火電廠環(huán)保設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用

邵媛

摘 要：通過設(shè)置不同需求的模塊，采集區(qū)域電廠環(huán)保設(shè)施運(yùn)行參數(shù)與終端污染物排放數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理，滿足模塊要求，形成火電廠環(huán)保設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可同時對機(jī)組環(huán)保設(shè)備狀態(tài)和煙氣參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了下屬電廠環(huán)保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性，優(yōu)化了各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)，有效降低了環(huán)保風(fēng)險，是一個高效、可靠的監(jiān)控平臺。

關(guān)鍵詞：火電廠；環(huán)保設(shè)施；遠(yuǎn)程監(jiān)控；平臺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.124

0 引言

目前國家環(huán)保政策對火電企業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求非常嚴(yán)格，一旦有超標(biāo)情況發(fā)生，不僅扣除企業(yè)環(huán)保電價，對企業(yè)進(jìn)行考核，嚴(yán)重時還可能要求企業(yè)停產(chǎn)停業(yè)整頓。但對于大型集團(tuán)，電廠多而分散，統(tǒng)一管理難度較大，因此，為對下屬電廠進(jìn)行有效地統(tǒng)一管理，降低環(huán)保風(fēng)險，提前預(yù)警企業(yè)環(huán)保異常，需要對區(qū)域內(nèi)所有火電機(jī)組進(jìn)行環(huán)保設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷。

1 功能設(shè)置

目前，環(huán)保設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以完成從集團(tuán)公司、區(qū)域公司到具體電廠甚至具體機(jī)組環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控，其主要包括系統(tǒng)圖、分析診斷、趨勢分析、報警管理、報表管理等模塊。

1.1 系統(tǒng)圖

系統(tǒng)圖涵蓋了28家電廠共90臺機(jī)組的環(huán)保設(shè)施。每一臺機(jī)組都細(xì)分為脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)三個大類共11個系統(tǒng)圖，每一臺機(jī)組有200多個參數(shù)，滿足環(huán)保設(shè)施日常監(jiān)督需要。從系統(tǒng)圖上，不僅可以直觀顯示各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，還設(shè)置了與設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)聯(lián)，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超出設(shè)計(jì)參數(shù)范圍時，即以紅色報警顯示出來。

以某臺機(jī)組吸收塔系統(tǒng)為例（見圖1）：設(shè)備及閥門運(yùn)行時，為紅色狀態(tài)，停運(yùn)時，為綠色狀態(tài)。運(yùn)行參數(shù)超出設(shè)計(jì)參數(shù)時，顯示紅色。下圖的除霧器壓差及液位1、2、3異常，顯示紅色，提醒電廠進(jìn)行處理。

1.2 分析診斷

分析診斷系統(tǒng)一是通過若干相關(guān)聯(lián)曲線分析原因，如分析某時段SO2濃度超標(biāo)原因，可以將該時段SO2濃度、機(jī)組負(fù)荷、脫硫入口SO2濃度漿液pH、石灰石漿液流量、漿液循環(huán)泵電流等曲線放到一張圖上進(jìn)行分析判斷，如分析NOx濃度超標(biāo)原因，可以將該時段NOx濃度、機(jī)組負(fù)荷、脫硝入口NOX濃度、噴氨量等曲線放到一張圖上進(jìn)行分析判斷。

二是利用脫硫、脫硝系統(tǒng)設(shè)備電流、壓力之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析診斷。如增壓風(fēng)機(jī)后，沿著煙氣流動方向，壓力應(yīng)逐漸降低，至煙囪入口處呈微負(fù)壓；如吸收塔漿液循環(huán)泵按高度出口壓力應(yīng)逐漸增大，電流也應(yīng)逐漸增大。利用該邏輯關(guān)系判斷設(shè)備及表計(jì)是否正常運(yùn)行。

三是通過脫硫劑及脫硝劑的消耗與處理的污染物之間的量是否符合物料平衡規(guī)則進(jìn)行分析診斷，如某一時段內(nèi)噴氨量與處理的氮氧化物量是否符合反應(yīng)規(guī)則來判斷催化劑活性和表計(jì)運(yùn)行情況。

1.3 趨勢分析

主要包括除霧器壓差趨勢分析、催化劑壓差趨勢分析等趨勢分析，由于煙氣量對系統(tǒng)壓力影響很大，因此特別選定83-85%額定負(fù)荷段進(jìn)行趨勢分析，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷符合該負(fù)荷段時，捕捉除霧器和催化劑壓差并隨時間形成曲線，通過長時間觀察曲線壓差趨勢來預(yù)判系統(tǒng)安全性，提醒電廠進(jìn)行處理。如下圖所示：某臺機(jī)組第一季度催化劑壓差較高，經(jīng)過離線處理，加強(qiáng)吹灰等措施后，壓差逐漸降低至正常水平，圖2為某臺機(jī)組2016年催化劑壓差趨勢分析（見圖2）。

1.4 報警管理

共設(shè)置了5大類38個報警類型，主要包括異常實(shí)時報警、異常監(jiān)控管理和異常統(tǒng)計(jì)分析，完全滿足對所有機(jī)組終端監(jiān)控及過程監(jiān)督的要求，提前預(yù)警環(huán)保風(fēng)險。對每個報警條件設(shè)置相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)超標(biāo)情況，異常報警模塊自動啟動產(chǎn)生報警并以異常報警通知單的形式下發(fā)到電廠，與電廠進(jìn)行實(shí)時互動，實(shí)現(xiàn)異常報警的閉環(huán)管理。

1.5 報表管理

按照環(huán)保管理和環(huán)保部門需要上報的要求，生成年、月、日、季度的自動統(tǒng)計(jì)報表。對污染物（ SO2 ， NOx ，煙塵）的排放濃度、排放量 、脫硫效率、脫硝效率、投運(yùn)率、達(dá)標(biāo)投運(yùn)率、排放績效、脫硫脫硝劑消耗等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并可以進(jìn)行同比、環(huán)比的對比分析。

2 功能實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)來源多樣，主要有：現(xiàn)場設(shè)備、CEMS系統(tǒng)、 DCS系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸方式也較為復(fù)雜。為滿足數(shù)據(jù)采集需求，數(shù)據(jù)采集服務(wù)在設(shè)計(jì)上支持多類型通信信道、多類型通信協(xié)議，現(xiàn)場數(shù)據(jù)由煙氣監(jiān)測子站負(fù)責(zé)采集，安裝于各企業(yè)監(jiān)測點(diǎn)的現(xiàn)場，是整個監(jiān)控系統(tǒng)最基本的部分。

2.2 數(shù)據(jù)存儲

存儲數(shù)據(jù)庫采用體積小、操作系統(tǒng)無關(guān)的嵌入式小型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速檢索、寫入及讀取等操作。數(shù)據(jù)的存儲周期根據(jù)主站所要求的周期而定，本項(xiàng)目要求數(shù)據(jù)儲存時間至少為一年。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸

煙氣監(jiān)測子站將采集到的數(shù)據(jù)通過專用網(wǎng)絡(luò)電纜傳送至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心端與電廠側(cè)監(jiān)測子站均安裝有縱向加密認(rèn)證裝置，以保證網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的安全性。

2.4 數(shù)據(jù)監(jiān)控中心

監(jiān)控中心層是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。其主要作用為：采集各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，存儲各種原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，實(shí)現(xiàn)各種相關(guān)的應(yīng)用功能，并進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)展現(xiàn)，供環(huán)保監(jiān)管人員使用。

3 結(jié)語

綜上所述，火電廠環(huán)保設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控環(huán)保設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，還可以提前預(yù)警環(huán)保風(fēng)險，自動分析環(huán)保異常原因，還可實(shí)現(xiàn)異常報警的閉環(huán)管理，目前已經(jīng)成功地在公司系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行。經(jīng)過一年多的運(yùn)行實(shí)踐，極大地優(yōu)化了區(qū)域下屬電廠的各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)，提高了環(huán)保設(shè)施投運(yùn)率和達(dá)標(biāo)率，有效降低了環(huán)保風(fēng)險和處罰事件的發(fā)生。

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