火電廠環保設施及煙氣污染物排放監控系統研究

荊寶軍

摘要：改善環保設施，加強對煙氣污染物排放的監督控制是火電廠進行“節能減排”工作的必然要求。通過采用環保設施及煙氣污染物排放監控系統可以有效降低火電廠環境污染問題，促使火電廠走可持續發展道路。文章探討了火電廠監控系統工作目標、監控效益、監控技術以及系統應用中存在的一些問題。

關鍵詞：火電廠；環保設施；煙氣污染物排放；監控系統

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0051-02

目前我國霧霾天氣漸趨嚴重，不僅妨礙人們正常生活和身體健康，同時也不利于社會經濟發展。為改善空氣質量，構建和諧社會，防治火電廠煙氣廢棄物排放造成的大氣污染是我國環境保護工作的重點。為此，國家相繼頒布了一系列法律、法規，不斷督促火電廠加強煙氣污染物排放監控工作。環保設施和煙氣污染物排放監控系統作為實現煙氣污染物排放情況全面監測的必要手段，可以對火電廠環保設施運行狀態和燃煤發電機組CO、SO2、NOX煙氣污染物排放濃度進行在線實時監控，進而為火電廠“節能減排”工作提供技術支持，可謂責任重大。下面筆者主要就監控系統的目標、效益、技術、問題，對監控系統進行探討研究。

1 監控系統的目標和組織方案

1.1 目標內容

環保設施和煙氣污染物排放監控系統的主要目標是，確保環保設施正常運行，并實時將火電廠燃煤發電機組排放的氣態和顆粒污染物的排放量和排放濃度等相關數據傳輸給監督管理部門，以實現其對污染物排放的全面了解，進一步提高監督質量。為確保數據的真實性、準確性、客觀性、全面性，該系統內部包含顆粒物監測、氣態污染物監測、煙氣參數監測等一系列煙氣污染物排放監測子系統，并煙氣循環流化床鍋爐機組、石灰石-石膏濕法脫硫機組及煙氣循環流化床脫硫機組等環保設施運行監控系統，全面采集煙氣在線監測（continuous emission monitoring system，CEMS）、機組和環保設施分散控制（distribution control system，DCS）數據。

1.2 總體方案

一般環保設施和煙氣污染物排放監控系統會連接火電廠不同部門甚至多個火電廠。為更好落實監控工作，實現監測數據的正確采集、實時傳輸和預警，該系統必須統一技術標準并規范系統功能，比如統一數據源，準接入數據必須來自CEMS、DCS。以機組為單位進行數據采集時，為確保監控機組能準確反映環保設施實際運行情況以及污染物排放的數量和濃度指標，應按照機組脫硫工藝、脫硝工藝具體設計接入參數。總體上，本監控系統的方案思路是：建立專用調度網絡，進行機組運行參數、環保設施運行參數、煙氣污染物排放參數集成傳輸，并利用互聯網平臺，將數據分析結果公布于眾。具體過程可分為數據采集和分析階段、數據處理與上傳階段、反饋階段，承載體是火電廠子站和中心站。火電廠子站主要負責本廠DCS、CEMS系統監測數據的采集，并按照系統數據傳輸規約將已采集數據通過調度數據網傳輸至調度中心。中心站則主要負責將各子站傳輸過來的數據信息進行集成分析，建立綜合數據網絡，有效監控數據動態和運行情況。

2 監控系統的效益分析

2.1 經濟效益

環保設施和煙氣污染物排放監控系統具有方法科學、手段先進、監督效率高等優點，經濟效益明顯。從火電廠的角度看，運行本系統一方面能夠大幅度降低排污費用，另一方面能避免環保罰款。原因在于，安裝監控系統之后，火電廠脫硫設施投運率到達90%，脫硫率不斷遞升，SO2、NOX排放量每年減少數拾萬噸以上，排污繳費相應減少，因脫硫設施基礎投運率和脫硝設施基礎投運率低導致的硫化物、氮氧化物等廢棄物排放超標問題得到解決，節省了一批環保罰款，提高了火電廠經濟效益。從政府方面看，運行本系統，一方面能在提高監管質量的同時降低監管成本，節省現場監測費用、監測人員的差旅費用及其他相關費用。另一方面由于硫化物排放減少，能夠彌補脫硫脫硝電價補貼費用和污染治理投資，減輕國家財政負擔。

2.2 環境效益

通過運行環保設施和煙氣污染物排放監控系統，可以有效控制SO2、NOX等重度污染物排放量，改善環境質量，促使火電廠不斷提高生產技術，走高效、節約、降耗、減排的優質發展道路。首先，進行污染數據在線實時監測，能夠使主管部門和環保行政部門全面掌握污染情況，清楚了解哪些地方有待改進、哪些地方值得保持，督促火電廠消除問題癥結，做好環保工作。其次，進行污染數據在線實時監測，能夠使火電廠企業明確本單位煙氣污染物排放情況以及環保設施運行情況，確保硫化物、氮氧化物等重污染物排放數量和濃度符合我國電廠污染物排放標準。最后，進行污染物數據在線監測可以促使火電廠提高燃煤發電機工作效率，完善環保設施建設。比如改進脫硫設施，降低煙氣中的硫含量；改進脫硝設施，降低煙氣中的氮含量；改進除塵系統，解決煙氣濃度過大問題等等。監控系統帶來的環境效益顯然可見。

2.3 社會效益

火電廠是高耗能、高污染行業，做好火電廠污染監控工作可以提高火電廠“節能減排”工作效果，對其它行業起到帶頭示范作用，整體推動我國“節能減排”工作進程。同時火電廠發電過程中排放的煙氣廢棄物是我國重要的環境污染源，實施監控系統能夠減少煙氣、粉塵、顆粒物等廢棄物排放，為人們安居樂業、經濟良性發展、社會整體和諧提供良好的環境空間。尤其現在隨著我國經濟迅速發展，環境問題日益嚴峻，霧霾天氣頻發，已嚴重影響我國人們的生活質量。顯然加強火電廠環保設施和煙氣污染物排放監控系統對社會進步有長遠影響。

3 監控系統的技術分析

火電廠環保設施和煙氣污染物排放監控系統具有監測數據實時性強、數據參數設計全面、安全性高、電力調度網與互聯網結合以滿足多方需求等特點，其關鍵技術主要有三點。

3.1 二次系統安全防護技術

火電廠生產數據傳輸對網絡穩定性和保密性要求高，進行二次系統防護是必然要求。通過網絡分層技術和單向傳輸安全隔離裝置可以有效實現電力數據的安全傳輸。網絡分層即電力調度專用網和互聯網分層，其中電力調度專用網由于其穩定性和安全性，可用于各項監測數據傳輸、集成、統計分析；互聯網則是監測結果的發布平臺，可接受政府環保部門及公眾的訪問。二者通過借助單向傳輸安全隔離裝置，實現對監測數據的處理和隔離。該隔離裝置內部的數據接收區與電力調度網相連，數據發送區與互聯網相連，對接收數據進行特殊編碼排序之后單向發送到數據發送區，然后解碼并轉發網上。

3.2 跨區域通訊網絡技術

火電廠要安裝數據采集接口機，負責本廠各個監測系統的數據采集和存儲，并通過電力調度網將采集和中間存儲的電力數據按照統一的傳輸規約傳輸至調度中心。為更好進行數據統計分析，根據不同電網的區域調度范圍構建通信鏈路，實現跨區域通訊。不同調度區域可通過國家電網專用網絡進行數據互相傳遞。

3.3 加強脫硫系統和機組環保排序技術

環保設施和煙氣污染物排放監控系統針對不同脫硫工藝，分別制定數據參數，實時采集脫硫系統、脫硝系統等環保設施運行數據和硫化物及氮氧化物等煙氣污染物排放數量和濃度數據，結合各項參數判斷環保設施運行現況，以進行環保排序。

4 監控系統應用中的問題

4.1 系統投運率不高

我國火電廠燃用煤質較差、煙氣濕度大、腐蝕性強、煙塵含量高，監控系統運用環境惡劣，監控設備有時難以正常運作，故障頻發。且監控系統設備基本由光化學儀器構成，零件、備件多依賴進口，因此，設備一旦出現問題，很難得到及時維修。這就導致系統投運率較低。

4.2 系統維護專業水平低

在線監測儀器由于其技術含量較高，往往需要專業維護人員。但火電廠環保人員尚不完全具備專業維護知識，維護質量不高。比如，在線監測儀器中的光化學儀器維護時，若缺乏相關專業知識，很容易造成量程和零點的漂移問題。

5 結語

綜上分析環保設施和煙氣污染物排放監控系統的工作目標、效益、技術等方面，該系統的實用價值得以凸顯。火電廠安裝本系統不僅能夠實時監控環保設施運行情況和煙氣污染物排放情況，為“節能減排”工作提供技術支持和理論依據；同時能夠極大改善我國空氣質量，進一步落實大氣污染防治政策。通過實時發布監測數據、實施電力網與互聯網分層管理，將發電公司、環境行政保護部門、電網公司等多方角色納入環保設施和煙氣污染物排放的日常監督之中，既強化了環境監督力度，又促使我國火電廠提高生產技術，整體推進我國環保事業發展。

參考文獻

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