物聯網技術下的工況監控應用

李明娜　藺健寧

摘 要：通過內蒙古物聯網技術下的工況監控多年來的實際應用，以石灰石-石膏濕法脫硫工藝過程為例，根據工藝原理，針對工藝過程各類參數范圍及相關關系，探討了幾種工況監控檢查方法，用于檢查脫硫裝置非正常運行、工況數據不符合邏輯等工況異常現象。

關鍵詞：工況監控；石灰石-石膏濕法；檢查方法；異常現象

中圖分類號：X84 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）06-00-02

0 引 言

環境保護中的工況監控系統是對污染源治理設施工作狀況進行實時監控的計算機信息系統，它把污染源在線監控系統的末端監控方式提高到了全過程監控方式，是污染源物聯網監控系統的必要補充。工況系統的設計，匯集了環保行業、污染源治理行業、計算機軟件開發和信息集成等眾多專家理論，結合海量的工況數據累積，形成了一套具有科學性和權威性的分析判斷規則。通過幾年來的實際應用，這套規則的準確性得到了不斷地驗證，并在內蒙古污染源監管過程中得到了進一步完善。本文以石灰石-石膏濕法脫硫工藝過程為例，根據工藝原理，針對工藝過程各類參數范圍及相關關系，探討了幾種工況監控檢查方法，用于檢查脫硫裝置非正常運行、工況數據不符合邏輯等工況異常現象。

1 內蒙古工況監控

內蒙古自治區污染源在線監控起步較晚，在汲取全國先進省份監管經驗的基礎上，于2009年實現了對排污企業“三位一體”的監管模式，這也標志著在全國率先開展了工況監控。工況監控系統致力于對污染源的全過程監控，對加強環境管理與環境執法，提高污染治理水平，監督消減污染物排放具有積極作用，同時由于過程參數的引入，工況監控系統在提高污染源在線監控數據的使用率上也發揮著重要作用，成為完成“十二五”環境保護規劃任務的重要手段之一。經過多年運行，內蒙古逐步建立了完整的工況監控系統應用體系，通過對電廠機組和脫硫設施過程數據的分析和對脫硫設施運行的分析，實現了對在線監控數據真實性、可靠性的判斷，同時也實現了工況監控與環保現場監督檢查的有效結合。在長期對污染源工況監控的過程中，逐步總結出針對石灰石-石膏濕法脫硫工藝的幾種工況檢查方法，利用該檢查方法可以有效判斷監控數據是否準確和電廠脫硫設施是否正常運轉。

2 工況監控檢查方法

2.1 工藝圖檢查法

工況監控中的工藝流程圖是電廠全周期生產過程最直觀的展示，利用以下幾點規則通過對工藝流程圖的檢查，能及時了解各工藝子系統的運行狀態是否正常，及主要環保管理參數是否合理。

（1）吸收塔漿液pH值正常范圍應該在5.0～5.8之間；

（2）氧化風機一般有3臺，滿負荷時二開一備；

（3）循環漿液泵一般一臺備用，其余全開；

（4）脫硫效率的極限值不應超過98.7%；

（5）根據入口二氧化硫濃度和脫硫效率可以判斷出口二氧化硫濃度是否超標。

2.2 趨勢檢查法

該方法主要是根據各相關參數的趨勢變化是否一致，主要檢查FGD出口煙氣流量是否正常。比如負荷、FGD入口煙氣流量、增壓風機電流、燃煤量、機組總送風量，這些參數的變化趨勢應該與出口煙氣流量的變化參數保持一致。圖1中機組負荷是一條變化的動態曲線，而出口煙氣流量變化幅度非常小，基本與機組負荷的變化沒有任何關聯。圖2中幾條曲線分別代表機組負荷、機組總送風量、FGD入口煙氣流量、FGD出口煙氣流量，可以看到機組總送風量和FGD入口煙氣流量都隨著負荷的調整而變化，而出口煙氣流量卻是基本保持一條直線。以上兩種情況都可以判定出口煙氣流量數據異常。

2.3 風量比較法

風量比較法主要是通過檢查機組總送風量、FGD入口煙氣流量、FGD出口煙氣流量的大小關系，理論上這三個值應該相差不大，FGD出口煙氣流量是略大一些。通過對這三個參數的變化趨勢比較，可以判定流量數據是否異常。圖3中三條曲線分別代表機組總送風量、FGD入口煙氣流量、FGD出口煙氣流量，將這三條曲線20天的數據對分析，可以明顯看出，FGD入口煙氣流量隨機組總送風量成正相關變化趨勢，但FGD出口煙氣流量不隨機組總送風量變化而變化；另外，機組總送風量的值總是大于FGD入口和出口煙氣流量，這也不符合規律，從而可以判斷出FGD出口煙氣流量異常。

圖1 趨勢檢查法圖例A

圖2 趨勢檢查法圖例B

圖3 風量比較法圖例

2.4 pH關聯檢查法

該方法分為兩種，一種是pH值正相關聯檢查法，另一種是pH值反相關聯檢查法，都是用來檢查脫硫效率參數是否正常。pH值正相關聯檢查法主要是對pH值與脫硫效率進行相關性分析，理論上當pH值在正常范圍5～6之間時，脫硫效率的變化趨勢應該與pH值變化成正相關趨勢。pH值反相關聯檢查法主要是對pH值、循環漿液泵電流、FGD入口煙氣流量、脫硫效率進行相關性分析，當循環漿液泵電流及pH平穩時，入口煙氣流量與脫硫效率變化應該成反相關聯趨勢。圖4中有2條曲線代表兩臺循環漿液泵的電流，還有3條曲線分別代表脫硫效率、入口二氧化硫濃度、入口煙氣流量。當兩臺循環漿液泵電流穩定時，pH值也基本平穩，此時入口煙氣流量和入口二氧化硫濃度有一定的波動，但脫硫效率的變化趨勢卻與其無太大關聯性，不符合邏輯。

圖4 pH關聯檢查法圖例

2.5 脫硫設施停運檢查法

該方法主要是選取脫硫停運時段（旁路打開，增壓風機停運），通過對FGD入口和出口煙氣流量和二氧化硫濃度的分析，來判斷測點位置是否正確，或確認測點位置正確時，監測數據是否真實。理論上當脫硫停運時，如果FGD入口二氧化硫濃度無變化，則測點位置在原煙氣擋板之前，否則在之后；如果FGD出口二氧化硫濃度升高，則判定測點位置在混合煙道上，裝置正確，否則屬于裝置不正確，或是屬于人工干預測點。另外，當脫硫停運時，入口煙氣流量趨勢沒有太大變化，則測點位置在原煙氣擋板之前，否則在之后；出口煙氣流量趨勢沒有太大變化，則測點位置在混合煙道上，裝置正確。圖5中旁路擋板打開后，入口二氧化硫濃度大幅降低，可判定入口測點位置在原煙氣擋板之后。圖6中該機組FGD出口二氧化硫濃度測點是在混合煙道位置，但在脫硫停運期間，旁路擋板打開，出口二氧化硫濃度卻并沒有升高，這與實際狀態不符。

圖5 脫硫設施停運檢查法圖例A

圖6 脫硫設施停運檢查法圖例B

3 結 語

通過以上介紹的各種方法，基本可以利用工況監控實現對過程數據的監管與判斷，從而有效判斷電廠脫硫設施是否正常運轉，可以進一步判斷出在線監控數據是否真實準確。

為了繼續提高污染源自動監控數據準確性、持續推動污染源監控數據的應用，作為環保部的示范項目，內蒙古《在線監測與主要污染物減排和排污收費管理平臺應用開發標準化研究項目》于2015年初已順利通過環保部的驗收。該項目采用數學模型，將上述工況監控檢查方法全部實現了計算機自動判別，并進行了拓展，目前可以實現對3大類、14小項異常情況的判定，包括設備層面的異常，數據表征層面的異常，深層數據之間邏輯關系的異常。

未來通過該項目的應用，基本可以實現內蒙古環保部門對電廠的精細化管理要求，實現實時監控電廠運行情況、污染物治理情況、污染物排放情況，并可以提出設施優化運行的建議，在提高了對電廠環境監管效率的同時，進一步提高內蒙古環保宏觀決策的針對性和科學性，深入挖掘內蒙古的污染減排潛力。

參考文獻

[1]田斌.石灰石-石膏濕法脫硫技術問題及脫硫效率探討[J].環境工程，2007（z1）：34-36.

[2]楊子江，陸勵群，林宣雄.物聯網時代和環保信息化的梯次推進[J].世界地理研究， 2010， 19（1）：157-164.

[3]王錚，王建國，邴守啟，等.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫效率影響因素[J].煤氣與熱力，2011，31（9）： 1-4.

[4]王曉東，胡立元，候元松，等. SCADA系統在污染物治污工況在線監控系統中的應用[J].北方環境，2011，23（8）：130-133.

[5]嚴循東.火電廠污染物減排的根本出路是實現煙氣脫硫全過程監控管理[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/e72fab7d168884868762d63e.html，2011-12-08