火電廠環(huán)保設(shè)施及煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)研究

荊寶軍

摘要：改善環(huán)保設(shè)施，加強(qiáng)對(duì)煙氣污染物排放的監(jiān)督控制是火電廠進(jìn)行“節(jié)能減排”工作的必然要求。通過采用環(huán)保設(shè)施及煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)可以有效降低火電廠環(huán)境污染問題，促使火電廠走可持續(xù)發(fā)展道路。文章探討了火電廠監(jiān)控系統(tǒng)工作目標(biāo)、監(jiān)控效益、監(jiān)控技術(shù)以及系統(tǒng)應(yīng)用中存在的一些問題。

關(guān)鍵詞：火電廠；環(huán)保設(shè)施；煙氣污染物排放；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）10-0051-02

目前我國霧霾天氣漸趨嚴(yán)重，不僅妨礙人們正常生活和身體健康，同時(shí)也不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為改善空氣質(zhì)量，構(gòu)建和諧社會(huì)，防治火電廠煙氣廢棄物排放造成的大氣污染是我國環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。為此，國家相繼頒布了一系列法律、法規(guī)，不斷督促火電廠加強(qiáng)煙氣污染物排放監(jiān)控工作。環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)煙氣污染物排放情況全面監(jiān)測(cè)的必要手段，可以對(duì)火電廠環(huán)保設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)和燃煤發(fā)電機(jī)組CO、SO2、NOX煙氣污染物排放濃度進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而為火電廠“節(jié)能減排”工作提供技術(shù)支持，可謂責(zé)任重大。下面筆者主要就監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)、效益、技術(shù)、問題，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行探討研究。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)和組織方案

1.1 目標(biāo)內(nèi)容

環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)是，確保環(huán)保設(shè)施正常運(yùn)行，并實(shí)時(shí)將火電廠燃煤發(fā)電機(jī)組排放的氣態(tài)和顆粒污染物的排放量和排放濃度等相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)督管理部門，以實(shí)現(xiàn)其對(duì)污染物排放的全面了解，進(jìn)一步提高監(jiān)督質(zhì)量。為確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、客觀性、全面性，該系統(tǒng)內(nèi)部包含顆粒物監(jiān)測(cè)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)等一系列煙氣污染物排放監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，并煙氣循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組、石灰石-石膏濕法脫硫機(jī)組及煙氣循環(huán)流化床脫硫機(jī)組等環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，全面采集煙氣在線監(jiān)測(cè)（continuous emission monitoring system，CEMS）、機(jī)組和環(huán)保設(shè)施分散控制（distribution control system，DCS）數(shù)據(jù)。

1.2 總體方案

一般環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)連接火電廠不同部門甚至多個(gè)火電廠。為更好落實(shí)監(jiān)控工作，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的正確采集、實(shí)時(shí)傳輸和預(yù)警，該系統(tǒng)必須統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并規(guī)范系統(tǒng)功能，比如統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，準(zhǔn)接入數(shù)據(jù)必須來自CEMS、DCS。以機(jī)組為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，為確保監(jiān)控機(jī)組能準(zhǔn)確反映環(huán)保設(shè)施實(shí)際運(yùn)行情況以及污染物排放的數(shù)量和濃度指標(biāo)，應(yīng)按照機(jī)組脫硫工藝、脫硝工藝具體設(shè)計(jì)接入?yún)?shù)。總體上，本監(jiān)控系統(tǒng)的方案思路是：建立專用調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、環(huán)保設(shè)施運(yùn)行參數(shù)、煙氣污染物排放參數(shù)集成傳輸，并利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將數(shù)據(jù)分析結(jié)果公布于眾。具體過程可分為數(shù)據(jù)采集和分析階段、數(shù)據(jù)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(fù)責(zé)本廠DCS、CEMS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，并按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約將已采集數(shù)據(jù)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸至調(diào)度中心。中心站則主要負(fù)責(zé)將各子站傳輸過來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成分析，建立綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，有效監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)和運(yùn)行情況。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)具有方法科學(xué)、手段先進(jìn)、監(jiān)督效率高等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。從火電廠的角度看，運(yùn)行本系統(tǒng)一方面能夠大幅度降低排污費(fèi)用，另一方面能避免環(huán)保罰款。原因在于，安裝監(jiān)控系統(tǒng)之后，火電廠脫硫設(shè)施投運(yùn)率到達(dá)90%，脫硫率不斷遞升，SO2、NOX排放量每年減少數(shù)拾萬噸以上，排污繳費(fèi)相應(yīng)減少，因脫硫設(shè)施基礎(chǔ)投運(yùn)率和脫硝設(shè)施基礎(chǔ)投運(yùn)率低導(dǎo)致的硫化物、氮氧化物等廢棄物排放超標(biāo)問題得到解決，節(jié)省了一批環(huán)保罰款，提高了火電廠經(jīng)濟(jì)效益。從政府方面看，運(yùn)行本系統(tǒng)，一方面能在提高監(jiān)管質(zhì)量的同時(shí)降低監(jiān)管成本，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)費(fèi)用、監(jiān)測(cè)人員的差旅費(fèi)用及其他相關(guān)費(fèi)用。另一方面由于硫化物排放減少，能夠彌補(bǔ)脫硫脫硝電價(jià)補(bǔ)貼費(fèi)用和污染治理投資，減輕國家財(cái)政負(fù)擔(dān)。

2.2 環(huán)境效益

通過運(yùn)行環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效控制SO2、NOX等重度污染物排放量，改善環(huán)境質(zhì)量，促使火電廠不斷提高生產(chǎn)技術(shù)，走高效、節(jié)約、降耗、減排的優(yōu)質(zhì)發(fā)展道路。首先，進(jìn)行污染數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠使主管部門和環(huán)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(jìn)、哪些地方值得保持，督促火電廠消除問題癥結(jié)，做好環(huán)保工作。其次，進(jìn)行污染數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠使火電廠企業(yè)明確本單位煙氣污染物排放情況以及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況，確保硫化物、氮氧化物等重污染物排放數(shù)量和濃度符合我國電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。最后，進(jìn)行污染物數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)可以促使火電廠提高燃煤發(fā)電機(jī)工作效率，完善環(huán)保設(shè)施建設(shè)。比如改進(jìn)脫硫設(shè)施，降低煙氣中的硫含量；改進(jìn)脫硝設(shè)施，降低煙氣中的氮含量；改進(jìn)除塵系統(tǒng)，解決煙氣濃度過大問題等等。監(jiān)控系統(tǒng)帶來的環(huán)境效益顯然可見。

2.3 社會(huì)效益

火電廠是高耗能、高污染行業(yè)，做好火電廠污染監(jiān)控工作可以提高火電廠“節(jié)能減排”工作效果，對(duì)其它行業(yè)起到帶頭示范作用，整體推動(dòng)我國“節(jié)能減排”工作進(jìn)程。同時(shí)火電廠發(fā)電過程中排放的煙氣廢棄物是我國重要的環(huán)境污染源，實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)能夠減少煙氣、粉塵、顆粒物等廢棄物排放，為人們安居樂業(yè)、經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展、社會(huì)整體和諧提供良好的環(huán)境空間。尤其現(xiàn)在隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，霧霾天氣頻發(fā)，已嚴(yán)重影響我國人們的生活質(zhì)量。顯然加強(qiáng)火電廠環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)社會(huì)進(jìn)步有長遠(yuǎn)影響。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)分析

火電廠環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)全面、安全性高、電力調(diào)度網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合以滿足多方需求等特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)主要有三點(diǎn)。

3.1 二次系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)

火電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和保密性要求高，進(jìn)行二次系統(tǒng)防護(hù)是必然要求。通過網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)和單向傳輸安全隔離裝置可以有效實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的安全傳輸。網(wǎng)絡(luò)分層即電力調(diào)度專用網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)分層，其中電力調(diào)度專用網(wǎng)由于其穩(wěn)定性和安全性，可用于各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸、集成、統(tǒng)計(jì)分析；互聯(lián)網(wǎng)則是監(jiān)測(cè)結(jié)果的發(fā)布平臺(tái)，可接受政府環(huán)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(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和隔離。該隔離裝置內(nèi)部的數(shù)據(jù)接收區(qū)與電力調(diào)度網(wǎng)相連，數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)與互聯(lián)網(wǎng)相連，對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行特殊編碼排序之后單向發(fā)送到數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)，然后解碼并轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)上。

3.2 跨區(qū)域通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

火電廠要安裝數(shù)據(jù)采集接口機(jī)，負(fù)責(zé)本廠各個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，并通過電力調(diào)度網(wǎng)將采集和中間存儲(chǔ)的電力數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的傳輸規(guī)約傳輸至調(diào)度中心。為更好進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)不同電網(wǎng)的區(qū)域調(diào)度范圍構(gòu)建通信鏈路，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域通訊。不同調(diào)度區(qū)域可通過國家電網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)互相傳遞。

3.3 加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)和機(jī)組環(huán)保排序技術(shù)

環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)不同脫硫工藝，分別制定數(shù)據(jù)參數(shù)，實(shí)時(shí)采集脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)等環(huán)保設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)和硫化物及氮氧化物等煙氣污染物排放數(shù)量和濃度數(shù)據(jù)，結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)判斷環(huán)保設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)況，以進(jìn)行環(huán)保排序。

4 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的問題

4.1 系統(tǒng)投運(yùn)率不高

我國火電廠燃用煤質(zhì)較差、煙氣濕度大、腐蝕性強(qiáng)、煙塵含量高，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用環(huán)境惡劣，監(jiān)控設(shè)備有時(shí)難以正常運(yùn)作，故障頻發(fā)。且監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備基本由光化學(xué)儀器構(gòu)成，零件、備件多依賴進(jìn)口，因此，設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，很難得到及時(shí)維修。這就導(dǎo)致系統(tǒng)投運(yùn)率較低。

4.2 系統(tǒng)維護(hù)專業(yè)水平低

在線監(jiān)測(cè)儀器由于其技術(shù)含量較高，往往需要專業(yè)維護(hù)人員。但火電廠環(huán)保人員尚不完全具備專業(yè)維護(hù)知識(shí)，維護(hù)質(zhì)量不高。比如，在線監(jiān)測(cè)儀器中的光化學(xué)儀器維護(hù)時(shí)，若缺乏相關(guān)專業(yè)知識(shí)，很容易造成量程和零點(diǎn)的漂移問題。

5 結(jié)語

綜上分析環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)的工作目標(biāo)、效益、技術(shù)等方面，該系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值得以凸顯。火電廠安裝本系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況和煙氣污染物排放情況，為“節(jié)能減排”工作提供技術(shù)支持和理論依據(jù)；同時(shí)能夠極大改善我國空氣質(zhì)量，進(jìn)一步落實(shí)大氣污染防治政策。通過實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)施電力網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)分層管理，將發(fā)電公司、環(huán)境行政保護(hù)部門、電網(wǎng)公司等多方角色納入環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放的日常監(jiān)督之中，既強(qiáng)化了環(huán)境監(jiān)督力度，又促使我國火電廠提高生產(chǎn)技術(shù)，整體推進(jìn)我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展。

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