli z gazami: wodorem oraz propanem w azocie lub syntetycznym powietrzu. Zużycie gazów
jest bardzo niewielkie (3 butle wodoru rocznie i 1 butla propanu na 2 lata). Konieczność wymiany filtra
pomiędzy planowanymi przeglądami serwisowymi wykonywanymi co 6 miesięcy będzie jedynie sporadyczna.
Październik 2010
- 12 -
Dane techniczne przyrządu:
Mierzony parametr
Całkowity węgiel organiczny
Metoda pomiarowa
Ciągła detekcja płomieniowo – jonizacyjna (FID)
Zakresy pomiarowe
0-1 do 0-500 000 mg/m3 (programowalne)
Wykrywalność
<0,1 mg/m3
Czas odpowiedzi T90
<0,5 s
Zużycie paliwa (100 % H2)
40 ml/min dla 2 bar
Zużycie powietrza (do eżektora)
2 Nm3/h dla 5 bar
Zużycie metanu (do kalibracji)
0,13 Nm3/h dla 3 bar (tylko podczas kalibracji)
Wymagana filtracja próbki
2 μm
Przygotowanie powietrza
Wbudowany układ przygotowania powietrza
Temperatura pieca
120-210oC
Wyjście analogowe
4-20 mA
Wymiary obudowy, masa
410 x 450 x 400 mm (szer. x gł. x wys.), mocowanie kołnierzowe do
komina, masa 30kg
Zasilanie
230 V AC/ 50 Hz, 250 W
Temperatura otoczenia
-30 do +40oC
3. Przegląd metod pomiaru stężenia cząstek stałych
3.1. Metoda izokinetyczna
Najczęściej stosowaną metodą okresowego pomiaru ilościowego emisji zanieczyszczeń stałych jest fizykalny
pobór próbek. Metoda izokinetyczna polega na poborze próbki za pomocą sondy w taki sposób, aby prędkość
spalin w sondzie była równa prędkości spalin w kanale w miejscu zainstalowania sondy. Zapewnia to
dotrzymanie przepływu spalin nie zakłóconego przez wprowadzenie sondy. Próbka pobierana jest przez
określony czas (zazwyczaj 10 do 30 minut), a następnie ważona.
Dokładne określenie rzeczywistego stężenia pyłu w kanale spalin wymaga pobierania próbek z wielu miejsc w
przekroju kanału. Jest to metoda wymagająca mimo stosowania automatycznych aparatów do poboru próbki
zaangażowania wykwalifikowanego personelu, czasochłonna i droga. Ponadto, z uwagi na specyfikę procesu
spalania (bądź innego procesu technologicznego) nieuniknione są wahania parametrów spalin, co obarcza
trwający zazwyczaj kilka godzin pomiar dodatkowym, niemożliwym do uniknięcia błędem. Mimo opisanych
powyżej niedogodności metoda izokinetyczna jest powszechnie stosowana do wzorcowania i weryfikacji
poprawności pracy pyłomierzy optycznych.
3.2. Metoda Ringelmana obserwacji wizualnej
Najprostszą metodą szybkiego, aczkolwiek przybliżonego określania zawartości zanieczyszczeń stałych jest
metoda wizualna, polegająca na porównaniu przejrzystości dymu ze standardowym wzorcem (zwanym
"wzorcem Ringelmana") określającym zaczernienie w postaci sześciu stopni szarości (0 odpowiada bieli, 5 czerni, pozostałe stopnie odpowiadają zaczernieniu spalin w proporcji 1 stopień - 20%). Prostota metody
okupiona jest ograniczoną dokładnością, spowodowaną nie tylko subiektywnością oceny, ale i wpływem pory
dnia i warunków atmosferycznych.
3.3. Metoda pomiaru przejrzystości optycznej
Obydwie wspomniane powyżej metody pozwalają na określenie chwilowych wartości emisji. Dla miarodajnej
oceny emisji niezbędny jest jednakże pomiar ciągły, w wielu krajach wymagany przez przepisy o ochronie
Październik 2010
- 13 -
środowiska jako obowiązkowy element wyposażenia kotła. Pomiar dokonywany tą metodą opiera się na
określeniu stopnia pochłaniania (ekstynkcji) wiązki promieniowania w poprzek drogi gazu.
Mierniki optyczne podają zazwyczaj, oprócz ekstynkcji, wartość względnego stopnia zaczernienia ("opacity"),
przy czym:
zaczernienie + przejrzystość = 1
Z kolei wzajemną zależność ekstynkcji i zaczernienia określa wzór Beer-Lamberta:
zaczernienie = 1 - e
-ekstynkcja
Warunkiem miarodajności metody optycznej dla określenia emisji cząstek stałych są rozmiary cząsteczek pyłu
- zakłada się, że nie powinny być większe niż 20 mikrometrów.
Pochłanianie strumienia światła przez cząsteczki stałe zależy zarówno od rozmiarów cząsteczek, jak i od
długości fali świetlnej. Zwłaszcza zdolność rozpraszania maleje, gdy rozmiar cząsteczek jest mniejszy od
długości fali światła użytego do pomiaru. Z tego powodu, promieniowanie podczerwone jest mniej skuteczne
od światła widzialnego do wykrywania cząstek o rozmiarach submikronowych. Światło widzialne nie jest
absorbowane przez inne składniki spalin, jak dwutlenek węgla bądź para wodna, zapewnia wreszcie
porównywalność wyników z metodą Ringelmana.
3.4 Pyłomierz optyczny Codel D-CEM 2000/D-CEM 2100
Miernik jest zmodyfikowaną wersją sprawdzonego od lat modelu 200. Umożliwia on kontrolę wskazań
odpowiadających zerowemu zapyleniu bez przerywania procesu technologicznego - a więc dla procesów
ciągłych oraz kominów zbierających spaliny z kilku źródeł emisji. Układ kompensacji zanieczyszczeń
powierzchni optycznych zapewnia precyzyjny pomiar również dla niskich poziomów zapylenia.
Rysunek 8 Sposób montażu pyłomierza typ D-CEM 2000
Miernik składa się z dwóch identycznych zespołów nadajnik-odbiornik i karty procesora, zamontowanej w
sterowniku lokalnym wspólnym z pozostałymi miernikami Codela zamontowanymi na tym samym obiekcie.
Zespoły nadajnik-odbiornik są montowane naprzeciwko siebie na kanale spalin.
Nadajnik-odbiornik składa się ze źródła światła (diody LED), detektora, układu optycznego z ruchomym
lustrem kalibracyjnym zamontowanym w zaworze kulowym oraz niezbędnego dla sterowania i pomiaru układu
elektronicznego.
Źródłem światła jest dioda elektroluminescencyjna (LED) modulowana w taki sposób, że w danym momencie
tylko jedna z nich świeci. Przełączenie diod odbywa się 37,5 razy na sekundę.
System optyczny każdej z głowic jest tak zaprojektowany, że detektor otrzymuje sygnał z własnej diody oraz z
przeciwległego nadajnika. Sygnały emitowane z nadajników są elektronicznie modulowane częstotliwością
600 Hz, dzięki czemu można było odstroić odbiorniki od obcych źródeł światła.
Październik 2010
- 14 -
Rysunek 9 Układ optyczny pyłomierza typ D-CEM 2000.
Podczas normalnej pracy (rysunek 9 po lewej) położenie zaworu kulowego pozwala, aby strumień światła
przepływał poprzez kanał spalin do drugiego zespołu. W tym czasie lustro jest zabezpieczone przed spalinami.
W wybranych przez użytkownika odstępach czasu zostaje zainicjowana procedura kalibracyjna dla zerowego
zaczernienia (rysunek 9 po prawej). W tym celu zawór kulowy obraca się odcinając system od otoczenia a
lustro ustawia się prostopadle do strumienia światła. Odbiornik mierzy w tym czasie natężenie światła
tłumionego jedynie przez elementy optyczne. Każdy z nadajników-odbiorników jest kalibrowany indywidualnie,
dzięki czemu w odróżnieniu od innych systemów, zanieczyszczenie układów optycznych jest automatycznie
kompensowane.
W najnowszej wersji zastosowano również układ weryfikacji wskazań pyłomierza w punkcie pracy. Funkcja ta
jest realizowana po ustawieniu lustra w pozycji kalibracji zera. Częściowe zaczernienie symulowane jest przez
kontrolowane zmniejszenie intensywności świecenia diody LED. Z uwagi na bardzo precyzyjną kontrolę
intensywności świecenia diody metoda ta jest wiarygodna, a zarazem znacznie prostsza konstrukcyjnie od
wprowadzania na ścieżkę optyczną filtra sygnalizującego częściowe zaczernienie – unika się zastosowania
kolejnego ruchomego elementu.
Dla zabezpieczenia powierzchni optycznych zastosowano układ powietrza zaporowego, niedopuszczającego
do osadzania się cząstek stałych zawartych w przepływającym gazie. Do tego celu stosuje się niewielkie ilości
2 dm3/s czystego powietrza o ciśnieniu 0,1 -0,5 MPa. W przypadku stabilnego podciśnienia medium rolę tę
może pełnić zasysane powietrze atmosferyczne, chociaż nie jest to rozwiązanie zalecane, jako docelowe.
Zespół procesora zawiera układ zasilania oraz mikroprocesor do przetwarzania danych z obydwu głowic i
formowania sygnału wyjściowego. Przyrząd oferuje możliwość odczytu wartości pomiaru w postaci
zaczernienia (w procentach lub jednostkach Ringelmana), ekstynkcji, bądź po wprowadzeniu współczynnika
proporcjonalności - stężenia pyłu, mierzonego w miligramach na rzeczywisty lub normalny metr sześcienny.
Miernik umożliwia przeliczanie stężeń na warunki normalne. Zastosowany procesor umożliwia swobodny
wybór czasu uśredniania w zakresie od 10 sekund do 30 dni.
Oprócz wyjścia analogowego 4 † 20 mA miernik wyposażony jest w wyjście cyfrowe umożliwiające włączenie
przyrządu do Inteligentnego Systemu Monitoringu Emisji. Wersja 2100 przeznaczona do samodzielnej pracy
wyposażona jest w klawiaturę i wyświetlacz ciekłokrystaliczny umożliwiające programowanie, kalibrację i
diagnostykę miernika. Wersja ta posiada tylko wyjście analogowe 4-20mA.
Pamięć trwała RAM pozwala na utrzymanie wszystkich danych w przypadku zaniku zasilania.
Dane techniczne analizatora:
Zakres - zaczernienie
- ekstynkcja
- stężenie pyłu
- nastawiany indywidualnie w dowolnym
podzakresie 0100%
- nastawiany indywidualnie
- nastawiany indywidualnie w zakresie 0-2000
mg/Nm3
Październik 2010
- 15 -
Przetwarzanie danych pomiarowych
- bieżące uśrednianie w czterech nastawianych
przedziałach czasowych: 10-60s, 1-60 min, 1-24h,
1-30d.
- ± 0,2% zaczernienia
- ± 0,1% zaczernienia
- 0,2% zaczernienia
- max. 8 metrów
- stopień ochrony IP65
- analogowe 0†20 lub 4†20 mA, 500 W max.
(wybrany przedział uśredniania)
- cyfrowe przez magistralę danych do jednostki
centralnej Inteligentnego Systemu Monitoringu
Emisji tylko (model 2000)
- dwustanowe – do sygnalizacji wysokiego
zanieczyszczenie układu optycznego lub braku
współosiowości
- -20 do +60oC
-48 V prądu stałego 30 VA ze sterownika
lokalnego (model 2000)
- 230V prądu zmiennego 30VA (model 2100)
- 2 dm3/s (0,1-0,5 MPa) lub 5 dm3/s z otoczenia
Dokładność
Powtarzalność
Max. pełzanie długookresowe
Długość ścieżki pomiarowej
Obudowa
Wyjście
Temperatura otoczenia
Zasilanie
Zużycie powietrza czyszczącego
3.5. Porównywalność wyników pomiarów
Stężenie pyłu w gazie C jest wprost proporcjonalne do mierzonej przez przyrząd ekstynkcji E i wyraża się
wzorem:
E•k
C = ---------l
gdzie l jest długością ścieżki pomiarowej (wewnętrzny wymiar kanału lub komina w miejscu zainstalowania
przyrządu), natomiast k jest współczynnikiem proporcjonalności, który należy określić empirycznie przez
porównanie wskazań ekstynkcji mierzonej przez przyrząd optyczny z wynikiem pomiaru izokinetycznego. W
przypadku braku wyników pomiaru porównawczego można przyjąć przybliżoną wartość współczynnika
k=2500.
W poniższej tabeli podano przykładowe zestawienie kilku wartości współczynnika Ringelmana, zaczernienia,
przejrzystości, ekstynkcji i stężenia spalin, zakładając współczynnik proporcjonalności 2500, długość ścieżki
pomiarowej w kanale spalin 2,5 m oraz temperaturę spalin 150 °C.
Wsp. Ringelmana
---
0,25
0,5
1.0
1,5
2,5
3,5
4,5
Zaczernienie
---
0,05
0,10
0,20
0,30
0,50
0,70
0,90
Przejrzystość
---
0,95
0,90
0,80
0,70
0,50
0,30
0,10
Ekstynkcja
---
0,05
0,10
0,22
0,36
0,69
1,20
2,30
mg/m3
50
100
220
360
690
1200
2300
mg/Nm3
77
155
340
560
1070
1860
3560
Stężenie
Tabela 1. Porównanie wyników pomiarów stężenia cząstek stałych.
Październik 2010
- 16 -
3.6. Kontrola poprawności wskazań pyłomierzy
W rozdziale 2.4 przedstawiono metodę automatycznej kalibracji pyłomierzy D-CEM 2000. Stosowany system
kalibracji zapewnia uniknięcie błędów wskazań pochodzących od większości możliwych do przewidzenia
zakłóceń, jak zanieczyszczenie powierzchni optycznych, odchylenie głowic od osi optycznych, spadek
intensywności źródła promieniowania, zmiana charakterystyk detektorów lub elementów elektronicznych itp.
Norma PN-EN14181 wymaga od Użytkownika bieżącej kontroli wiarygodności wskazań. Rekomendowaną
przez producenta, miarodajną metodą okresowej weryfikacji wskazań pyłomierza jest kontrola na ławie
optycznej o długości ścieżki pomiarowej odpowiadającej rzeczywistej lokalizacji na obiekcie. PENTOL
dostarcza ławy optyczne zainteresowanym użytkownikom.
4. Pomiar/obliczanie przepływu spalin
Dla uzyskania wartości emisji bezwzględnej (w jednostkach masy na jednostkę czasu) niezbędna jest
znajomość, oprócz wartości stężeń, również wartości przepływu spalin. W przypadku systemów służących do
rozliczeń z tytułu opłat za emisję dopuszczalne jest zarówno bezpośredni pomiar, jak i obliczanie przepływu.
Poniżej opisano obie opcje.
4.1 Przepływomierz optyczny Codel V-CEM 5000
Do pomiaru przepływu spalin firma CODEL stosuje niewymagającą kontaktu ze spalinami metodę korelacji
poprzecznej. Normalnie metoda ta wymaga wprowadzenia do medium śladowej ilości znacznika chemicznego,
barwiącego lub promieniotwórczego. Prędkość przepływu mierzonego gazu jest określona w funkcji czasu
przepływu znacznika między punktami pomiarowymi o znanej odległości. W przypadku jednakże gazu
zanieczyszczonego pyłem, zamiast sztucznie wprowadzanego znacznika, wykorzystuje się występujące
naturalnie szybkozmienne zaburzenia promieniowania podczerwonego emitowanego przez strugę spalin.
Rysunek 10 Sposób montażu przepływomierza V-CEM 5000
Październik 2010
- 17 -
Miernik V-CEM5000 składa się z następujących elementów (Rysunek 10):

Dwóch odbiorników mierzących natężenie naturalnego promieniowania podczerwonego
przepływającego gazu

Procesora przetwarzającego wyjścia odbiorników na sygnał proporcjonalny do prędkości
przepływu gazu między punktami pomiarowymi; napięcie zasilające 48V prądu stałego podawane
jest ze stanowiska lokalnego.
Prędkość przepływu v to oczywiście iloraz odległości l między czujnikami przez czas przepływu
zakłócenia t (rys.10). natomiast wydajność przepływu F:
l•S
F = v • S = --------t
gdzie S to pole przekroju poprzecznego kanału (komina) w miejscu pomiaru.
Sygnał wyjściowy wydajności przepływu może być normalizowany.
Drugi czujnik
Drugi czujnik
Pierwszy czujnik
Pierwszy czujnik
Sterownik
lokalny (SCU)
Proste procedury matematyczne realizowane w
mikroprocesorze
pozwalają
obliczyć
czas
przepływu
odpowiadający
maksymalnemu
nałozeniu się sygnałów z obu czujników.
Przetwornik
sygnałowy
Rys. 11. Zasada działania przepływomierza typ V-CEM 5000
Kierunek
przepływu
Dane techniczne przyrządów:
Zakres - prędkość
- przepływ
- nastawiany od 3 do 50 m/s
- nastawiany indywidualnie
Dokładność
- ± 2%
Liniowość
- ± 1%
Wyjścia
- analogowe 0 lub 4 † 20 mA, 500 W max.
- cyfrowe przez magistralę danych do jednostki
centralnej Inteligentnego Systemu Monitoringu Emisji
Obudowa
- aluminiowa, stopień ochrony IP65,
epoksydowe
uszczelnienie
Temperatura otoczenia
- -30 do +70°C
Zasilanie
- 48V prądu stałego, 50W (ze sterownika lokalnego)
Zapotrzebowanie powietrza czyszczącego
- 12 Nm /godz. (ciśnienie 0,5MPa).
3
Październik 2010
- 18 -
4.2 Obliczanie przepływu
Pentol opracował i wdrożył kilka alternatywnych algorytmów obliczania przepływu spalin. W zależności od
rodzaju źródła spalin (kocioł, piec technologiczny, turbina parowa) stosuje się różne algorytmy uwzględniające
specyfikę procesu oraz dostępność i wiarygodność mierzonych w czasie rzeczywistym parametrów, które
można wykorzystać do obliczania przepływu.
W przypadku kotłów parowych opalanych węglem przepływ spalin obliczany jest z bilansu cieplnego kotła –
wychodzi się z określenia wartości entalpii przejmowanej przez powierzchnie ogrzewalne kotła (sygnałami
mierzonymi są przepływ, temperatura i ciśnienie wody zasilającej i pary). Następnie oblicza się ilość energii
chemicznej w paliwie, ilość spalonego paliwa i wreszcie teoretyczną ilość spalin (gdyby spalanie zachodziło
bez nadmiaru powietrza). Rzeczywista ilość spalin obliczana jest z uwzględnieniem mierzonego stężenia O2 w
spalinach (dotyczy to wszystkich algorytmów obliczania przepływu).
Dla kotłów wodnych procedura jest analogiczna, zmieniają się jedynie mierzone parametry (przepływ i
temperatury wody sieciowej na wlocie i wylocie z kotła).
W przypadku spalania paliw ciekłych i gazowych, z uwagi na zazwyczaj stabilne parametry paliwa i wiarygodny
pomiar jego przepływu, obliczenie teoretycznego przepływu spalin odbywa się na podstawie przepływu paliwa
oraz odpowiednich wzorów empirycznych uwzględniających jego skład chemiczny.
Sygnały analogowe niezbędne do obliczania przepływu wprowadzane są do sytemu przez moduły wejściowe, a
parametry stałe wprowadzane są z klawiatury (z możliwością ich aktualizacji).
5. Tlenomierze cyrkonowe
Zawartość O2 w spalinach jest jedynym parametrem normalizacyjnym nie mierzonym przez miernik
wielogazowy serii 4000. System monitoringu emisji wymaga więc zastosowania oddzielnego tlenomierza.
Pentol może włączyć do systemu dowolny dobrej jakości tlenomierz cyrkonowy. Na podstawie wieloletniego
doświadczenia zalecamy – w zależności od preferencji Użytkownika: albo najwyższej klasy tlenomierz
Yokogawa ZR402 albo znacznie tańszy, ale spełniający wszystkie wymagania systemów monitoringu emisji
polski przyrząd produkcji TTM Elektronika.
Zasada pomiaru oparta jest na wykorzystaniu ogniwa cyrkonowego umieszczonego bezpośrednio w
mierzonym gazie. Ogniwo to jest podgrzewane do stałej temperatury 750 C. Siła elektromotoryczna na jego
elektrodach zależy od stężenia tlenu mającego kontakt z nimi i jest opisana wzorem Nernsta:
E=-
PX
RT
 ln
PA
nF
Gdzie R: stała gazowa
T: temperatura absolutna
F: stała Faradaya
PX: stężenie tlenu w gazie pozostającym w kontakcie z ujemną elektrodą
PA: stężenie tlenu w gazie pozostającym w kontakcie z dodatnią elektrodą
Elektroda ujemna analizatora jest umieszczona w gazie referencyjnym jakim zwykle jest powietrze a dodatnia
w gazie mierzonym. Wraz ze zmianą stężenia O2 w mierzonym gazie zmienia się siła elektromotoryczna
ogniwa.
Analizator składa się z sondy pomiarowej i procesora sygnałowego. Sonda umieszczona jest bezpośrednio w
spalinach. Jej podstawowe elementy to ogniwo cyrkonowe, termopara służąca do pomiaru temperatury
ogniwa, element grzejny i układ doprowadzenia gazów wzorcowych. Ogniwo cyrkonowe może być wymienione
w prosty sposób na obiekcie. Sonda jest połączona kablem sygnałowym z procesorem. W procesorze znajduje
się wyświetlacz do odczytywania danych z analizatora, wyjście analogowe (4-20mA), oraz dwustanowe
(sygnalizacyjne). Procesor sygnałowy pozwala na odczytywanie wielu ważnych informacji o analizatorze,
parametrów diagnostycznych, poprawności wskazań itp. oraz umożliwia przeprowadzenie kalibracji. W
przypadku braku zasilania procesor zachowuje wszystkie parametry.
Analizator ma możliwość kalibracji przy użyciu gazów wzorcowych bez wyjmowania sondy z kanału spalin, w
czasie pracy obiektu.
Październik 2010
- 19 -
Dane techniczne (Yokogawa ZR402):
zakres:
0 do 5 - 100 % O2 (ustawiany co 1%) dane techniczne dla zakresu 0-25% O2
zasilanie:
100, 110, 115, 220 lub 240 V ( -15%, +10% ) 50/60 Hz
pobór mocy:
nom. 80 VA max. 270 VA
powtarzalność:
0,125% O2
liniowość:
0,25% O2
pływanie zera i zakresu:
0,5% O2 na miesiąc
czas odpowiedzi:
5 sekund dla 90%.
6. Elementy transmisji, rejestracji i przetwarzania danych
System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych składa się ze sterownika lokalnego (SCU), szeregowej
magistrali danych, Centralnego Sterownika Systemu (CDC) i komputera wyposażonego w oprogramowanie. Na
rysunku 12 przedstawiono przykładową konfigurację systemu na trzech kanałach spalin lub kominach. Zakres
analizatorów przedstawiony na rysunku jest zgodny z wymaganiami dla instalacji energetycznego spalania
paliw i może być rozszerzony o zakres niezbędny przy spalaniu odpadów.
Objaśnienia:
4000 – analizator optyczny „in situ” wielogazowy Codel G-CEM4000
GCC – sterownik kalibracji
O2
– tlenomierz cyrkonowy
2000 – pyłomierz optyczny Codel D-CEM2000
5000 – przepływomierz optyczny spalin V-CEM5000
SCU – sterownik lokalny
Rysunek 12 Przykładowa Konfiguracja Zintegrowanego Systemu Monitoringu Emisji dla trzech grup
6.1 Lokalny Sterownik (SCU)
Lokalny Sterownik Systemu (montowany wraz z każdą grupą analizatorów) spełnia następujące funkcje:
 dostarczenie zasilania do poszczególnych analizatorów;
 sterowanie pracą głowic pomiarowych;
 buforowanie danych pomiarowych w okresie wyłączenia komputera;
 wysyłanie danych w kierunku komputera systemu poprzez sterownik centralny CDC;
Październik 2010
6.2 Magistrala danych
- 20 -
Służy do zapewnienia dwukierunkowej transmisji danych między sterownikami lokalnymi a sterownikiem
centralnym (CDC). Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu wystarczające jest połączenie w szereg (w
dowolnej konfiguracji) wszystkich elementów systemu czterożyłową magistralą danych (przewodem
ekranowanym). Każdy z elementów przyłączonych do magistrali jest galwanicznie izolowany. Długość
magistrali danych może wynosić do 10 kilometrów.
6.3 Centralny Sterownik (CDC)
Sterownik Centralny jest wspólny dla całego systemu. Jest on odpowiedzialny za poprawną komunikację
pomiędzy lokalnymi sterownikami systemu (SCU), a komputerem. Elementami łączącymi są: w kierunku
obiektu – szeregowa magistrala danych, a w kierunku komputera - standardowe złącze szeregowe RS232. W
przypadku systemu składającego się z jednej grupy pomiarowej sterownik CDC nie jest wymagany.
6.4 Komputer z pakietem oprogramowania SmartCEM
Oprogramowanie systemu monitoringu emisji przewidziane jest do pracy we wszystkich klienckich i
serwisowych systemach operacyjnych Windows. W skład oprogramowania SmartCEM wchodzą trzy pracujące
równocześnie programy: CEMComm, SmartCEM oraz PCEMRaport .
Program 1 (CEMComm)- obsługa komunikacji i gromadzenia danych
Program ten służy do komunikowania się z analizatorem na obiekcie (w protokole AK) oraz z komputerem
sterującym pracą bloku (w protokole Modbus lub równorzędnym) oraz zapamiętywania otrzymywanych danych
w odpowiednich rejestrach bazy danych.
Program 2 (SmartCEM) - analiza danych
Program ten służy do analizy zgromadzonych danych dając użytkownikowi wiele możliwości wizualizacji
informacji dotyczących mierzonych wielkości – zarówno na żywo jak i dla zarejestrowanych danych
historycznych. Bliższe informacje zawarto w rozdziałach 7.2 i 7.3.
Program 3 (PCEMRaport) raportowanie
Program raportujący opisano w p. 7.4.
Program (PCEMDane) konwersja danych
Integralną częścią programu raportującego jest program PCEMDane służący do konwersji danych
jednominutowych na średnie jednogodzinne lub półgodzinne w zależności od typu instalacji spalania paliw i
zapisów w aktach prawnych dotyczących standardów emisyjnych oraz wymagań w zakresie prowadzenia
pomiarów wielkości emisji. Przekonwertowane przez program PCEMDane wartości średnich jednominutowych
wykorzystywane są w programie PCEMRaport do tworzenia raportów emisji, przekroczeń oraz Listingu danych.
Specyfikacja komputera emisyjnego:
 System operacyjny Windows XP Professional, Vista Business, Windows 7, Windows Server 2008
 Procesor: Intel Dual Core lub nowszy
 Dyski twarde z macierzą RAID 1,0: pojemność 2 x 80 GB (każdy z dysków wystarcza na gromadzenie
danych przez 5 lat, drugi dysk służy do tworzenia kopii bezpieczeństwa i w przypadku awarii dysku
podstawowego może przejąć pracę systemu bez ryzyka utraty danych)
 Pamięć RAM 2GB
 Monitor: kolorowy, rozmiar ekranu 19”
 Modem, karta sieciowa
 Drukarka: dowolna A4
 Karta wejścia z dwoma portami RS232/422/485.
Październik 2010
- 21 -
7. Funkcje oprogramowania Systemu Ciągłych Pomiarów Emisji (pakiet SmartCEM)
7.1 Archiwizacja danych
Dane pomiarowe przesyłane na bieżąco do komputera emisyjnego za pomocą programu komunikacyjnego
IEMComm z analizatorów na obiekcie zapisywane są, co minuta w odpowiednich rekordach bazy danych,
Paradox 7.0. Sposób zabezpieczenia danych opisano w rozdziale 4.5. Informacje zapisane w bazie danych są
następnie wykorzystywane do wizualizacji oraz serwisowania. Niezależnie od archiwizacji w komputerze
serwisowym dane będą transmitowane do sterownika Simatic S7 i archiwizowane oraz wizualizowane wraz z
innymi danymi procesami w sposób nie objęty niniejszą ofertą.
7.2 Wizualizacja danych pomiarowych
Wizualizacja danych pomiarowych odbywa się z wykorzystaniem programu „SmartCEM” wchodzącego w skład
pakietu oprogramowania dostarczonego z systemem. Rysunek 13 przedstawia okno programu dla „danych
bieżących”. Oprogramowanie istnieje w wielu wersjach językowych, również w polskiej.
Rysunek 13. Przykładowe okno wizualizacji danych bieżących
W oknie tym przedstawiane są dane pomiarowe, jako dane bieżące oraz wszystkie parametry istotne dla
odczytywanych wyników, a więc:
 parametry normalizacji,
 jednostki pomiarowe
 średnia czasowa prezentowanych wyników
 zakresy pomiarowe poszczególnych torów pomiarowych
 zadane poziomy alarmowe
 status ważności danych
 status obiektu (praca lub postój).
Październik 2010
- 22 -
Rysunek 14. Przykładowe okno wizualizacji wykres trendu
Aby program SmartCEM mógł poprawnie prezentować otrzymywane dane z analizatorów konieczna jest praca
w tle programu IEMComm odpowiedzialnego za komunikację komputera z CDC i analizatorami systemu.
Wyłączenie programu powoduje przerwanie transmisji danych pomiędzy komputerem a CDC. W takiej sytuacji
dane napływające z analizatorów będą przechowywane w buforze pamięci SCU do momentu aktywacji
programu IEMComm. Dane historyczne zapamiętane na twardym dysku komputera systemu prezentowane
są z wykorzystaniem opcji „Wykres” (Rysunek 14). Program umożliwia odtworzenie przebiegu każdej
zarejestrowanej wielkości pomiarowej, w dowolnym przedziale czasowym w okresie objętym rejestracją.
Oprócz wykresu można za pomocą kursora wyświetlać kolejne wartości średnie analizowanego przedziału
czasowego zaznaczając w „Źródle danych” „Wartość kursora” odczytując je, co 1 minutę lub co 10 minut.
Dane historyczne mogą być prezentowane w dowolnych dostępnych w systemie jednostkach i średnich
czasowych. Możliwe też jest wycięcie z wykresu określonego przedziału czasowego i obliczenie średniej dla
tego przedziału.
7.3 Diagnostyka i kalibracja przyrządów
Z punktu widzenia obsługi przyrządów bardzo pomocną funkcją programu jest możliwość przeglądania na
ekranie komputera danych diagnostycznych dla każdego podłączonego do systemu przyrządu w celu analizy
poprawności pracy przyrządów w czasie. Dane te pozwalają na precyzyjne określenie poprawności działania
przyrządów, a w przypadku usterki na dokładne określenie rodzaju uszkodzenia. Dane te są także
automatycznie zapisywane w pamięci dyskowej komputera w wybranych odstępach czasu, co daje możliwość
pełnej analizy serwisowej urządzeń monitoringu nawet po pewnym czasie. Zainstalowany modem wraz z
oprogramowaniem w komputerze Systemu Monitoringu pozwoli na zdalne sprawdzanie poprawności
działania pracy analizatorów lub lokalizacji usterek. Można będzie z siedziby serwisu Pentol-Enviro Polska lub
Codel mieć wgląd do danych diagnostycznych, co pozwoli na prowadzenie działań profilaktycznych i
osiągnięcie prawie stuprocentowej dyspozycyjności systemu. Przykładowy ekran diagnostyki pokazano na
rysunku 15.
Październik 2010
- 23 -
Rysunek 15 Przykładowe okno diagnostyki
7.4 Generowanie raportów rozliczeniowych
W pakiecie oprogramowania IEM do celów raportowania służy oddzielny program PCEMRaport. Został on w
całości zaprojektowany i wdrożony przez specjalistów Pentolu. Jego zawartość jak również sposób
generowania raportów i ich zawartość opierają się na interpretacji następujących aktów prawnych:
-
Ustawa z 27.04.2001 Prawo Ochrony Środowiska –tekst jednolity (Dz. U. Nr 62, poz. 627 z 2001;
wraz z późniejszymi zmianami)
-
RMŚ z dnia 18.06.2009 r. w sprawie wzorów wykazów zawierających informacje i dane o zakresie
korzystania ze środowiska oraz wysokości należnych opłat i sposobu przedstawiania tych
informacji i danych (Dz.U. Nr 97 poz. 816 z 2009 roku)
-
RMŚ z dnia 19.11.2008 w sprawie rodzajów wyników pomiarów prowadzonych w związku z
eksploatacją instalacji lub urządzenia i innych danych oraz terminów i sposobów ich prezentacji
(Dz. U. nr 215, poz. 1366 z 2008 roku)
-
RMŚ z dnia 04.11.2008r. w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji
oraz pomiarów ilości pobieranej wody (Dz. U. Nr 206, poz. 1291 z 2008 roku)
-
RMŚ z 20.12.2005r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 260, poz. 2181 z
2005 roku)
Program ten składa się z czterech podstawowych części:
-
Listing danych
-
Raport emisji
-
Raport przekroczeń
-
Raport przekroczeń rocznych
Październik 2010
7.4.1 Listing danych
- 24 -
Ta część raportu nie jest wprawdzie wymagana przez obowiązujące przepisy, może być jednak
przydatna do analizy przebiegów wielkości emisji w czasie stanów awaryjnych, optymalizacji
procesów, pomiarów kontrolnych lub innych zjawisk podlegających ocenie. Raport ten daje możliwość
w zależności od specyfiki obiektu wylistowania danych jednominutowych, trzydziestominutowych lub
jednogodzinnych dla wybranej grupy analizatorów za dowolnie wybrany przedział czasu. Minimalnym
przedziałem czasu dla jakiego może być wykonany “Raport Listing danych” to jedna doba. Dane w raporcie
„Listing danych” mogą być wyrażone w następujących jednostkach:
-
ppm (dla gazów),
-
% zaczernienia lub ekstynkcja (dla pyłu)
-
m/s (dla przepływu)
-
mg/m3, m3/s,
- mg/Nm3, Nm3/s (w odniesieniu do suchych gazów odlotowych, w warunkach normalnych I
przeliczonych na tlen odniesienia)
- kg/h (dla pyłu i gazów)
7.4.2 Raport emisji
Jest to raport służący do przedstawiania zmierzonej emisji zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza.
Forma i treść raportu jest tak skonstruowana, że zawiera ona niezbędne informacje pozwalające spełniać
wymagania zawarte w Rozporządzeniu Rady Ministrów w sprawie ewidencji i wykazów zanieczyszczeń
wprowadzanych do powietrza. Okresem raportu może być:
- doba,
- tydzień,
- miesiąc,
- kwartał,
- rok
- dowolny inny wybrany przedział czasowy.
Raport może obejmować jedno lub kilka źródeł emisji podłączonych do wspólnego emitora. Może także
obejmować wszystkie źródła emisji, na których są prowadzone pomiary ciągłe w danym zakładzie tworząc
raport zakładu.
Raport tworzony jest w oparciu o utworzone średnietrzydziestominutowe lub jednogodzinne (w zależności od
specyfiki obiektu), które są jedynym źródłem danych dla tworzonych raportów. Wszystkie zmiany dokonane
przez operatora podczas procedur tworzenia raportu wykonywane są tylko na średnich trzydziestominutowych
lub jednogodzinowych. Dane pierwotne pozostają nienaruszone.
Utworzone średnie trzydziestominutowe lub jednogodzinne zapisywane są w odrębnym pliku. Dla każdego
miesiąca kalendarzowego tworzony jest osobny plik z średnimi trzydziestominutowymi lub jednogodzinnymi.
Raport ten zawiera między innymi:
A.
nagłówek;
B.
zestawienie wielkości emisji;
C.
zestawienie stanów pracy
Lista emisji dobowych. Ponadto do raportu mogą być dołączone następujące załączniki:
D.
E.
F.
G.
H.
Lista brakujących danych w systemie – jest to zestawienie okresów braku danych
pozwalających określić Plant status źródła (np. w wyniku przerw w komunikacji)
Lista brakujących danych dla pomiaru - jest to zestawienie okresów braku danych dla
poszczególnych kanałów pomiarowych.
Lista wartości średnich miesięcznych
Lista wartości średnich dobowych
Lista emisji dobowych
Październik 2010
- 25 -
Ad. A. Nagłówek
Z godnie z wymaganiami rozporządzenia w nagłówku określona jest:
1.
Nazwa i adres zakładu.
2.
Numer identyfikacyjny REGON
3.
Okres czasu objęty raportem.
Ad. B. Zestawienie wielkości emisji
Jest to główna część raportu przedstawiająca wykaz zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza.
Wykaz ten może obejmować zarówno emisje zmierzone jak i wyliczane na podstawie zawartych w
programie wzorów obliczeniowych i określanych przez użytkownika wskaźników emisji (opcja
dostępna na życzenie użytkownika). Wykaz sporządzony jest w formie tabeli. W kolejnych kolumnach
podana jest: nazwa zanieczyszczenia, jednostka emisji (kg lub Mg za okres raportu), oraz wartości
emisji dla obiektu/źródła lub obiektów/źródeł. Jeżeli raport podaje emisje dla więcej niż jednego
źródła to w ostatniej kolumnie podana jest wartość sumaryczna równa sumie emisji z źródeł objętych
raportem (rys. nr 16).
Rysunek 16. Załącznik – Zestawienie emisji
Czas pracy źródła jest to czas, w którym źródło uważane jest przez system jako ZAŁĄCZONE. Stan załączenia
źródła może być podany do systemu w postaci sygnału dwustanowego generowanego przez Użytkownika lub
może być automatycznie rozpoznany na podstawie parametrów mierzonych takich jak tlen, temperatura lub
para wodna. System w tym celu może wykorzystywać wartość progową jednego z tych sygnałów lub wynik
operacji logicznej dla wybranych spośród nich. Przykładowo źródło emisji uważane jest za ZAŁĄCZONE, kiedy
stężenie tlenu spada poniżej określonej wartości (np. 15%) i temperatura za elektrofiltrem przekracza
określoną wartość (np. 100C). Źródło jest WYŁĄCZONE, kiedy stężenie tlenu wzrasta powyżej określonej
wartości (np. 5%) lub temperatura spada poniżej określonej wartości (np.100C). Zarówno wartość progu
temperatury i O2 jest konfigurowalna. Możliwa jest identyfikacja stanów pracy źródła na podstawie
zewnętrznych sygnałów dwustanowych wydanych przez użytkownika o ile są one dostępne. Wymaga to
odrębnych ustaleń z Zamawiającym.
Czas pracy systemu jest to czas w okresie raportu, kiedy system pracował poprawnie.
Ad. C. Zestawienie stanów pracy
Obejmuje ono następujące informacje:
 Czas raportu
 Czas pracy instalacji (źródła)
 Czas rozruchu instalacji
 Czas pracy systemu
 Czas awarii systemu
 Niezawodność systemu
Październik 2010
- 26 -
Rysunek 17 Załącznik - zestawienie stanów pracy
Ad. D. Lista brakujących danych w systemie
Załącznik ten zawiera wszystkie wykryte przez program raportujący okresy czasu, dla których dokonano
została przez operatora ręczna zmiana statusu obiektu, obejmuje ona również przypadki, kiedy niemożliwa
była identyfikacja stanu pracy źródła rozumianego jako „Plant status”, w przedziale czasu obejmującym okres
raportu. Ocenie poddawane są tylko średnie trzydziestominutowe lub jednogodzinne. W pierwszych dwóch
kolumnach załącznika (Rysunek 18) wskazany jest początek i koniec okresu, dla którego dokonano ręcznej
zmiany statusu obiektu, w kolejnych:
 Data, kiedy dokonano korekty,
 Inicjały operatora, który tej korekty dokonywał,
 Zadeklarowany stan obiektu/źródła
 Identyfikator źródła.
Rysunek 18 Załącznik – Lista brakujących danych w systemie.
Ad. E. Lista brakujących danych pomiarowych
Załącznik ten (Rysunek 19) zawiera wykaz wszystkich ręcznych ingerencji operatora w dane generowane przez
analizatory systemu monitoringu łącznie z przypadkami ręcznego uzupełniania danych przez operatora.
Załącznik nie zawiera danych uzupełnianych przez program automatycznie i danych oznaczonych przez
operatora jako „wzorcowanie”.
Rysunek 19 Załącznik - Lista brakujących danych pomiarowych
Kolejne kolumny zawierają:
 Początek i koniec okresu, dla którego wprowadzono zmianę wartości danych pomiarowych
 Data, kiedy dokonano korekty,
 Wartość wprowadzonego stężenia w mg/Nm3
 Identyfikator toru pomiarowego, dla którego wprowadzono zmiany
 Inicjały operatora, który ta korektę dokonywał,
Październik 2010
Ad. F. Lista średnich wartości miesięcznych
- 27 -
Załącznik ten (Rysunek 20) zawiera informacje dotyczącą średniej emisji godzinowej w kg/h za okres raportu
(miesiąc kalendarzowy) oraz średniego stężenia w mg/Nm3 za okres raportu (miesiąc kalendarzowy).
Rysunek 20 Załącznik – Lista średnich wartości miesięcznych
Ad. G. Lista średnich wartości dobowych
Załącznik ten zawiera listę średnich wartości stężeń dla poszczególnych dób za wybrany okres raportu
wyrażonych w mg/Nm3, dla CO, NOx (rozumianego jako suma tlenków azotu przeliczona na NO2), SO2, pyłu
oraz g/Nm3 ( dla CO2) (Rysunek 21). Jest ono wyliczane dla faktycznych godzin pracy źródła w ciągu doby.
Rysunek 21 Załącznik – Lista średnich wartości dobowych
Ad. H. Lista emisji dobowych
Załącznik ten zawiera listę średnich wartości emisji dla poszczególnych dób w za wybrany okres
raportu wyrażonych w kg (Rysunek 22)
Rysunek 22 Załącznik – Lista emisji dobowych
7.4.3 Raport przekroczeń
Raport przekroczeń jest wykazem zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery, które przekroczyły wartości
dopuszczalne. Procedury i algorytmy obliczeniowe wykorzystane tu opierają się na interpretacji RMŚ z 20
grudnia 2005r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 260, poz. 2181).
Raport przekroczeń tworzony jest z danych pomierzonych przez analizatory systemu, oraz danych
uzupełnionych wg procedur określonych w powyższym Rozporządzeniu, które to dane posiadają status
ważności danych „dane ważne”
Zmierzone wielkości jako przeliczone na średnie 30 lub 60 minutowe (obliczone ze średnich 1 minutowych)
przyrównywane są do wartości dopuszczalnych określonych w decyzji o dopuszczalnej emisji bądź w
Pozwoleniu zintegrowanym.
Październik 2010
- 28 -
Raport przekroczeń w zależności od specyfiki obiektu może składać się z
Części zawierającej wykaz przekroczeń wynikających z kryterium dla średniej wartości stężenia za okres
miesiąca (kryterium miesięczne).
Części zawierającej wykaz przekroczeń dla średnich godzinowych rozpatrywanych jako średnie 48 godzinne
sprawdzane każdego dnia kalendarzowego dla poprzednich dwóch dni kalendarzowych licząc od początku
roku kalendarzowego (kryterium 48-godzinne).
Raport przekroczeń tworzony jest dla każdego źródła lub emitora oddzielnie za okres miesiąca
kalendarzowego, kwartału lub roku. Dla ustalenia i opisania tak określonych przekroczeń, program analizuje
oba kryteria oddzielnie.
Jak również części zawierającej wykaz przekroczeń dla średniej dobowej.
7.4.4 Raport przekroczeń rocznych
Raport ten służy do wyliczania emisji rocznych podanych w Mg/rok i porównania ich z emisją dopuszczalną
wyrażoną również w Mg/rok. Odnosi się on do roku kalendarzowego i może być generowany tylko po jego
zakończeniu. Generowany jest on wg następującego wzoru:
n
EPR  ED R   Ehi
i 1
gdzie:
EPR – wielkość przekroczenia emisji dopuszczalnej rocznej w Mg/rok
EDR – emisja dopuszczalna roczna wyrażona w Mg/rok
Eh – wyliczona średnia emisja godzinowa z pomierzonych średnich jednominutowych posiadających statut
ważności danych „dane ważne”
i – ilość średnich godzinowych, dla których dane posiadały statut ważności danych „dane ważne” oraz obiekt
posiadał statut „załączony”.
Raport przekroczeń rocznych może być wykonany zarówno dla pojedynczego źródła jak i dla emitora czy
całego zakładu.
8. Bezpieczeństwo danych
System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych został zaprojektowany z myślą o zapewnieniu
maksymalnego bezpieczeństwa danych, rozumianego jako ich zabezpieczenie przed skasowaniem,
zniekształceniem lub sfałszowaniem jak również nieuprawnionym dostępem.
Powyższe cele zrealizowano w sposób następujący:
 Zastosowano system ciągłego tworzenia kopii bezpieczeństwa na dużym dysku twardym (oba dyski
komputera pracują pod kontrolą sterownika RAID 1,0) lub w przypadku współpracy z siecią na
wyznaczonym dysku komputera sieciowego (np. raz na 24 godz. dane mogą być transmitowane do
serwera lub komputera w Wydziale Ochrony Środowiska);
 Dane pomiarowe buforowane są w sterownikach lokalnych przez okres ok. dwóch tygodni, co
zabezpiecza przed utratą danych w przypadku wyłączenia komputera;
 Dostęp do wszystkich ważniejszych funkcji komputera chroniony jest hasłem;
 Komputer i Centralny Sterownik Systemu (CDC) chronione są przed zanikiem napięcia za pomocą
zasilacza awaryjnego (UPS), natomiast wszystkie mierniki na obiekcie w przypadku zaniku napięcia i
jego ponownego podania automatycznie kontynuują pracę w dotychczasowej konfiguracji (są
wyposażone w nie ulotną pamięć);
 W czasie zapisywania danych na dysku, każdy rekord danych ma przypisaną specjalnie wyliczaną
sumę kontrolną. Na wykresach danych historycznych widoczny jest specjalny pasek „Ważność danych‟,
który pozwala w łatwy sposób rozpoznać każdą ewentualną ingerencję w dane;
Październik 2010
- 29 -
9. Wymiana danych między systemem monitoringu emisji a komputerami Użytkownika (opcje)
Poza opisaną powyżej wizualizacją i rejestracją danych w komputerze emisyjnym istnieje kilka alternatywnych
możliwości transmisji danych do/z sieci Użytkownika. W zależności od wyboru Inwestora mogą być one
zrealizowane wraz z systemem monitoringu lub w terminie późniejszym.
Możliwe są następujące warianty transmisji danych:
 Z wykorzystaniem oprogramowania SmartCEM
Na wybranych przez Użytkownika komputerach w sieci może zostać zainstalowanie oprogramowania
SmartCEM. Dane archiwalne gromadzone są na komputerze emisyjnym i udostępniane dla programów
pracujących w sieci. W trybie tym będą dostępne wszystkie opcje dostępne w programie głównym. Ze
względów bezpieczeństwa niektóre opcje mogą być w uzgodnieniu z Użytkownikiem wyłączone.
Rozwiązanie takie może np. zostać wykorzystane dla umożliwienia dostępu do systemu przez wybrane osoby z
kierownictwa i dozoru Użytkownika. Warunkiem realizacji tego rozwiązania jest włączenie komputera
emisyjnego do istniejącej sieci komputerowej.
 Z wykorzystaniem protokołu transmisji danych (Modbus lub równorzędny)
Możliwa jest także praca innych aplikacji zainstalowanych na innych komputerach w oparciu o dane bieżące
systemu SmartCEM. Program komunikacyjny pakietu SmartCEM zakłada na dysku komputera emisyjnego
tabelę bazy danych, w której gromadzone są dane bieżące odświeżane co ok. 20 sekund. Dane te będą
dostępne dla innych aplikacji, które mogą pracować w sieci.
Pentol może dostarczyć moduł oprogramowania komunikacyjnego umożliwiającego dwukierunkową wymianę
danych między komputerem emisyjnym a komputerami użytkownika. Dane są transmitowane standardowo w
protokole Modbus – na życzenie użytkownika oprogramowanie może być zaadaptowane do innego
powszechnie stosowanego protokołu transmisji danych. Rozwiązanie takie pozwala m. in. na wizualizację
danych systemu monitoringu, wykorzystanie ich do układów sterowania lub regulacji kotłów bądź dodatkową
rejestrację danych. Transmisja danych może odbywać się z wykorzystaniem portu szeregowego RS485 lub
poprzez sieć lokalną.
Październik 2010