烟气在线监测系统方案

烟气在线监测系统方案（通用8篇）

篇1：烟气在线监测系统方案

烟气在线自动监测系统管理制度

一、目的

为充分发挥在线监测系统的作用，及时掌握动态数据，加强对在线监测系统的管理，更好的为生产服务，特制定本制度。

二、管理职责

1、在线监测设备的运行、维护、保养、检修由生产部计控室负责，设备大、中修及抢修工作由计控室负责与厂家联系。

2、安全保卫部负责在线监测设备的日常运行管理，当在线监测设备出现异常时要及时通知计控室进行检查、维修。

3、烧成一车间负责一线窑尾在线监测站房处设备、区域管理，烧成二车间负责二线窑头、窑尾在线监测站房处设备、区域管理，不得在站房附近存放阻碍人员通行和设备检修的物品，防止无关人员随意进入站房。

4、物资供应部负责在线监测设备所需备件、材料、器具的采购管理，保证及时供应在线监测设备所需的各类物资。

三、在线监测仪器操作、使用和维护规程

（一）仪器上电前的检测：

1、检查站房是否有异味，根据异味情况检查标气是否有泄漏现象。

2、检查电力线路是否有烧毁现象，是否有跳闸现象。

3、检查电源是否正常，系统接地是否良好。

4、检查仪器是否有报警灯亮起。

5、检查仪表风（0.4-0.6MPa）是否已连接好。

（二）日常维护操作规程：

1、工控机显示的烟气流量、温度、压力参数是否正常，管道是否漏水，如有异常要进行检查维护。

2、每15日至少对清吹空气保护装置进行一次维护，检查过滤器、软管等部件。

3、每15日对采样探头、流速计进行一次手动反吹。

4、每15日对压缩空气储罐排一次水。

（三）注意事项：

1、仪器要有可靠的接地装置。

2、仪器的操作人员需经过相关的培训后方可进行操作。

3、本仪器不得运行除污染源在线监测系统和在线监测基站管理系统外的其它软件。

4、应保持监测站房、控制柜的清洁，保持监测设备的清洁，保证监测用房内的温度不影响仪器的正常运行，对各辅助设备要进行经常性的检查。

四、在线监测操作人员岗位责任制度

1、认真学习和严格遵守各项规章制度，严格遵守作业行为安全要求，严格按操作规程操作，不违反劳动纪律，不规章作业。

2、坚持“安全第一”的思想，管理人员及维护操作人员必须做好各项安全工作。

3、保持监测站房内环境整洁。对各项辅助设备进行经常性检查，保证站房内的温度、湿度满足仪器正常运行要求。

4、每天定时巡检，严格进行安全检查，消除不安全隐患，采取积极防范措施，保障安全。

5、严格站房各类设备的操作，按时做好每天仪器运行记录，定期对仪器进行比对、校验，定期对仪器和配套设施进行维护保养。

6、如发生设备异常停机，应详细记录停机原因并及时上报。

7、做好站房和仪器的防雷工作，定期检查各线路，防止用电超负荷和电线短路。

8、站房内必须按规定配备消防器材，定期检查消防器材是否良好。

9、做好防鼠工作，及时封堵站房缝隙和孔洞。

10、一旦发现安全隐患要及时上报安保部。

五、定期检验、校验

1、为保证设备的正常运行，生产部计控室需设专人负责设备的操作及维护保养，建立设备运行及保养记录。

2、定期对设备进行检定和校验，保证在线监测系统数据的有效性。

3、在巡检中要监测设备运行状况是否正常，分析各监测数据是否在正常范围内，如发现数据有持续异常及报警信息，应立即进行检查或校验。

4、生产部计控室至少每三个月对设备进行一次校验，并做好校验记录。

六、设备故障的预防及处理

1、在线监测设备需要停用、拆除或更换的，应当事先报吉林市环境保护局批准。

2、在日常巡检中发现故障或接到故障通知后，计控室应立即组织人员进行处理。

3、如发现故障不能及时解决时，应立即通知设备维修厂家进行报修。影响设备正常运行在24小时以上的，需报吉林市环保局在线科，设备修复后也要及时通报。

4、发现的故障在48小时内不能及时解决的，需报吉林市环保局在线科，必要时要采用人工方法进行监测。

七、仪器操作规程和日常维护

操作人员必须接受仪器厂家的操作培训，阅读仪器使用说明，掌握仪器基本知识，了解仪器安全信息和注意事项，正确规范使用仪器和对系统各部进行日常维护。

1、每天巡检或远程检查仪器运行状态。日常巡检规程应包括系统运行状况、分析设备运行状况、系统辅助设备运行状况、主要部件的运行状况、各分析仪的校准工作等必检项目和记录。

2、日常巡检时应注意站房内空气的气味，如发现异味，马上打开门窗通风并检查管路是否泄漏，电气元件是否有过热和烧损现象。

3、检查工控机显示的烟气流量、温度、压力参数是否正常，管道是否漏水，如有异常要进行检查维护。

4、每月对清吹空气保护装置进行一次维修，检查过滤器、软管等部件。检查探头滤芯、过滤器滤芯、各易损伯的使用情况，管路通畅情况等，必须进行及时的清洗和更换。

5、烟尘分析仪日常维护

1）定期对光学镜面进行清理或擦拭。

2）每月检查一次系统的泄漏、腐蚀和各种连接是否松动。3）如有必要，需要厂家技术人员指导下对光路进行调整。4）定期对采样探头、皮托管进行手动反吹。

5）每月对探头滤芯、反吹气源过滤器进行检查，如污染严重要进行清洗或更换滤芯。

6、流速测定单元日常维护

1）压缩空气管路至少要每个月进行一次清水、清油。2）每季度对托管流速测定系统进行一次管路腐蚀情况的检查和清理。

7、至少每季度进行一次比对监测，根据监测结果对仪器进行校准。比对监测数据由安全保卫部与磐石市环保局、吉林市环保局进行沟通取得。

8、保持在线监测站房、控制柜内的清洁，保持监测设备的清洁，保证监测用房的温度不影响仪器的正常运行。

八、本制度由安全保卫部起草并负责解释。

九、处罚

1、违反本制度，当设备出现故障未及时处理时，对责任人按《企业管理考核实施细则》相关规定进行处罚。

2、因管理不到位，造成设备长时间停机或因故障处理不及时被吉林市环保局通报的，除对责任人按《企业管理考核实施细则》相关规定进行处罚外，部门领导负管理责任一并进行处理。

篇2：烟气在线监测系统方案

一、CEMS仪器操作、使用和维护规程

(一)、仪器上电前的检测:

1、检查小屋内是否有异味，根据异味情况,检查标气是否有泄漏现象。

2、检查电力线路是否有烧毁现象, 是否有跳闸现象。

3、检查电源是否正常,系统接地是否良好。

4、检查仪器是否有报警灯亮起。

5、检查仪表风（0.4 MPa–0.6MPa）是否已连接好。(二)、日常维护操作规程:

1、工控机显示的烟气流量、温度、压力参数是否正常，管道是否漏水，如有异常要进行检查维护。

2、每15日至少对清吹空气保护装置进行一次维护，检查过滤器、软管、过滤器等部件。

3、每15日对采样探头、皮托管流速计进行一次手动反吹，每次反吹时间为5分钟左右。

4、每15日对提供压缩空气的空压机至少排一次机内的积水和油污。

(三)、注意事项:

1、仪器要有可要的接地装置。

2、仪器的操作许经过相关的培训后,方可操作。

3、本仪器不允许运行除污染源在线监测系统和在线监测基站管

理系统外,运行其他系统(杀毒软件外)。

4、应保持监测用房、控制柜的清洁，保持监测设备的清洁,保证监测用房内的温度不影响仪器的正常运行,对配电箱、空调等辅助设备也要进行经常性检查。

二、在线监测岗位责任制度

1.认真学习和严格遵守各项规章制度，严格遵守作业行为安会要求,严格按操作规程操作，不违反劳动纪律，不违章作业。

2.坚持以“安全第一，预防为主”为方针，基站管理人员必须牢固树立安全意识。定期组织安全教育，增强基站管理全体人员的安全意识和自觉性。

3.保持监测房内环境整洁。对电源控制器、空调等辅助设施进行经常性检查。保证监测房内的温度、湿度满足仪器正常运行的要求。

4.每天定时巡检，严格进行安全检查，消除不安全隐患，采取积极防范措施，保障安全，对于存在安全隐患地方需设警示牌。

5.严格机房各类机器的操作，并按时做好每天的仪器运行台账，监测数据台账记录工作。定期对仪器进行比对、校验。定期对仪器和配套设施进行维护、保养。

6.如发生设备异常停机,应详细记录停机原因并及时汇报。7.做好站房和仪器的防雷工作，每日检查基站房的各线路，防止用电超负荷和电线短路。

8.每日清点机房机器总数和机器使用情况，防止微机和各类零配件丢失。

9.基站房定点配有各类消防器材，定期检查消防器材的使用情况。

10.做好防鼠工作，基站房走廊严禁堆放各类物件，保证走廊和过道畅通。

11.节假日做好安全检查和值班工作，采取相应的安全措施。12.一旦发现安全问题，立即采取有效措施并及时汇报

三、定期校验制度

1.为保证设备的正常运行,建立专人的负责制,制定操作及维护维修规程和日常维护保养制度,建立日常实地巡检制度、设备保养记录、设备维修记录和设备台帐,建立相应的质量保证体系。

2.在仪器有效期内应通过检定或校验，保证在线监测系统监测数据的有效性。

3.每日巡检或远程监视（通过网络平台对设备进行远程监视检查），观察设备运行状况是否正常、分析各设备的监测数据是否正常,分析各设备的报警信息.如发现数据有持续异常情况，应立即进行检查或校验。

4.定期校准

CEMS运行过程中的定期校准是质量保证中的一项重要工作，定期校准应做到：

⑴.启动自动校准功能的颗粒物CEMS每应24h至少自动校准一次系统零点和量程；启动自动校准功能的气态污染物CEMS应每24h至少自动校准一次仪器零点，每周自动校准一次仪器量程（全程校

准）；

⑵.自动校准功能不启动的颗粒物CEMS应至少每3个月用校准装置校正仪器的零点和量程；

⑶.自动校准功能不启动的气态污染物CEMS（直接测量法）至少30天用参比方法检查一次准确度是否符合要求；

(4).自动校准功能不启动的气态污染物CEMS（抽取法）至少15天用零气和高浓度标准气（80%～100%的满量程值）或校准装置校准一次仪器零点和量程；

(5).自动校准功能不启动的流速CEMS每三个月至少校准一次仪器的零点和量程；

(6).直接测量法气态污染物CEMS每个月用校准装置通入零气和接近烟气中污染物浓度的标准气体校准一次仪器的零点和工作点；

(7).颗粒物的监测系统、烟气监测系统、流速监测系统每次校准后，要填写校准记录，记录校准前的零点、跨度跨度漂移测试记录，及校准后的零点、跨度测试值。

5．定期校验

固定污染源烟气CEMS投入使用后，由于燃料的变化、除尘效率的变动、水分的影响、安装点的振动等都会影响光路的偏移和干扰。定期校验应做到: ⑴.至少6个月做一次标定校验；标定校验用参比方法和CEMS方法同时段数据进行对比，按照HJ/T75-2007标准7.2.2进行的；

⑵.当校验结果不符合规定的技术指标时，则应扩展为对颗粒物

CEMS方法的相关系数的校准和/或评估气态污染物CEMS的相对准确度和/或流速CEMS的速度场系数（或相关性）的校准，直到烟气CEMS达到H/T75-2007标准7.4条技术指标的要求。

6.每个季度环保部门对监控设施进行一次监督性比对检测校验。

四、设备故障预防处置制度

1．在线监测设备需要停用、拆除或者更换的，应当事先报经环境有关的保护部门批准；

2.运行单位发现故障或接到故障通知，应在4h内赶到现场进行处理；

3.发现设备故障或接到网络故障通知的8小时内，须向设备维修服务单位（部门）报修。发生故障，影响设施正常运转的24小时内，须将报修表格上报地市级以上的环保部门污染源自动控制中心。从设备故障影响正常运转开始计算，故障应在48小时内修复。故障修复后应将修复情况上报地市级以上的环保部门污染源自动控制中心。

4.对于一些容易诊断的故障，如电磁阀控制失灵、膜裂损、气路堵塞、数据仪死机等，可携带工具或者备件到现场进行针对性维修，此类故障维修时间不应超过8h；

5.对不易诊断和维修的仪器故障，若48h内无法排除，应安装备用仪器；

6.仪器经过维修后，在正常使用和运行之前应确保维修内容全部完成，性能通过检测程序，按国家有关技术规定对仪器进行校准检查。

若监测仪器进行了更换，在正常使用和运行之前应对以前进行一次校验和比对试验，实验和比对试验方法详见HJ/T75-2007；

7.若数据存储/控制仪发生故障，应在12h内修复或更换，并保证已采集的数据不丢失；

8.运行单位在运行站点应备有足够的备品备件及备用仪器，对其使用情况进行定期清点，并根据实际需要进行增购，以不断调整和补充各种备品备件及备用仪器的存储数量；

9.在线监测设备因故障不能正常采集、传输数据时，应及时向环境保护有关部门报告，必要时采用人工方法进行检测，人工监测的周期不低于每6h一次,每天不少于4次；

10.仪器设备维修后，要填写设备维修记录。

五、仪器操作规程和日常维护

操作人员须接受仪器厂家的操作培训，阅读仪器使用说明，掌握仪器基本知识，了解仪器安全信息和注意事项，正确规范地使用仪器和对系统各部进行日常维护。

1、每日维护巡检或远程检查仪器运行状态。日常巡检规程应包含该系统的运行状况、烟气CEMS工作状况、系统辅助设备运行状况、各主要部件的运行状况、各分析仪的校准工作等必检项目和记录.2、现场检查时应注意监测室空气的气味，如发现异味，马上打开门窗通风并检查管路是否泄漏，电器元件是否有过热和烧损现象。

3、检查工控机显示的烟气流量、温度、压力参数是否正常，管道是否漏水，如有异常要进行检查维护。

4、每15日至少对清吹空气保护装置进行一次维护，检查过滤器、软管、过滤器等部件。每月对CEMS进行一次维护保养,应检查探头滤芯、过滤器滤芯、各易损件的使用情况,管路通畅情况等,必须进行及时的清洗和更换.5、烟尘分析仪日常维护

5.1根据实际情况，每月检查LDM-100激光粉尘仪的光学镜面是否污染，如污染，请用软性纱布轻擦干净。

5.2每1个月检查系统的泄漏、腐蚀和各种连接是否松动。5.3每3个月对光路进行调整。

6、烟气分析单元日常维护

6.1每15日对采样探头、皮托管流速计进行一次手动反吹，每次反吹时间为5分钟左右。

6.2每月对采样探头滤芯、预处理机柜内的过滤器、反吹气源过滤器进行检查，如污染严重，要进行清洗或更换滤芯（如测量点工况恶劣、反吹气源有杂质等情况时，需缩短清洗的周期）。

6.3根据使用情况定期更换过滤器滤芯，排空空气过滤器中的水份。

7、流速测定单元日常维护

7.1提供压缩空气的空压机至少15日清倒一次机内的积水。7.2托管流速测定单元一季度至少检查一次皮托管的腐蚀情况清洁管嘴。

8、每6个月至少进行一次比对监测，根据测定结果对仪器进行

校准。

篇3：烟气在线监测系统方案

目前,黑龙江省建设的300 MW及其以上容量燃煤火力发电机组都安装了烟气脱硫系统,200 MW机组的部分电厂都进行了脱硫改造,增设了脱硫装置。截至目前为止共有16座发电厂31台200 MW及以上机组增装了脱硫系统,并且为及时准确获取机组各项污染物排放指标均配置了原、净烟气连续监测系统(Continuous Emission Monitoring Systems,以下简称CEMS)。根据省内燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统及采样布点的核查现状,发现用烟道现用测点截面附近的比对孔速度场测试方法能够找出混合烟道内代表锅炉机组产生的烟气量速度值,以供流量采集、计量之需。因此,为了满足环保部门的监测要求和综合脱硫效率监测的要求,本文分析了核查过程中发现的脱硫烟气在线监测系统取样布点存在的问题,提出了烟气速度相对稳定点选择的试验方法。

1 速度相对稳定点选择的设计思想

为实现燃煤电厂在脱硫装置投运后性能达标试验的脱硫效率满足性能保证值,国内的设备厂家在设计采样点时,通常将净烟气测点设在脱硫塔出口净烟气烟道上,其一是因为采样测点前有足够长的直管段烟道,能保证烟气监测系统在气流相对稳定的状态下采样,反映烟气的实际状态。其二,能防止旁路烟道挡板不严,部分烟气漏入,导致SO2浓度偏高,影响机组脱硫效率[1]。但是,这样的采样布点方式不符合环保部门的监控要求。在环保部门的监管下,目前各电厂均已将FGD出口净烟气参数采样点移位到烟囱入口混合烟道处的水平烟道上(如图1所示),从而确保在线监测系统测量的是整个电厂最终排放的烟气参数,既满足了环保部门的监测要求,也满足了综合脱硫效率监测的要求。然而,在实施过程中,速度采样点的选取又遇到了新的问题,为节省投资,新建、扩建机组旁路烟道与净烟道混合后至烟囱入口的混合烟道直段较短,而且净烟道与混合烟道的连接成90°,此外法兰、挡板均加装在这一较短的直段烟道内,致使进入混合烟道内的气流产生较大的离心力,极不稳定,较为紊乱,造成流量值的波动较大,给流量的采样及计量带来了困难。因此,在这种特殊的短而大且带有急弯的烟气通道里,选择烟气脱硫在线监测系统流速测点,尚需积极探索。

1.1 机组脱硫设备

以某发电企业1台600 MW国产引进型凝汽式汽轮发电机组为例,该机组加装1套湿法烟气脱硫(FGD)装置,采用石灰石/石膏湿式脱硫工艺,如图2所示。原烟气从锅炉岛引风机后水平总烟道引出,进入FGD系统的吸收塔,在吸收塔内脱硫净化后,经混合烟道进入烟囱,最终排入大气。混合烟道截面尺寸为5 m×5.6 m,烟道长度为4 m。

1.2 试验设计程序

为便于环保部门对SO2的排放量的监管,各电厂通常在混合烟道内加装CEMS系统,连续采集SO2的流量及浓度,上传至环保部门,从而确定其SO2排放量。因此能否准确核定SO2排放量应取决于SO2的流量和SO2的浓度的采集。通常原烟气经脱硫塔后还要通过一段足够长的净烟气直管道,这一流程使烟气在脱硫塔内直至净烟道内充分扩散、混合,达到均匀状态,即使经过急弯进入混合烟道,浓度也没有剧烈的波动,所采集到的浓度信号十分稳定,可以直接用于SO2浓度的计量,因此找到稳定的平均流速代表点并被CEMS系统采集,就成为准确计量SO2排放量的关键。

首先应确定混合烟道内烟气平均流速,其次在混合烟道内寻找平均流速代表点,最后验证平均流速代表点的相对稳定性。整个试验分3个部分进行,试验步骤如图3所示。

2 混合烟道内烟气平均流速的确定

混合烟道内烟气平均流速的确定是整个试验的基础,选择速度代表点是关键。该流速可采用烟道截面网格法直接测量各网格节点的烟气动压平方根,从而求出烟道截面的平均流速。此方法虽简单,但现场测试条件所限,不易操作。该流速的确定还可通过易地测试辅助理论计算,求出混合烟道截面的实态流量,根据已知的烟道截面积,最终确定该截面实际流速。

2.1 烟道截面网格法直接测量速度[2]

按照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T1657-1996)中规定,采样位置应选择在垂直管段,同时避开烟道弯头和断面急剧变化的部位作为锅炉烟气测量点。显然,混合烟道速度测点的设置不完全满足上述要求,如果必须采用网格法直接测量速度,只能根据现场现有的实际条件尽量满足试验要求。混合烟道截面测点布置如图4所示。

测点湿烟气气体速度Vs为

undefined

式中:Kp为皮托管修正系数;Pd为动压,Pa;ρs为湿烟气的密度,kg/m3。

测量状态下湿烟气密度ρs为

式中:ρn为标准状态下湿烟气密度,kg/m3;ts为烟气温度,℃;Ba为大气压力,Pa;Ps为排气静压,Pa。Ms为湿烟气气体分子量,kg/kmol。

湿烟气气体分子量Ms为

式中:XO2 、XCO 、XCO2 、XN2 、XSW分别为烟气中O2、CO、CO2 、N2、H2O的体积百分数,%;MO2 、MCO 、MCO2、 MN2、 MH2O分别为烟气中O2、CO、CO2 、N2、H2O的分子量,kg/kmol。

烟道某一断面的平均流速undefined可根据断面上各测点测出的流速Vs得出,即

式中:Vsi为某一测点的烟气流速;n为测点的数量;为烟气动压平方根平均值,Pa;Pdi为各测点的动压测定值(i=1,2,…,n),Pa。

按采样位置要求,在皮托管上标出各测点应插入采样孔的位置,以网格布点的方式逐点对烟道中烟气动压、静压、温度、湿度等参数进行测定。同时,利用烟气成分分析仪对烟气中不同气体体积百分比进行测定,也可根据所燃煤质元素分析计算出不同气体体积百分比,利用上述公式可直接测量测点的动压,求得混合烟道平均流速。

2.2 易地测试辅助理论计算求取混合烟道平均流速

因现场测试条件限制而无法开测孔,或空中无脚手架难于实施测试,可以采取易地测试辅助理论计算的方法求取混合烟道平均流速。

对于加装FGD 的锅炉机组,原烟气经增压风机后进入脱硫塔(无GGH),自下而上的高温烟气与自上而下的浆液逆向接触并发生反应,烟气温度迅速下降,浆液中的水分不断蒸发,烟气中的水蒸气迅速达到饱和,烟气自脱硫塔出来后经除雾器脱出液态水滴后,除雾器出口烟气携带的水滴含量低于75 mg/Nm3,此时原烟气已经变为了净烟气,并携带大量的水蒸气进入混合烟道,最终通过烟囱排入大气。若计算混合烟道流速,需求得该截面烟气流量,根据已知的烟道截面,可确定截面流速。

通过混合烟道截面的烟气流量(烟气体积)Q混由干烟气流量Q干、脱硫塔出口烟气携带的饱和水蒸气流量Q水组成。其中烟气携带的饱和水蒸气来自于燃料燃烧产生的水蒸气及在脱硫塔内原烟气与浆液热交换产生的饱和水蒸气,表达式为

首先,选择在长直管段除尘器出口烟道上进行温度、压力、氧量、含湿量等参数测量,按2.1中的方法得到锅炉除尘器出口平均流速,并计算出除尘器出口实态烟气流量Q1,根据引风机的的温升、增压风机后压头的增加,换算出脱硫塔入口的烟气标干态流量Qs1,即

式中:F1为除尘器出口测定断面面积,m2;undefined为锅炉除尘器出口平均流速,m/s;P1为脱硫塔入口烟气静压,Pa;t1为脱硫塔入口烟气平均温度,℃;Xsw1为除尘器出口烟气平均含湿量,%。

从理论上讲,从FGD入口至混合烟道这一管段存在一定的漏风,加之在脱硫塔内氧化风机加入一定氧量,因此可通过网格法测量脱硫塔入口烟气平均氧量O2in及混合烟道截面的平均氧量O2out,用于计算烟道漏风率Δα,根据漏风率定义式,再求出混合烟道截面标准状态下干烟气流量Qs2。

烟道漏风率为

undefined

式中K为大气中含氧量,根据海拔高度查表得到。

根据温度、压力、含湿量等参数换算乘混合烟道截面实态干烟气流量Q干为

式中:P2为混合烟道烟气静压,Pa;t2为混合烟道烟气平均温度,℃;Xsw2为混合烟道烟气平均含湿量,%。

在工程实际中,每个工程烟气参数都不一致,但是相同状态下干烟气密度和干空气密度相差不大,因此用干空气的含水量公式来计算干烟气的含湿量。混合烟道截面实态的饱和水蒸气质量M水计算方法为[3]

式中:M0为混合烟道标态干烟气质量,kg/h;ρ干为干烟气密度,kg/m3;Pw为混合烟道平均温度下饱和水蒸气分压,可通过计算或查表得到,Pa;ρ水为饱和水蒸气密度,可查表得到,kg/m3。

干烟气标准密度ρ干:α=1.0时,取1.39 kg/Nm3;α=1.4时,取1.36 kg/Nm3[4]。

根据上述公式(7)、(11)、(15)最终求得混合烟道截面实态的流量Q混,因此混合烟道截面的平均流速undefined为

undefined

式中F混为混合烟道截面积,m2。

混合烟道内烟气平均流速的确定方法以现场实测为基础,借助于严密的理论推导,完成了现场无法实现的测试工作,最终完成混合烟道平均速度的确定。

3 混合烟道平均流速测点选择

在烟囱入口混合烟道上分别装有CEMS小间,将CEMS系统安装其内,每个烟道内CEMS所用测孔及上下比对测孔亦安装在CEMS小间内(如图4所示)。

根据2.2中求得的undefined,按式(1)求出其在混合烟道内对应的动压值P′d。假定混合烟道上测孔A为CEMS所用测孔,则用靠背管分别对测孔B、测孔C进行不间断点速度场测试,记录下数字差压计显示值为P′d时的测点位置,L为测孔与平均流速代表点(数字压差计显示值为P′d时的测点位置)之间的垂直距离,具体位置如图4所示。

为了验证所测混合烟道平均速度代表点数据是否具有较高的可信度和稳定性,分别测定5次,时间间隔为5 s,烟气流速为a1、a2、a3、a4、a5,以及时间间隔为60 s的烟气流速b1、b2、b3、b4、b5,并进行误差分析。

其中,时间间隔为5 s 的烟气流速测量平均值undefined为

undefined

绝对偏差为

undefined

相对偏差为

undefined

式中:ai为第i次时间间隔5 s烟气流速测点结果,m/s;undefined为平均相对偏差,%。

根据公式(17)、(18)、(19)、(20),同理得到时间间隔为60s的烟气流速测量结果。

采用2混合烟道内烟气平均流速的确定和3混合烟道平均流速测点选择试验中阐述的方法对省内某发电企业1台600MW国产引进型凝汽式汽轮发电机组进行了测试,最终确定该机组混合烟道平均速度代表点与测孔的垂直距离为L=2.64m(测点位置如图1所示)。现以该机组在L=2.64m时的流速测量结果为例,阐述混合烟道平均速度代表点验证试验,试验数据如表1所示。

经计算,5 s间隔内平均流速的平均相对偏差值undefined为6.696%,60 s间隔内平均流速的平均相对偏差值undefined为3.540%,,因此选取平均相对偏差值较小的时间间隔60 s进行校核性试验。

4 混和烟道平均速度校核性试验

为验证混合烟道平均速度的稳定性,考察不同工况条件下混合烟道平均速度的变化情况,设置混合烟道平均速度校核性试验。试验条件为改变电厂运行负荷,在机组负荷分别为600 MW(100%)、480 MW(80%)、360 MW(60%)时,在L=2.64 m处分别测定5次时间间隔为60s的烟气平均流速,并利用式(17)、(18)、(19)、(20)进行误差分析。经分析,在3种负荷情况下,平均速度的平均相对偏差分别为3.540%、3.336%、3.408%,均满足误差要求,即相对偏差基本维持在6%～10%[2],因此最终确定L点即为符合CEMS系统采集要求的速度相对稳定代表点。

5 结论

1) 在混合烟道内寻找相对速度稳定点是一项繁杂的试验研究工作,反复开展大量的测试工作是成功获取相对速度稳定点的重要保证。

2) 烟气平均速度可采用烟道截面网格法直接测量。在受现场测试条件限制的情况下,宜采用异地测试辅助理论计算的方法来求取,再通过速度场测试进行验证,最终确定出烟气速度的相对稳定点。

3) 该测试方法可以科学地为CEMS系统提供既准确又稳定的平均速度及流量测点,真实反映机组二氧化硫的排放量,使发电企业真正享受到脱硫电价的优惠,有利于脱硫未达标单位排污费的足额征收。

参考文献

[1]陈文林.火电厂脱硫烟气在线监测系统运行中须注意的问题[J].节能与环保,2011(1):74-76.

[2]冯真祯.燃煤电厂矩形烟道烟气流速确定方法研究[D].南京:南京信息工程大学,2011:1-63.

[3]李吉祥.石灰石-石膏法湿式烟气脱硫工艺水量计算方法探讨[J].吉林电力,2007,35(4):15-17.

篇4：烟气在线监测系统方案

关键词：超长距；实时；在线监测

1.引言

随着电网的建设发展，在新疆地区直流输电、750kV及特高压输电系统的建设中，经常出现200km以上甚至400km的超长站距，由于这些超长站距输电线路经过的地区交通不便，自然条件恶劣，甚至是无人区地带，同时也对超长距光缆的维护管理工作带来诸多不便，维护人员也缺少相应维护的工具和技术手段，对光缆的运行安全和维护工作提出了严峻的挑战。

电力系统光纤传输网络运行的可靠性是关系电力安全生产、高效稳定运行的重要保障，承载包括自动化、营销、继保、输配电等专业在内的大量重要业务，光缆中断将造成多套保护设备退出运行，遥控命令无法下达等严重后果。

2.建设的必要性

新疆地区地域辽阔，资源丰富，全疆发展也很不均衡，国家正在加大对新疆的投资与开发力度，为新疆电网的建设也带来难得的机遇，带动了新疆电力通讯网络的发展，同时也促进了超长站距的光缆建设的需求；虽然超长站距光通信技术已被国家电网成功应用于包括新疆在内的多个直流输电、750kV及特高压输电系统的建设工程中，有很好的发展应用前景，但是由于以上各种原因，给光缆的维护管理工作带来了很多不便，维护人员也缺少相应维护的工具和技术手段。因此，对超长站距光缆监测系统的研究已显得十分必要。

3.实现的目标

可对光缆进行24小时全天候自动监测，同时实现对功率变化点（或故障点）进行定位，根据监测结果进行分析比对，形成报表及图形。

实现监控中心异地远程备援支持，使通信光缆发生故障时仍可以进行故障定位及告警转发。将被动维护变主动维护，协助管理人员维护和全面掌握该光缆网络状况，提高光纤传输网络运行的可靠性，为电力安全生产、高效稳定运行的提供重要保障。

解决每年检修测试时缺乏针对超长站距OPGW光缆的检测工具和技术手段的问题。为超长站距的检修测试提供光功率量测表、光特性量测比较表、光纤障碍告警统计报表等报表打印分析功能。

4.建设方案

4.1监测原理

1）、高灵敏度光功率计

目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN光电二极管（PD）和雪崩光电二极管（APD）。雪崩光电二极管由于有20～30的倍增因子，它的灵敏度更高，因此更适合用于微弱信号的探测。本方案由于是超长距离的监测，在光纤的接收端光信号会非常微弱，为了能够探测到微弱的光信号，我们将采用雪崩光电二极管，使光功率计的灵敏度达到-70dBm以上。

2）、高功率稳定光源

与通信信号不同，光功率监测不能在线路中进行光信号的增益与放大。因此，为了配合超长距离的监测，除了需要高灵敏度的光功率计，还需要高功率的稳定光源，以增加监测距离。

3）、高动态光时域反射仪（OTDR）

光时域反射仪是根据光在光纤中传播时发生的瑞利散射和菲涅尔反射现象研究出的划时代技术。光时域反射仪可以测量出光纤的特性曲线，从而分析光纤的各种事件点，如：熔接点、光接头、弯曲等等，也可以准确地判断出光纤断裂的距离。因此，光时域反射仪被大量地应用于光缆线路的维护工作中。

在超长线路的两端分别用OTDR对光纤进行量测的方式，测量的结果是两条看似无关的光纤特性曲线，但实际上是一条光纤的二个部分。为了便于光缆维护管理人员查看，了解光缆线路的平均衰减、接头损耗和熔接点损耗等物理性能参数，需要将这两条特性曲线采用先进的数学技术“拼接”起来，像通常一样用一条特性曲线表示光纤的特性。

4.2线路状况

750kV哈密变到750kV塔下中继站之间为超长OPGW通信光缆，长度为320km。

4.3监测方案

在新疆750kV哈密变和塔下中继站间320公里无中继的超长光缆上，不改变现有网络架构的情况下，利用备纤部署超长站距的光缆实时在线监测系统。

1）在哈密变和塔下中继站设置远程监测单元RTU各 1套；

2）主备网管系统，在光缆出现故障或通信阻断的紧急情况下仍可迅速告警定位；

3）支持OTDR的双向启动测试及测试曲线合并分析；

4）实时在线监测系统应最少占用备用光纤资源，节约宝贵光缆资源占用；

5）超长光缆长期全程损耗统计和维护检修测试报表打印分析；

6）超长站距GIS/GPS/RFTS整合，解决检修缺乏工具和技术手段的问题。

7）充分扩大系统的监测覆盖范围，在监测管理超长距光缆的同时，可通过升级扩容系统功能模块，即可利用原有的两侧RTU站点监测周边的其它光缆通信线路。

4.4网管通道方案

RTU提供10/100M Base-T Ethernet接口，采用最通用的TCP/IP协议做通信组网，使用2M通道，通过协议转换器转换为Ethernet进行通信。

5.结语

新疆750kV哈密变到750kV塔下中继站超长距光缆实时在线监测系统的应用解决现有通信网络存在可靠性不高的问题，提高应急抢修处置能力，利于在新疆电网在输电系统建设中推广应用超长站距技术。

为新疆电力公司骨干通信网络提供更加完善、可靠、稳定的通信传输网络，保证电力生产业务的安全、稳定、可靠运行，为建设坚强、统一、和谐智能电网提供强有力的通信网络保障。

本工程的解决方案对同类工程的实施应用具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]Q/GDW 561-2010.输变电设备状态监控系統技术导则[S].2010.

[2]Q/GDW 245-2008.架空输电线路在线监测系统通用技术条件[S].2008.

[3]Dostert K. Powerline communications[M].Prentice Hall PTR，2001.

作者简介：

篇5：烟气在线监测安全规程

1、在线监测严禁非专业人员检修和保养。

2、现场监控室严禁非工作人员进入，无公司职能部门批准任何人不得对系统参数进行查看修改。

3、现场检查时注意监测室内空气的气味，发现异味，马上打开门窗通风并检查管路是否泄漏，电器元件是否有过热和烧损现象。

4、经常检查站房内的各线路，防止用电超负荷或电源短路。

5、在线监测系统属精密仪器，禁止用湿抹布擦拭。

6、为防止因故障导致数据上传失常或信号中断，岗位人员应定时重启设备运行监测系统，重播DTU电源。

烟气在线监测岗位责任制

1、严格遵守安全操作规程，严格执行巡检制度，做到“四防一坚守”防盗窃、防破坏、防雨水、防雷电，坚守岗位。

2、每日对在线监测的各项浓度、温度、压力、流速、湿度等参数认真检查，并按时做好机器运行，检查数据台账。

3、保持监测房内环境整洁，对电源控制器、空调等辅助设施，进行检查，保证检查房内温度、湿度满足仪器正常运行的要求。

4、值班人员在发现烟气监测装置，出现死机时要立即向生产技术科或运营商巡查人员汇报。

5、经常检查测量元件的工作状况，是否正常，各测量参数（如SO2、NOX、烟尘）有无异常，数据异常时及时向生产技术科报告。

6、认真做好交接班记录、巡检记录、按交接班制度进行交接。

污染源在线监测系统管理制度

为加强污染物控制和环境保护治理，提高区域环境质量，保护生态平衡，进一步明确污染控制目标，强化各部门治污责任，加强对烟气（在线）监测系统的维护和管理，确保安全稳定运行，特制定本管理制度：

一、燃除车间设置在线监测岗位，负责本系统的日常运行和维护管理，岗位人员要确保系统中采样管线的畅通，严格按规定程序操作，定时对烟气成分的监测参数进行认真记录。

二、每天将24小时汇总报表交车间，生产技术科及主管经理，运行中发现监测数据出现误差问题是，要及时采取有效措施查明原因，无法恢复时要及时向车间或有关部门报告，不得延误和记录假数据。

三、生产技术科要充分发挥监督职能作用，加强对在线监测的日常监督检查，要求岗位人员严格遵守安全操作程序，严格执行巡检制度，做到“四防一坚守”（防盗窃、防破坏、防雨水、防雷电、坚守岗位），每日对在线监测提供的各项温度、浓度、压力、流速、湿度等参数进行认真检查，发现有高于或低于指标趋势，要及时组织各部门、车间召开专题会议，分析原因，采取有效措施并组织实施或及时下发污染治理通知单，烟气整改并检查验证，同时对责任部门及责任人进行严肃处罚并通报批评。

四、生产技术科每季度要请县环境监测站对烟气排放成分进行一次全面比对监测，通过对监测报告中发现的问题，要及时组织各部门召开专题会议，要查明原因，采取有效治理措施，并组织实施，确保在线监测安全稳定运行。

五、电气车间仪表工负责污染源在线监测系统中电气，仪表系统的日常维护保养工作并做好记录，做到“早发现、早处理、早汇报”，确保监测系统稳定运行。

六、在线监测系统严禁非专业人员检修保养，现场端监控室严禁非工作人员进入，无有关部门批准任何人不得对系统参数进行查看修改。

烟气在线监测系维护制度

为了保证我公司烟气在线监测设备的正常运行，防止因故障或维护不当导致数据上传失常，要求值班人员本着及时发现问题及时处理的原则，做好如下工作：

一、每天要求值班人员对烟气在线监测设备进行每小时巡回检查一次。

二、值班人员要认真检查各测量元件的工作状况是否正常，测量参数有无异常，如果测量参数异常（如SO2、NOX的示值为0，或烟尘的示值明显偏大，说明角反射接受到污染，需要清洁）要立即向生产技术科汇报，通知运营商巡查人员对镜片进行清洗，每次巡检完要在巡检记录薄上记录巡检事件，各参数值及设备的工作情况。

三、要求运营商巡查人员每周对烟气监测装置各元件进行一次例行检查，发现问题及时处理，特别是角反射镜片，如果积尘多，要立即组织人员对镜片清洗，；另外还要对站房卫生（设备外观、地面）、风机过滤器、工控机风扇过滤网进行清扫，检查完毕后，检查人员要在理性检查记录薄上做好记录，并亲笔签名。

四、运营商巡查人员每月对烟气监测装置角反射镜片进行一次例行清洗，在例行检查记录薄上做好检查记录，并亲笔签名。

五、值班人员在发现烟气监测装置出现死机时，对于不能处理的问题要及时与生产技术科或运营商巡查人员汇报。

六、运营商巡查人员在处理故障过程中，对于不能处理的问题要及时与生产技术科科长沟通，并汇报环保部门领导。

篇6：烟气在线监测系统方案

股份有限公司：

我公司承建的XXX锅炉烟气处理系统中，CEMS在线监测系统采购贵公司产品。当锅炉停炉和闷炉时，CEMS仍然在检测和不断的由下位机上传数据，容易引起固定污染源监控系统的误判，造成上传数据失真，为保障真实数据上传环保部，根据环保部下发《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75-2017）第十二条及附录C8的相关规定，特请XX科技股份有限公司人员对焚烧炉异常下对上传数据进行参数设定，即焚烧炉闷炉或停炉时，流速显示为2m/s以下，氧量显示为19%以上，下位机就判断为焚烧炉已经停运，上传排放数据就显示为0。

特此申请！

有限责任公司

篇7：尾矿库在线自动监测系统解决方案

一.需求分析：.......................................................2

二、方案设计........................................................4

（一）监测指标选择.............................................................................................4

（二）监测系统设计.............................................................................................6 1．浸润线监测................................................................................................6 2．库水位监测................................................................................................7 4．坝体位移监测............................................................................................7

5、视频监测....................................................................................................7

（三）某尾矿库安全监测系统设计方案.............................................................8

三、运营/管理......................................................10

（一）设备安装...................................................................................................10

（二）运营管理...................................................................................................11

四、产品映射.......................................................13

五、标准支持.......................................................14

六、标准化程度.....................................................16

七、效果分析.......................................................16

一.需求分析：

安全生产事关广大人民群众的根本利益，事关改革发展和稳定的大局。我国在确立了“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产基本方针和“安全发展”的指导原则后，从安全法制、安全责任、安全投入、安全科技和安全文化等方面入手，强化安全监管工作。但受我国现阶段生产力发展水平较低、企业安全生产基础薄弱、从业人员安全意识不强、安全法制不健全等因素的影响，我国安全生产形势依然严峻，工矿商贸领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起了国家的高度重视。

金属与非金属矿山是工业生产的高危行业，其事故发生起数和死亡人数在全国工业安全生产领域占较大的比重。尾矿库是金属与非金属矿山安全生产的重要环节，也是该领域的重大危险源之一，作为具有高势能的人造泥石流危险源，其一旦发生事故，将会给下游人民生命财产安全造成巨大损失，给当地环境造成严重污染，给当地的经济发展和社会稳定也带来严重的负面影响。

经过50多年发展，我国已成为世界矿业大国，目前全国有金属非金属矿山92071座，其中金属矿山8239座，非金属矿山83832座，冶金、有色、化工、核工业、建材和轻工业等行业的矿山都有尾矿设施。经初步统计，全国有尾矿库7610座，总库容约5×109m3,堆存尾矿约5.5×109t。其中正常运行的约有4800座，占63％，危库、险库和危险性较大的病库约有2810座，占37％。

我国作为发展中国家，经济比较落后，从安全上看，尾矿库还存在以下不利因素：一是筑坝尾矿粒度细。由于筑坝的尾矿粒度细，细尾矿的力学强度低、透水性差、不易固结，造成坝体稳定性较差；二是上游法筑坝多。我国目前85％的尾矿库采用上游法筑坝，较下游法和中线法筑坝的坝体稳定性差；三是尾矿库安全设计标准较低。我国作为发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低；四是小型库多。我国矿山规模小，四等库及四等库以下的小型尾矿库占90％以上；五是受地震威胁大。我国是多地震国家，尾矿库防震抗震是重要问题；六是失事后果严重。我国人口众多，尾矿库难以避开居民区和重要工业、交通设施，一旦失事，损失巨大。

美国克拉克大学公害评定小组的研究表明，尾矿库事故的危害，在世界93种 事故、公害的隐患中，名列第18位。它仅次于核武器爆炸、DDT、神经毒气、核辐射以及其它13种灾害，而比航空失事、火灾等其它60种灾害严重，直接造成百人以上死亡的尾矿库事故已不鲜见。如1972年2月26日，美国布法罗尼河矿尾矿坝溃坝，造成125人死亡，4000人无家可归；1985年7月中旬，意大利东北部的普瑞皮尔尾矿库溃坝，造成250人死亡。

我国尾矿库历史上曾发生过多起重特大事故，给人民生命财产安全造成了重大损失。如：1962年9月25日，云锡公司火古都尾矿库溃坝，造成171人死亡、92人受伤，受灾人口13970人；1994年7月13日，湖北大冶有色金属公司龙角山尾矿库溃坝，造成30死亡；2000年10月18日，广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，造成28人死亡、56人受伤。

近年来，尾矿库垮坝造成人员伤亡和有毒污染物下泄的事故屡有发生，给人民群众生命财产安全造成重大损失，对环境安全构成重要威胁。据初步统计，自2005年以来，全国发生尾矿库溃坝等重特大事故17起、死亡41人，重伤1人，轻伤28人，给人民群众生命财产和环境安全带来严重损失。其中：2006年4月30日陕西镇安尾矿库溃坝，造成17人死亡、5人受伤。

尾矿库的安全监测对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生等具有重要意义。当前，我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时，人工监测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。我国安全生产市场急需尾矿库溃坝灾害的实时、连续监测的技术和产品。

尾矿库自动化安全监测系统的实施，便于企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，有利于及时掌握尾矿库的运行状况和安全现状，可以提高尾矿库的安全性，保障库区下游企业正常运转及库区人民群众的生命财产安全，避免因尾矿库事故而造成的环境污染，保护生态环境。

水利工程和高边坡工程的监测技术发展较快。从20世纪50年代开始，在我国大坝、高边坡变形监测领域开始研究和使用人工变形监测系统，其中应用经纬仪、3 水准仪等监测仪器监测坝体变形的监测方法有视准线法、引张线法、前方交会法、坝面水准测量法以及连通管法等。20世纪70年代末，以传感器为基础的大坝自动化变形监测系统开始应用于葛洲坝水利枢纽、新丰江水利工程等坝体位移的监测中。20世纪90年代开始了大坝及高边坡的GPS自动化变形监测系统的研究，GPS技术已经应用于三峡工程、黄河小浪底水利枢纽工程、浙江天荒坪抽水蓄能电站、湖北清江隔河岩水利工程、龙羊峡水库近岸等大坝或高边坡的变形监测。目前，多传感器数据融合的大坝变形自动监测技术、监测系统的自动化、网络化和信息化技术是大坝和高边坡工程监测领域的研究发展趋势。

当前尾矿库较为落后的安全监测技术和监测手段，不能满足包括企业自身在内的全社会对于提高尾矿库管理水平和安全状况的迫切需要。目前，我国尾矿库的监测技术还处于起步阶段。尾矿库的管涌流土、地震液化等坝体内部致灾因素引起坝坡失稳的预警技术基本属于空白，其监测、预警技术的研究成果较少。特别指出的是，我国尾矿库数量多、分布广，因此尾矿库自动化安全监测系统的设施实施是面向我国尾矿库安全的重大需求，具有良好的应用前景。

二、方案设计

（一）监测指标选择

尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，水位相对比较稳定；同时，从尾矿坝坝顶排放尾矿时，矿浆向库内流淌的过程中，矿浆水不断向下渗透；此外，汛期大量降雨。这些因素在尾矿坝体内形成一个庞大渗流场。再者，尾矿沉积体属非均值体，排矿部位又需要经常调换；坝体又在不断增高；况且在尾矿库整个服务期间内，矿源及选矿流程有可能改变，尾矿性能自然也会变化。这就是尾矿坝渗流场异常复杂的原因。浸润线即渗流流网的自由水面线，是尾矿坝安全的生命线，浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状，因此，对于浸润线位置的监测是尾矿库安全监测的重要内容之一。如图1所示，图中孔隙水压力为0的线即为尾矿坝的浸润线。

图1 某尾矿坝孔隙水压力分布图（单位:kPa）

尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，库水位监测的目的是根据其水位的高低可判断该库防洪能力是否满足安全要求。具体地说：一个完善的设计在设计文本中会给出防洪所需的调洪水深，并要求在设计洪水位（即最高洪水位）时，要同时满足设计规定的最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。因此，对于库水位位置的把握可以直接防止尾矿库在汛期避免洪水漫顶溃坝事故的发生，有利于安全监管部门和企业在汛期来临之前，直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位。由此可见，库水位的连续动态监测也是尾矿库安全监测的重要内容之一。图2给出了安全滩长监测法的示意图。

图2 安全滩长检测法

如图2所示，设现状库水位为Hs，先在沉积滩上用皮尺量出[Lg]，并插上标杆a，用仪器测出a点地面标高Ha，当Ht = Ha – Hs≥ [Ht] 时，即认为安全滩长满足设计要求。否则，不满足。同理，也有安全超高检测法。

尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程的直观反应指标，因此对于坝体下游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，有利于安全监管部门和企业进行科学的应急决策，并及时采取应急对策措施，从而避免灾害的发生或者减少灾害发生造成的危害。图3给出了尾矿库尾矿坝的典型变形矢量图，从图中可知坝体下游坡发生向下和偏向下游的变形。

图3 尾矿坝典型变形矢量图

在定量评价尾矿库的防洪能力时，需要测定滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，当前的检测方法较难准确并快速测定这两个指标，问题在于水边线的界线很不明显，该处又无法进人，通常只能目测。据此推算出来的总干滩长度和调洪干滩长度自然也是极不可信的。因此，在尾矿库安全自动化监测系统中，应增加快速并简捷的标高测定方法。因此，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，是尾矿库安全监测需要测定的指标。

此外，在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。综上所述，金属非金属矿山尾矿库安全监测系统监测指标包括：浸润线；库水位；滩面标高；坝体位移；视频图像。

（二）监测系统设计 1．浸润线监测

一般选择尾矿库坝上最大断面或者一旦发生事故将对下游造成重大危害的断面为监测剖面。大型尾矿库在一些薄坝段也应设有监测剖面。每个监测剖面应至少设置5个监测点，并应根据设计资料中坝体下游坡处的孔隙水压力变化梯度灵活选择监测点。尾矿坝坝坡浸润线监测仪器分两类。一类埋设测压管，人工现场实测；另一类是埋设特制传感器，进行半自动或自动观测。

浸润线监测仪器埋设位置的选择，应根据《尾矿库安全技术规程》（AQ2006－2005）中规定的计算工况所得到的坝体浸润线位置来埋设。在作坝体抗滑稳定分析时，设计规范规定浸润线须按正常运行和洪水运行两种工况分别给出。设计 6 时所给出的浸润线位置应是监测仪器埋设深度的最重要的依据。

2．库水位监测

一般在库内排水构筑物上设置自动监测仪，将所测信号传给室内接收机处理得到库水位。既准确，又适时。需要指出的是，库内排水构筑物一般位于尾矿库内，排水构筑物周边为尾矿澄清水，因此需要在监测系统布置前，针对特定尾矿库的实际情况，灵活选择施工方案。

3．干滩标高监测

干滩标高的测量不同于其它点标高的测量，这是由尾矿坝自身的运行特点决定的，随着尾矿坝的不断填筑加高，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高是两个动态变化的指标，因此，不能在某一位置架设坚固的不能移动的标高监测设备。采用移动GPS，定期监测尾矿坝滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高。该方法灵活简便、具有较高精度、利于位置变化。

4．坝体位移监测

正是由于过去对尾矿坝坝体位移监测认识不足，尾矿坝位移监测手段不多。坝体变形计算至今尚未纳入设计规范。对于较大的尾矿坝，设计仅在坝体表面设置位移观测桩。具体监测手段主要有人工用经纬仪监测和GPS自动监测两种。根据坝的长短至少选择2～3个监测剖面。一般在最大坝高处、地基地形地质变化较大处均应布置监测剖面。

每个剖面上根据坝的高矮，在坝坡表面从上到下均匀设置4～6个监测点。最下面一个点应设置在坝脚外5～10m范围内的地面上，以用于监测尾矿坝发生整体滑动的可能性。

5、视频监测

在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通 7 常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。

（三）某尾矿库安全监测系统设计方案

某尾矿库初期坝坝顶标高为163.5m（东坝坝高为20m，西坝坝高为24.2m）。后期坝坝顶标高为220m。后期坝采用上游式尾矿筑坝。最终总库容为1350万m3。2008年1月子坝坝顶标高为201m，沉积滩顶标高约为198m。目前总坝高为58.7m，总库容不到1000万m3，暂属四等尾矿库。当沉积滩顶标高达到199.3m时，就升为三等尾矿库。该尾矿库安全监测系统监测设计方案为：

1、库水位监测

1）监测部位：尾矿库溢水塔上。

2）监测仪器：电子水位传感器（无线传输）。3）仪器数量：1个。

2、滩顶和滩面标高监测

1）监测部位：在东坝和西坝的沉积滩面上各选三条垂直于子坝的直线，直线间距为100 m。在每条线的滩顶和距滩顶70 m处各设一个滩面标高两个点均为监测点。

2）监测仪器：小旗和移动GPS，定期检查小旗标高，并输入软件。3）仪器数量：移动GPS一台，小旗12杆。

3、浸润线监测

1）监测部位：选择了（位于钻孔ZK13以东3～5m处）、Q2（位于钻孔ZK01以东3～5m处）、Q3（位于钻孔ZK23以东3～5m处）、Q4（位于钻孔ZK31以东3～5m处）。

在Q1、Q3剖面的第一、三、五期子坝顶各布设两个浸润线观测点（两点间距0.5m），每个点埋设1个传感器。第一期子坝顶两个传感器的埋深分别为6m和10m（自孔口地面算起）；第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和13m；第五期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和15m。

在Q2、Q4剖面的第三、五期子坝顶各布设1个浸润线观测点，每个点埋设1个传感器。第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为13m；第五期子坝顶两个传感 器的埋深分别为15m。

2）监测仪器：振弦式孔压传感器、光纤渗压传感器。

3）仪器数量：振弦式孔压传感器（10个），光纤渗压传感器（6个）。

4、位移GPS监测

1）监测部位：在东坝最大坝高剖面G1和西坝最大坝高剖面G2的坝坡上各布设4个监测点。4个监测点的位置分别设在坝脚、第一、三、五期子坝顶上。

2）监测仪器：GPS 3）仪器数量：一个基站、八个测点。

5、坝内位移监测

1）监测部位：ZK53、ZK15、ZK24、ZK32以东3～5m，每个断面3个位移监测点。

2）监测仪器：测斜仪＋测斜管。

3）仪器数量：SINCO测斜仪一台，测斜管若干长度。

7、可视化监测

在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，通过现场摄像头实时拍摄并快速传输至控制室的显示屏幕上，能够直观地显现尾矿库生产放矿及筑坝运行等情况。

图4 某尾矿库安全监测系统结构图

图5 某尾矿库安全监测系统安装图

三、运营/管理

（一）设备安装

在尾矿库安全监测系统安装时，应注意以下问题：

1．安装的仪器设备的安全问题。尾矿库一般处在高山峡谷等人员稀少的场地，且尾矿库占地面积较大，因此，仪器设备的防盗问题是面临的安全问题之一。因此，传感器、摄像头及GPS等设备应安装稳固，均应在安全过程中考虑防盗问题，GPS接收机应放置在水泥墩内，避免因为设备主机被盗，导致系统无法正常工作。

2．购买的GPS等设备应该有避雷装置。GPS设备靠接收星历信号来准确测定坝体变形状况，GPS天线应尽量选择轭流圈天线，尽可能保证雷雨天气的设备安全。

3．安装位置应考虑尾矿坝填筑过程高程变化。尾矿库的运行期为尾矿坝不断升高、储存尾砂库容不断增大的过程，与水利工程不同，其坝顶高程随着生产运行期的发展不断变化。此外，对于上游式尾矿坝来说，其坝轴线还要不断向库内前移（如图6所示）。因此，GPS、孔压传感器等设备的埋设位置应能够满足尾矿库整个运行期安全监测和安全管理的需要，应针对整个运行期综合考虑。

图6 上游式尾矿坝筑坝方式图

4．应注意浸润线监测仪器埋设位置。尾矿坝总在不断加高，尾矿坝浸润线还受降雨和放矿水的影响，其深度在一定范围内经常变动。现有的观测设施只能测出进水孔处的水头或孔隙压力。从流网图可知：只有当某个深度的水头与该深度的高程相等时，或者说当某个深度的孔隙压力接近于零时，该深度才是浸润线的位置。监测仪器埋深了，测得的浸润线比实际浸润线低；仪器埋浅了，测不到浸润线。浸润线的位置应根据设计资料综合考虑。

（二）运营管理

基于金属非金属矿山尾矿库安全监测系统，在尾矿库的运行过程中，除了应及时掌握各种监测技术指标的最新数据外，还要有尾矿库安全与否的预警技术和响应方法。本系统认为，应结合尾矿库定量安全评价方法，通过对尾矿库运行期的安全评价和监测指标数据安全度分析后，可以建立尾矿库运营管理的预警技术和响应方法。

1．浸润线指标的预警方法

通过尾矿坝现状的勘察和资料分析，掌握特定尾矿坝的沉积规律、材料分区及概化方法、堆坝材料的物理力学特性指标，通过渗流验算及分析，掌握汛期设计资料允许的最高浸润线高程。该指标即时浸润线监测指标的预警及响应标准。

其中，渗流验算的计算方法如下所示： 渗流分析的基本方程为：

式中，[K]为透水系数矩阵；{H}为总水头向量；[M]为单元储水量矩阵；{Q}为流量向量；t为时间。

对于等别不高的尾矿库，还可以依据国家标准《构筑物抗震设计规范》中有关尾矿坝浸润线高度的预警指标进行预警。

2．防洪能力的预警方法

防洪能力的预警是避免汛期发生尾矿库漫顶溃坝事故的最有效方法。通过调洪验算得到当前库水位下，设计最高洪水位下尾矿库需要的调洪水深，即可以掌握当前干滩长度是否满足调洪水深的要求。

3．坝体位移的预警方法

通过尾矿坝当前运行现状的有限元强度折减法坝坡稳定性分析，可以近似得到发生极限滑动情况时，坝体一定深度及表面的变形情况，并结合尾矿坝位移监测趋势及变形率的定性判断，可以准确把握尾矿库因受力情况发生位移趋势及变化速率，从而及时预警并采取响应措施，疏散下游群众，并采取积极措施加固坝坡，避免因坝坡失稳发生溃坝的严重危害。

其中，强度折减法计算坝体位移量的计算方法如下所示：

图7 坝坡有限元网格示意图

图7为一坝坡的有限元网格示意图，假定A点为某一单元的一个高斯点，以下关于点的应力分析均以A点为例。设尾矿的抗剪强度指标为c和?，则土的抗剪强度为：

假设尾矿的抗剪强度以某一折减系数F按下式进行折减：

当折减系数较小时，尾矿的抗剪强度较高，整个坝坡基本处于弹性状态。然后逐渐增加折减系数，则尾矿的抗剪强度逐渐降低，坝坡中处于弹性的范围会相应减少。如对于A点，当折减系数增加到某一较大的值时，会不再处于弹性状态，其摩尔－库仑强度包线会下移至与应力摩尔圆相交。

当折减系数继续增加，尾矿的抗剪强度进一步减小，坝坡的塑性区会进一步增大；当折减系数增加到某一数值时，塑性区形成连通的区域，尾矿沿该剪切面发生不收敛的塑性剪切变形。此时认为坝坡发生破坏，强度折减系数即认为是坝坡的整体安全系数；滑裂面的位置可根据位移增量等值线或最大剪应变增量等值线的疏密来确定，也可根据破坏区域的范围来判断。

基于刚体极限平衡理论的坝坡稳定分析方法已相当成熟且广泛应用于尾矿坝在内的边坡稳定分析中。然而，该法在处理荷载条件和边界条件复杂的边坡时常遇到困难。基于强度折减的有限元法，能够处理复杂荷载和边界条件，算法先进，可以更为准确地分析尾矿坝的坝坡稳定性，为尾矿库安全监测位移指标的预警提供依据。

4．注重与日常巡检工作结合

尾矿库安全监测系统的实施，可以使管理者在主控制室内能够及时把握尾矿库的最新动态和监测指标信息，但是，尾矿库安全监测系统不能完全代替尾矿库日常巡检工作，应与日常巡检结合，通过监测指标和日常巡检结合的比对，能够更为科学的掌握尾矿库的安全状况和运行特点。

四、产品映射

1．孔压传感器的技术要求

1）准确度高，灵敏度高，稳定性好，体积小，重量轻，直接频率输出，激励电路封装在水密壳体内。2）测量范围：0.1、0.2、0.3、0.6、1.0、3.0、6.0、10.0、MPa（对应于10-1000m水深）。

3）准确度：±0.5%FS。

4）可直接用于江河、湖泊、海水的深度和液体压力的测量，也可用作剖面系统的深度传感器。

2．GPS设备的技术要求

1）GPS接收机及其配套设备，要求包括从数据采集、集中传输、解算处理、显示和记录及避雷和防盗等安全保护设施的全部设备。

2）精度要求，水平：3mm+0.5ppm ,垂直：5mm+0.5ppm；上述精度指标要求有国家光电检测中心等权威机构的检测结果，并具有权威机构颁发的证书。

3）解算软件上有各个GPS接收机的独立监控模块，通过解算软件，可以在计算机中实时显示具有上述精度的各个GPS接收机的坐标和位移量，并能够实时记录在文本文件中。

4）GPS接收机天线为轭流圈天线。5）具有避雷设施及其它安全保护措施。

五、标准支持

在尾矿库安全领域，技术标准主要参照《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）。该标准有关尾矿库安全监测系统的规定包括以下内容：

1．4级以上尾矿坝应设置坝体位移和坝体浸润线观测设施。必要时还宜设置孔隙水压力、渗透水量及其浑浊度的观测设施。

2．做好日常巡检和定期观测，并进行及时、全面的记录。发现安全隐患时，应及时处理并向企业主管领导报告。

3．尾矿库运行期间应加强浸润线观测，注意坝体浸润线埋深及其出逸点的变化情况和分布状态，严格按设计要求控制。

4．尾矿库滩顶高程的检测，应沿坝（摊）顶方向布置测点进行实测，其测量误差应小于20mm。当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测1～3个点；当滩顶高低相同时，应选较低处不少于3个点；其他情况，每100m坝长选 较低处检测1～2点，但总数不少于3个点。

5．根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危库、险库、病库、正常库四个等级。除正常库外，前三类从文字上看，只是程度有所不同。尾矿库安全度定义紧紧依靠尾矿库安全监测系统中设定的监测指标来评判。

例如，危库是指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库，危库必须停止生产并采取应急措施，危库定义见图8。

图8 尾矿库安全度中危库的定义 尾矿库安全度中同时满足图9四个工况的尾矿库为正常库。

图9 尾矿库安全度中正常库的定义

综上所述，尾矿库安全监测系统能够紧扣我国现行尾矿库安全技术标准，具有较大的实用意义和价值。

六、标准化程度

尾矿库安全监测系统监测的浸润线、库水位、滩面标高、坝体位移、视频图像，均能够为尾矿库日常安全管理及尾矿库安全运行服务。我国尾矿库中85%以上为上游式尾矿坝筑坝，该系统对于上游式筑坝的尾矿库具有良好的应用前景，今后监测系统若能与不同等别尾矿库相结合，上升到安全技术标准，可以全面提高我国尾矿库安全管理水平，减少我国尾矿库事故发生的数量，保障尾矿库库区人民生命财产、环境安全及社会稳定，为构建和谐社会服务。

七、效果分析

当前，我国安全生产形势依然严峻，工矿商贸领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起全社会的高度重视。在《国务院关 于实施国家突发公共事件总体应急预案的决定》（国发〔2005〕11号）中明确要求 “科技部、教育部、中科院、社科院、工程院、中国科协等有关部门和科研教学单位，要积极开展公共安全领域的科学研究；加大公共安全检测、预测、预警、预防和应急处置技术研发的投入，不断改进技术装备，建立健全应急平台，提高我国公共安全科技水平”。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中把“公共安全”问题列入了国家科技发展的“重点领域”，要重点研究开发地震、台风、暴雨、洪水、地质灾害等监测、预警和应急处置关键技术，森林火灾、溃坝、决堤险情等重大灾害的监测预警技术以及重大自然灾害综合风险分析评估技术。同时，2007年国家安全生产监督管理总局、国家发展改革委、国土资源部、国家环保总局联合组织了全国范围的尾矿库专项整治行动，使得尾矿库的安全运行和管理已引起全社会的广泛关注。

篇8：稀释法烟气CEMS在线监测系统

烟气CEMS在线监测系统主要是对企业环保烟囱进行实时监测, 并将监测数据以数字字符串的形式发送到省环控中心, 以便其对企业生产排放情况进行了解和监管。监测系统从环保烟囱采集有关烟气温度, 湿度, SO2、NOX、O2含量, 动静压, 流量等一系列相关数据。企业以及运营商对检测系统的维护起着至关重要的作用, 对整个系统的硬件、软件不熟悉, 会导致上传数据的错误与偏离, 以及维护周期长所致的不上传等, 直接影响到省厅对企业的监管, 以致发生处罚等严重后果。

针对这些情况, 以SO2、NOX为例, 介绍检测系统的原理及配置。

1 监测原理及系统组成

中条山有色金属集团公司侯马北铜铜业有限公司两大环保烟囱高度分别为120m、80m, 安装探头规定为烟囱高度的1/3处, 即分别在40m、30m平台处, 考虑到维护时的困难, 决定采用稀释法进行烟气SO2和NOX测量。目前国内较为普遍使用的测量方法有两种:直抽法, 即利用抽气泵把经过预处理, 除去水分, 烟尘等杂质的烟气, 吸入到分析仪进行PPM含量测量;稀释法, 利用压缩空气, 通过文丘里喉把烟气按一定的比例稀释后, 形成负压系统 (不需抽气泵) , 直接进入分析仪, 进行分析测量, 预处理过程较为简单, 烟气浓度低, 便于日常维护, 但必须经常对分析进行标准气标定来确定正确的稀释比。

1.1 采用稀释法的优点

该公司有现成的仪表气源, 可作为稀释气。采用稀释法可以解决以下问题:

(1) 样气在输送过程中的冷凝。直抽法直接吸入高温烟气, 在样气输送过程中极易形成冷凝水, 影响实际烟气PPM的测量。

(2) 采样探头的腐蚀、堵塞。直抽法因为是直接吸入, 烟气浓度较高, 含杂质多, 加上有大量的冷凝水, 易形成酸, 对采样管道及相关设备如三通电磁阀、抽气泵等影响较大。

(3) 一次、二次等过滤材料更换频繁。

(4) 系统的维护量过大。

1.2 稀释法的工作原理

稀释法采用文丘里喉, 其原理如图1所示。稀释气体由C口吹入, 经文丘里喉, 由D口流出, 此时在文丘里喉附近O处产生巨大负压。烟气在此负压作用下 (-40~60k Pa) , 由O口经E处小孔被卷吸入文丘里喉, 并混以吹入的稀释气由E口流出, 从而形成稀释后的样品气, 用于SO2、NOX气体的测量。相对直抽法, 样气浓度大大降低。

1.3 监测系统硬件与软件配置

系统的监测数据为现场直接采集的模拟信号, 经相应的过程分析仪分析后, 送入主控室, 用于实时监测。CEMS烟气在线监测硬件结构如图2所示。

通信采用Mod Bus标准协议, 传输模式为RTU, 通信接口RS-232/RS-485用数据线连接到工控机, 通信参数为9600, 8位数据位, 1位停止位, 无校验。上机位软件采用IFIX编辑, 界面设置有多种画面, 包括参数设置、历史曲线、实时监测等。CEMS烟气监测软件模块组成如图3所示。

2 测量控制及技术指标

2.1 气路原理及标定

根据工艺流程, 通过稀释探头进行采样, 配套控制器、时间继电器 (反吹间隔1s~99h, 反吹时间1s~99h) 、三通电磁阀、浮子流量计、过滤组件、可标定分析仪等。校验稀释比仪器范围10~200∶1。例如, 用510×10-6的标准气SO2标定仪器, 稳定后分析仪实际显示为8×10-6, 则稀释比为510/8=63.75。测量系统流程如图4所示。

2.2 采样探头

采样探头部分由粗过滤 (30~50μ) 、精过滤 (5~10μ) 、采样装置、加热件 (0~399℃) , 稀释腔、反吹电磁阀组成。采样咀的维护较关键, 一般不要从采样咀座上取下来, 只需要用纱布蘸酒精轻轻擦拭, 然后用A管通入压缩空气吹洗即可。当必须将采样咀座取下维护, 应连同采样咀座一同取下, 安装时在螺纹上缠生料带, 然后拧到位。更换新的采样咀要连同座一起取下, 一同更换。采样咀的反吹如图5所示。

2.3 稀释样气

压缩空气在吹入采样探头前, 要进行预处理, 除去空气中的水分、油份等杂质, 确保送入稀释腔的气体干净。稀释腔前加一空气净化器, 以完成空气的再次预处理。

2.4 流速的测量

测定流速的方法很多, 包括超气波法、热导法、皮托管法, 其中皮托管法的应用较为广泛。

皮托管法是把皮托管置入烟道, 将流动的气体产生的“动压”、“静压”通过皮托管动压、静压口接收并输送到差压变送器, 放大、整形、计算后获得气流速度, 并转化为4~20m A的模拟信号, 用于烟气流量、排放量、浓度的计算。所以流速测量的准确性对整个CEMS系统中有着极其重要的作用。气体的流速与其动压的平方根成正比, 即:

式中, F0为气体流速, m/s;ΔP为气体动压, Pa;ρ为烟气密度, kg/m3;KP为皮托管系数 (一般S型皮托管系数为0.84) 。

2.5 浓度的检测分析

通过浮子流量计 (规格为0.1~2L/min) 将样气流量控制在一定的值 (0.8L/min左右) , 采用分析仪进行SO2、NOX浓度值分析, 最终以4~20m A模拟信号的形式送到上位机和信号发生模块。选用紫外线分析仪, 内部有耐腐蚀隔膜泵, 泵流量为5.5~6.5L/min, 泵压力为± (8~10) k Pa。

3 测量值的计算及发送

3.1 SO2、NOX测量值的分析与计算

(1) 体积浓度 (CV) 的计算。

计算公式:

式中, Ua为系统中固定检测点a的电压值, m V;K为记忆在系统中的数值 (SO2传感器标定后) 。

(2) 质量浓度 (CM) 的计算。

标准状态下SO2、NOX气体浓度为:

式中, K为稀释比;t为烟气的温度, ℃;P为大气压力值, k Pa。根据式 (3) , 可将样气的体积浓度转换为标准状态下的质量浓度, 但根据国家检测标准, 最终要发送和测定的是烟气的折算值 (即某一固定过剩空气系数时的浓度, 过剩空气系数是燃料燃烧时实际空气消耗量与理论空气需要量之比值) 。根据工业炉窑大气污染物排放标准GB9078规定, 该公司为冶金单位, 顶吹炉尾气SO2的排放浓度应折算为过剩空气系数1.7 (火力发电厂为1.4) 时的质量浓度。

(3) 烟气流速的计算。

烟气平均流速:

式中, Kv为速度场常数。

(4) 烟气SO2流量 (排放量) 和排放总量的计算。

根据烟气平均流速和烟道截面有效截面积, 可计算出烟气流量为:

式中, F0为烟气平均流速, m/s;A为烟道截面有效截面积, m2。

国家规定在线系统下要求使用标准状态下的折算流量值, 其表达式为:

式中, t为烟气的温度, ℃;P绝为烟气绝对压力值, k Pa;XSW为烟气中水分含量体积百分数, %;A为烟道截面有效截面积, m2。

根据所求得的烟气折算流量, 即可计算出折算烟气总排放量QZ:

式中, tz为总的排放时间, h。

3.2 发送数据要求及相关标准

山西省环境监控中心要求发送信号为数字信号, 所以在PLC程序对数据进行折算输出后, 加一数字采集仪, 通过A/D转换为数字信号加以发送。该单位采用的是罗克佳华数采仪, 其相关功能完全按照山西省环境监控中心的标准制定。

以一组实时发送的数据为例, 格式为:

##:数据包头标示符, 固定为##;0328:数据段的ASCII字符数;ST:系统编号;CN:命令编号;PW:访问密码;MN:监测点编号, 这个编号下端设备需固化到相应存储器中, 用作身份识别;CP=:&&数据区&&;Data Time:系统时间;xxx-Rtd:污染物实时采样数据, “xxx”是污染物代码, SO2为02, NOX为03;xxx-Zs Rtd:污染物实时采样折算数据;xxx-Flag:监测污染物实时数据标记 (P:电源故障;F:排放源停运;C:校验;M:维护;T:超测上限;D:故障;S:设定值;N:正常) ;D581:数据段的校验结果。

4 结语

该系统的各项测量数据都达到了企业预计的目标和国家的标准, 完全能够体现出企业的尾气排放情况, 可靠性和稳定性相对较高。

参考文献

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