燃煤電廠環保監測平臺設計與應用

蘭演明

燃煤電廠環保監測平臺設計與應用

蘭演明

本文結合某燃煤電廠環保監測系統儀器儀表實際配置，利用電廠超低排放改造機會，通過網絡平臺設計，實現數據超標和數據傳輸異常的報警，為判斷環保數據實際超標或煙氣排放連續監測系統異常提供有效及時信息，便于及時采取處理措施，從而減少環保數據因儀表異常超標。

燃煤電廠；儀器儀表；環保監測；網絡平臺

1 前言

燃煤電廠大氣排放污染物防治是國家環保工程重點領域之一，大氣固定污染源煙氣排放連續監測系統（以下簡稱CEMS系統）是考核火電廠脫硫脫硝電除塵是否投運以及投運效果如何、是否達標，并用于排放總量的核查核算，重要性顯而易見。

目前各個燃煤電廠中使用的污染源煙氣排放連續監測儀器儀表和數據傳輸采集存儲系統的種類雖然統一，可是品牌及其穩定性、故障率、可維護性等卻參差不齊；另外有些電廠監測用的儀器儀表選用的是性能可靠的產品，但數據傳輸采集存儲的上位機和數采儀及網絡系統可靠性差。不管哪個環節出問題，或之間的銜接未做好，整個系統的可靠性將降低，導致環保數據異常，所以燃煤電廠環保監測平臺的整體設計和單個子系統的可靠性都非常重要。

2 環保監測平臺體系結構

這兩年全國各地燃煤電廠開展脫硫脫硝除塵超低排放改造，不只是簡單的對脫硝、脫硫、除塵主體設備改造達到國家環保排放標準要求，煙氣排放連續監測系統等熱控系統改造也同步進行，燃煤電廠環保監測平臺整體設計重要性顯得更加突出。

本案例整個環保監測平臺具體由以下幾個子系統組成：在線監測儀器儀表、數據采集與處理系統、傳省廳數采儀、廠級監控中心以及它們之間的信號傳輸網絡。

3 環保監測平臺設計實施

3.1 在線監測儀器儀表

在線監測儀器儀表是環保數據的源泉，所有的原始數據只有經過準確可靠的測量儀表測量之后方能獲得，所以儀表合理選型至關重要。除了環保監測儀器儀表外，如果不是煙道直接測量式分析儀，大部分與之關聯的還有煙氣取樣和預處理系統，這是把煙道煙氣抽取至測量儀表。

主要包括兩部分：①脫硫系統的氣態污染物CEMS儀表（SO2、NOx），顆粒物CEMS儀表（煙塵濃度），煙氣參數測量子系統（煙氣溫度、壓力、濕度、氧量、流量等）[1]；②脫硝系統的NOx、O2、煙氣溫度、煙氣流量、供氨量等。

本案例燃煤電廠基建時，脫硫系統主要氣態污染物CEMS儀表采用賽默飛世爾生產成套儀表，其他煙氣參數和粉塵濃度均采用主流品牌儀表。脫硝系統CEMS儀表主要是ABB生產的型號為EL3020的NOx和O2一體化分析儀。另外根據煙道布置A、B兩側出入口各設有小型PLC用于煙氣取樣預處理系統反吹、參數設置等。

在未進行超低排放改造前，在環保監測平臺設計時，脫硫脫硝系統所有環保監測儀表利舊。改造后品牌基本不變，為了適應超低排放改造要求只更換少數品牌儀表，大部分升級為精度及量程滿足要求的原品牌CEMS儀表，另外對部分測點的取樣和預處理部分進行升級改造，凈煙氣二氧化硫、氮氧化物、粉塵實現高低量程自動切換，以滿足燃煤電廠超低排放改造要求。

3.2 數據采集與處理系統

3.2.1 功能實現

各臺機組脫硫脫硝小間都配置一臺工業計算機，稱為就地數采儀，四臺爐脫硫脫硝共八個小間配置八臺，并設置儀表柜和網絡柜。用于CEMS系統所有數據接收，數據查詢，顯示實時數據；對需要折算成標準狀態下的SO2、NOx、粉塵、流量設置計算公式，完成計算；把所有采集到的數據存盤保存；按照環保規范要求可調閱歷史數據，輸出固定數據報表，包括分鐘數、小時均值、日均值、月均值報表；將需要傳送至環保國控平臺的數據傳輸至傳省廳數據采集儀。

傳省廳數采儀也可以納入數據采集與處理系統，四臺機組各設置一臺傳省廳數采儀，將各臺機組數據通過獨立網絡傳輸至工控平臺。

3.2.2 硬件配置

計算機：工控型計算機，CPU：主頻600MHz或更高；內存：1G或更高；硬盤：500G以上的可用空間；裝多串口采集卡。

控制網絡柜：在各CEMS小間，本系統設計生產專用的現場控制柜。

穩壓冗余無擾切換電源：由于燃煤電廠大型用電設備多，容易造成現場供電需求大、尖峰干擾多，所以現場應安裝穩壓電源，且必須雙路冗余無擾切換，以保證設備的持續穩定用電需要。

另外各個CEMS小間配置一臺打印機。

3.2.3 軟件配置

操作系統：采用Windows2007操作系統。

數據庫軟件：Mircrosoft的MSDE。

通訊軟件：本軟件通訊底層用C++Builder開發。

圖形界面軟件：圖形界面采用Delphi實現。

污染源在線監測軟件：根據實際配置站點服務臺、測點數據采集服務、數據傳輸服務。

3.3 廠級監控中心

3.3.1 功能實現

廠級監控中心是本設計的重點，通過廠級監控中心將全廠四臺機組脫硫脫硝所有環保數據統一起來，把獨立于就地各個角落的環保監測儀器儀表和數據整合在一起，便于分析、統一管理，不用奔波于各個分散的煙氣小間就可以了解全廠環保數據情況，并且完成實時數據狀態故障報警。通過短信功能，實現環保數據超標和數據上傳中斷等異常實時短信報警提醒。

3.3.2 硬件配置

除了增加網絡安全防火墻、工業級無線MODEM傳輸設備，硬盤存儲采用1TG以上可用空間外，其余和數據采集與處理系統硬件配置相同。

3.3.3 軟件配置

除了增加用于遠程反控的WEB技術功能、超標留樣及短信報警功能外，其余和數據采集與處理系統軟件配置相同。

3.3.4 短信報警功能

目前GSM移動通信廠商除了生產普通的手機外，通常還提供GSM通信模塊供其他產品配套使用。在國內比較常見的GSM模塊主要有Wavecom的Wismo2C和西門子公司的TC35[2]。本系統采用的是西門子公司的TC35，通過超標數據和數據上傳丟失轉換成一個觸發信號，再通過一定通訊結構的短消息發至設定好的固定手機號碼的手機上。

3.4 環保監測平臺網絡結構

從環保在線監測儀器儀表輸出的信號經過隔離器后分別至電廠DCS、省電力中心調度RTU、數據采集與處理系統，至數據采集與處理系統的數據經過ADM4520和ADM4117轉換匯總獲得。

各臺機組脫硫和脫硝CEMS小間數據采集與處理系統工控機的數據本身存儲外，一路經過MODBUS通訊至傳省廳數采儀；另一路經過光電轉換模塊經過光纖至局域網交換機匯總，再通過通訊網關到廠級監控中心服務器，另外同時通過局域網防火墻將數據送至辦公局域網。具體整個網絡配置及其數據傳輸路徑和設備見圖1。

圖1 環保監測平臺網絡結構圖

4 結束語

目前在全國各地燃煤電廠超低排放改造大背景下，環保數據需要更加精準及時測量，異常情況必須及時發現并果斷采取措施。本案例論述的環保監測平臺投入運行將近一年，經過實踐證明，效果非常明顯，大大縮減了之前靠運行人員監盤發現異常再通知檢修人員，或檢修維護人員巡檢發現異常后再采取措施這一中間環節的時間，小時均值異常超標被考核電價的次數明顯減少。除了燃煤電廠環保監測系統，本平臺對于儀器儀表測點分散而出現數據異常時需及時發現、及時處理的其他數據采集與處理系統可提供借鑒。

[1]國家環境保護總局.中華人民共和國環境保護行業標準-《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ/T75-2007）（試行）.北京：中國環境科學出版社，2007，07.

[2]袁飛，程恩，歐曉麗.基于GSM短信息的遠程環境監測系統的設計與實現.計算機運用研究，2005（5）：0171～0172.

TP277

A

1004-7344（2016）28-0271-02

2016-9-22

蘭演明（1987-），男，助理工程師，本科，研究方向為電力。