電廠環保設備監控平臺初探及其電氣構建

薛志強

（徐州華美坑口環保熱電有限公司，江蘇徐州　221141）

電廠環保設備監控平臺初探及其電氣構建

薛志強

（徐州華美坑口環保熱電有限公司，江蘇徐州221141）

隨著我國經濟的發展與社會的進步，人們對于環境的關注日益提高。而在2015年出臺并執行的新《環保法》也對于企業生產過程中的排污提出了更高的要求。火力發電是民生建設的基礎，同時也是污染產生的大戶。在其生產發電的過程中煙氣中的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物為周邊環境造成了嚴重的影響。為了消除此種污染帶來的環境隱患，電廠進行了一系列的環保設備建設與改造。本文基于這個背景對環保設備監控平臺的建設及其電氣支持體系的構建進行研究。希望通過本文的研究能夠為后續電廠環保體系建設提供必要的理論基礎，并為在線監測平臺的具體應用提供實踐指導。

電廠環保設備監控平臺電氣支持

1　引言

電廠的建設是區域經濟發展的重要保障，也是提高民生建設的重要基礎。為了保障城市生活與生產用電，我國各個地區加大了電廠基礎設施的建設力度。雖然隨著科技的發展與進步，基于新型能源如核能、風能、水能等一系列清潔能源電廠已經建成并投產。但是，由于受到資源類型與建設規模的限制，更多的區域電廠依舊以火力發電為主。在火力發電的過程中，由于機組產生的煙氣內存在大量的煙塵、二氧化硫以及氮氧化物等大氣污染物，火力發電廠已經成為了現階段我國大氣污染以及霧霾等環境問題的重要因素。針對這個背景，我們有理由，也有義務做好電廠生產區域的環保設備建設，最大程度上保障電廠的清潔生產，并達到國家的相關環境要求。

自2015年1月1日，新《環保法》實施以來，我國對于火力發電的污染物排放有了更高的標準，煙塵排放量從原有的100mg/m3降低到30mg/m3；其他環境指標也進行了大幅度提標工作。這就要求電廠自身在做好環保設備的提標改造的基礎上，完善監管與監控措施，在設備、管理、責任、原料、工藝等多個方面共同努力，為我們的環境做出積極的貢獻。

從現有的電廠環保設備管理上來看，更多的是采用PLC一體化集成管理設備來進行中控管制，此種方法能夠有效的實現對各個工段以及排污節點污染物排放量的監控。但是，此種方法造價較高，對于個別規模相對較小的電廠造成沉重負擔，同時由于此種方法與電廠生產直接聯系，在工作重心分配上不利于環保設備監控體系的展開，也無法進行清晰的責任認定，進而無法做到定崗定人的管理模式實現。再這樣的背景，本文以電廠環保設備為研究對象，對其具體的監控平臺建立必要性以及配套的電氣支持進行研究。希望通過本文的研究能夠為今后電廠開展相關的建設與施工提供必要的理論基礎與實踐指導。

2　電廠環保設備概述及監控平臺要求

為了達到國家的相關要求，電廠在設計以及施工的過程中應該滿足環保設備的“三同時”原則，即“同時設計、同時施工、同時投產”按照環保設備的功能與工序來進行分類其大致可以分為除塵設備、脫硫與脫硝設備等三套系統，及其配備的電力動力保障系統等范疇，在具體的設備建設方面主要分為如下幾點：

第一，除塵設備：電廠在生產的過程中由于需要采用壓縮空氣爐內通風的方式來提高燃煤的轉化效率，進而會產生大量的煙塵，煙塵如果不經過適當的處理將會對周邊空氣造成嚴重的污染。在煙塵的處理過程中主要工藝采用布袋除塵、靜電除塵以及電袋除塵等三種方式，其中布袋除塵以及靜電除塵在單獨使用的過程中除塵效率在70%-90%之間，很難滿足電廠煙塵的排放標準，因此在實際的建設過程中更多的電廠選擇電袋法對煙塵進行綜合治理，此種復合除塵方式能夠有效去除煙氣中的煙塵，去除效率超過98%。

第二，脫硫設備：我國煤炭硫份相對較高，一般在2%-4%之間，受到我國煤炭組分的影響，煤炭在燃燒的過程中會產生一定的二氧化硫。而二氧化硫是大氣的主要污染物，是酸雨形成的主要原因。因此，在電廠生產的過程中脫硫處理是煙氣處理的主要環節。在具體的處理過程中多采用石灰石噴霧—石膏法來進行。此種方式能夠有效的去除煙氣中的二氧化硫并形成石膏，為后續的生產提供一定的經濟收益。在具體的設備運行過程中我們需要對溫度等參數進行控制才能夠收到較好的脫硫效果。

第三，脫硝設備：煤炭中的氮元素在燃燒的過程中會以氮氧化物的形式對外進行排放，氮氧化物也是大氣的主要污染物，同時是酸雨形成的主要因素。在實際的生產過程中采用脫硝設備對煙氣中的氮氧化物進行去除。其采用的工藝多為SCR法（選擇性催化還原法）與SNCR（非催化還原法）等兩種，去除效率均能夠達到國家相關的標準，SNCR在一次性投入方面較大，設備較為負責，而SCR則由于催化劑的更換在后續的維護與使用費用方面較高。由于此種方法在反應溫度上有著較高的要求，需要煙氣溫度達到300-400度之間，因此往往是煙氣處置的第一道工序。需要對溫度進行嚴格的控制，否則會影響脫硝效率，甚至使得催化劑失活而造成生產成本損耗。

第四，輔助設備：除了上述的主要設備之外，我們還需要對其他的配套設備進行建設與管理。如在除塵設備中集中采集的煙塵則需要通過封存的方式予以后續處置，封存后的煙塵可以通過水泥的生產、混凝土拌料等方面進行消耗，并為電廠創造一定的經濟價值；脫硫設備中產生的石膏也是一種重要的工業原料，通過后續加工以及銷售能夠為電廠的運營提供更大的利潤空間。此外，電廠環保設備的運營需要消耗大量的電力，其運營效果也可以通過電流或者電功率的損耗來進行表征，相關的電力配套設施也在監控的范圍之內。

3　環保設備監控平臺建設及其電氣構建

3.1環保設備監控平臺建設要點

上文系統的對電廠環保設備進行了分類討論，探討了其去除污染物的主要原理以及輔助依據，為后續的實際監控奠定了理論基礎。而在監控平臺的建設方面我們需要通過中央集中數據收集、處理以及控制的功能集約，來實現環保設備運行的集中管制與遠程控制。基于監控平臺的建設目的我們可以將其建設分為檢測模塊、數據集中處理模塊、控制模塊以及反饋模塊等四個部分。在具體的建設過程中需要從如下幾個方面來予以重視：

第一，監控模塊。利用傳感器以及自動檢測設備對相關的信息進行收集。在收集的過程中主要分為如下幾方面：首先，爐內狀態，包括爐內溫度、爐內吹氧量等；其次，進口煙氣狀態，由于燃燒充分度以及燃煤的質量等因素，入口處的污染物存在一定的波動差異，對入口處的污染物進行監控能夠有效的提高環保設備的效能；再次，環保設備內相關信息，包括下料狀況、設備內溫度、催化劑穩定度等；最后，出口煙氣，對出口煙氣進行檢測能夠對處理效果進行評估，進而制定相應的處理對策。

第二，中央集中數據處理模塊。通過監控模塊對相關的數據進行搜集，并采用中央控制器與服務器的方式來對大量的數據進行集中與處置，并建立固定時間段的數據刷新（一般是5s-15s）；并采用可視化平臺的方式來進行展現，一般的實現方式是對整體的工藝流程與設備進行模擬，并采用模擬訊號的方式來進行監控平臺的可視化建設。另外，需要做好數據的保存，便于查閱歷史數據。

第三，控制模塊。控制模塊主要可以分為兩個方面，一方面是人機互動層面，可以實現人員與電腦設備的互動，通過上文構建的可視化系統，不僅能夠完成相關數據的記錄與分析，還可以通過同一系統對相關的指標參數設備體系進行有效的控制操作；另一方面則是機—機通訊系統，利用一級機對二級機的訊號發送來達到對二級機控制的目的，并通過對電流控制、設備開關、物料流量等控制來實現對設備的綜合控制。

第四，反饋模塊。是指在對計算機下達指令后，通訊是否暢通、設備動作是否完成進行檢測。并反饋相應的檢測結果，以備工作人員對設備運行狀態的實時掌握。

3.2電廠環保設備電氣構建要點

在監控設備建設的過程中還需要進行必要的電氣構建才能夠保障整體平臺與設備的運行。在具體的構建過程中主要分為兩個方面：

一方面是通過基礎的電氣布線設計將不同的組間之間的通訊系統建設完善，并利用終端對相應的數據進行分級處理，如此建設能夠有效的降低服務器的負載，進而使得其運行效率更高。

另一方面則需要通過PLC系統設計與實現來完成相關的二級機對設備的自動控制，如發現污染物負載相對較高時，需要通過提高設備使用量，增加電流與提高設備的實際功率等方式進行處置，而此種處置需要相關的配套設施進行輔助，比如物料的投放、出口端流量控制、溫度控制等。這些操作需要二級機對相關的設備進行自動化調節來進行，在降低了人員操作難度的基礎上，提高了設備監控的效能。

4　結語

本文對電廠環保設備監控平臺的建設以及相關配套電氣構建體系進行了概述，希望通過本文的研究能夠為今后的相關施工與操作提供必要的理論基礎與實踐指導。

［1］余佳琳.上海吳涇第二發電廠脫硫工程項目的設計和研究［D］.上海交通大學，2008.

［2］鄭飛.火電廠生產實時監測系統的設計與開發［D］.華北電力大學，2012.

［3］陳永冉，張義星.基于PCC的綜采工作面輸送設備監控平臺開發［J］.煤炭工程，2014，02：130-132+135.

［4］田有糧.鍋爐環保設備利用及改造研究［J］.科技創新導報，2012，33：62.

［5］李顯鵬.燃煤電廠脫硫脫硝電價補償機制研究［D］.華北電力大學（北京），2009.

薛志強（1977—），男，江蘇徐州人，工程師，電氣工程碩士，研究方向，電廠生產管理與運行。