火電機組環保監測因子設立小時均值測點的可行性分析

魏玉珠　劉建軍　王金嶺

（國電民權發電有限公司河南商丘476821）

火電機組環保監測因子設立小時均值測點的可行性分析

魏玉珠劉建軍王金嶺

（國電民權發電有限公司河南商丘476821）

目前，河南省環保廳核算排污費和環保電費均采用“小時均值”，運行人員只能根據DCS顯示的瞬時數據進行調整，經常因無法正確估計小時均值造成環保超標的事件發生。且瞬時數據波動較大，運行人員無法對噴氨大小、電除塵參數、漿液循環泵啟停等做到及時調整。通過對各環保因子小時均值邏輯進行組態,使運行人員在線監控小時均值，提前進行調整控制，有效防止排放數據超標，同時利于對各環保設備進行精細化操作，保證機組經濟運行。

火電；排放濃度；小時均值

1　引言

隨著國家對環境保護的標準日漸提高，環保執法力度加大，環保部門對于火電企業大氣污染物排放指標的監管愈加規范和嚴格。目前，河南省環保廳核算排污費和環保電費均采用“小時均值”，運行人員只能根據DCS顯示的瞬時數據進行調整，經常因無法正確估計小時均值造成環保超標的事件發生，且環保因子瞬時數據波動較大，運行人員無法對噴氨大小、電除塵參數、漿液循環泵啟停等做到及時調整，影響機組的經濟運行和精細化管理。

公司通過對各環保因子小時均值邏輯進行組態,并在DCS上顯示，既可以使運行人員在線監控小時均值，在小時均值有超標趨勢前提前進行調整控制，有效防止超標，也可以利用小時均值數據波動較小的特點，對各環保設備進行精細化操作，保證機組經濟運行。將環保指標排放情況由“事后知曉”變為“事中可控”，大大提高了在運行調整過程中對污染物排放指標的控制能力。

2　背景

2.1目前國家對污染物排放要求日趨嚴格，根據2016年1月1日執行的《火電廠大氣污染防治法》（主席令31號）第九十九條：“超過大氣污染物排放標準或者超過重點大氣污染物排放總量控制指標排放大氣污染物的，由縣級以上人民政府環境保護主管部門責令改正或者限制生產、停產整治，并處十萬元以上一百萬元以下的罰款；情節嚴重的，報經有批準權的人民政府批準，責令停業、關閉”同時，根據國家發改委、環境保護部發布的《燃煤發電機組環保電價及環保設施運行監管辦法》（發改價格[2014]536號）第十五條：“燃煤發電機組氮氧化物、二氧化硫、煙塵排放濃度超過限值要求仍執行環保電價的，由政府價格主管部門沒收超限值時段的環保電價款。超過限值一倍及以上的，并處超限值時段環保電價款5倍以下罰款”。

所以，在燃煤發電企業環保管理過程中，大氣污染物排放限值為紅線，要求運行人員必須嚴格調控，避免超限值情況發生，以免給企業帶來負面政治影響及經濟處罰。

2.2河南省環保廳環保電費核算、排污費核算、以及排放濃度監管等，均采用“重點污染源自動監控及基礎數據庫系統”中統計的小時均值數據作為核算依據。

3　目前運行狀態

根據調研，目前大多數燃煤發電機組DCS畫面只顯示各環保因子瞬時排放濃度，運行人員只能根據瞬時顯示數據和運行經驗進行調整。

在運行過程中，由于煙道紊流、運行狀態或測點狀態的不同，不可避免會偶爾出現瞬時值超標的情況。為控制小時均值不超標，在應對瞬時超標的突發狀況時，運行人員通常根據經驗，通過增加物料投入、啟動備用設備等措施，避免環保因子排放濃度超標，提高容錯率。這些運行調整措施有以下弊端：（1）環保參數瞬時波動較大，無法在運行方式上提供準確判斷，無法對噴氨大小、電除塵參數、漿液循環泵啟停等做到精確調整，經常因無法正確估計小時均值造成環保超標的事件發生。（2）在環保監測數據瞬時變大時,運行人員通常根據經驗采用增大噴氨量、提高電除塵出力、加速漿液循環周期等方式，增加物料消耗，同時設備頻繁啟停,容易提高設備故障率，過量噴氨提高了空預器堵塞的風險，影響機組的經濟運行和精細化管理。（3）“重點污染源自動監控及基礎數據庫系統”平臺時間與公司GPS時間不一致，環保考核指標的小時均值統計存在偏差。

4　設立“小時均值測點”主要內容

邏輯制作方面的中心思想是，利用環保監測因子瞬時數據的累積值除以時間的累積值，從而得到該環保監測因子的瞬時小時均值，并在操作員站上顯示。但在實際操作中，要順利完成小時均值的邏輯組態，有如下問題必須解決：

DCS控制系統時間與CEMS基站時間要實現自動實時對時。目前大型火力發電廠DCS控制系統大都采用GPS時間服務器來使整個DCS系統時間同步，而CEMS基站往往采用網絡對時，這就造成了二者在時間同步上必然會出現一定的偏差，而小時均值邏輯制作必須建立在二者時間同步的基礎上進行，因此實現二者的自動對時意義重大。在制作過程中，通過串口通訊的方法，使GPS時間服務器與CEMS基站實現通訊，并在CEMS基站主機內安裝與該型號GPS時間服務器相配套的自動對時軟件，通過調試使CEMS基站時間自動與GPS時間相一致，最終實現了二者的時間同步，順利解決了這個問題。

兩個累積模塊同時清零的瞬間會造成瞬時小時均值數值擾動。要得到瞬時小時均值，必須在一個小時結束的時候對監測因子累積值和時間累積值同時進行清零操作，而當被除數和除數同時清零時，數據會產生階躍跳變，該跳變會累積到之后的邏輯運算中，對之后的小時瞬時均值造成影響。為解決此問題，在邏輯組態時引入了切換和延時兩個模塊，如圖1所示：

圖1　小時均值邏輯組態圖

通過數據切換和清零延時相結合的組態策略我們最終實現了清零操作的無擾切換，很好的解決了此問題。

DCS信號傳輸過程存在信號衰減現象。目前環保檢測因子測量信號大都先由就地設備傳輸至CEMS基站PLC中，再通過PLC輸出模塊傳輸至DCS系統中顯示，在由PLC到DCS的傳輸過程中，信號不可避免的會存在衰減現象，而各監測因子的量程都較大，又在無形中放大了信號衰減的效果，使得DCS顯示數據與PLC上傳的數據存在少量的偏差。為解決此問題，重新敷設信號電纜橋架，并合理布置敷設路線,使信號電纜遠離可能帶來干擾的電氣設備并做好接地防護，然后對各因子的量程也做了適當調整，最終使信號衰減得到了有效的控制，有力減少了信號衰減給邏輯制作帶來的不利影響。

小時均值邏輯設計完成后，相繼完成了相關組態和畫面制作工作，成功實現了環保監測因子瞬時小時均值在DCS操作員站上的準確顯示。

5　“小時均值測點”顯示的特點

經過反復優化邏輯、試驗，對各環保參數小時均值邏輯進行組態、完善，實時在DCS上顯示，優化后環保參數小時均值實時顯示有如下特點：（1）運行調整人員可以實時監控小時內任意時刻均值，小時均值計算時間與國家污染物發布平臺同步。（2）在環保監測數據存在瞬時波動較大時，小時均時數據一般比較穩定,運行人員可以根據小時均時數據的變化速率,來決定是否通過增加設備投運量來避免超標,有效避免了設備頻繁啟停,以及資源浪費,保證設備的安全經濟運行。（3）在環保參數因設備、調整等問題,造成一定時間范圍內超標時,運行人員可以根據小時均值數據,判斷小時剩余時間內排放值,以避免小時均值超標。運行人員再通過剩余時間內排放值,決定剩余時間內噴氨大小、電除塵參數、漿液循環泵啟停時間段等,做到精確調整，避免因無法正確估計小時均值造成環保超標的事件發生，同時做到經濟運行。（4）制作小時均值超標報警顯示：從任意時刻出現均值超標，及時發出聲光報警以提醒運行加強調整；一小時的后20分鐘進行光子牌閃爍提醒，提醒運行人員進行參數調整，增加或減少環保設備出力，提高機組經濟性運行。

6　應用推廣價值

通過對各環保參數小時均值邏輯優化，實時在CRT上顯示，可以使運行人員在線監控小時均值，不但有效降低了企業環保運行成本,又能有效地進行準確的污染物排放監測,極大避免環保因子超標事件,履行企業社會責任,維護綠色企業形象。

[1]主席令31號火電廠大氣污染防治法[S].

[2]發改價格[2014]536號燃煤發電機組環保電價及環保設施運行監管辦法[S].

魏玉珠（1985—），女，河南鄭州，本科，工程師，從事火電廠環境保護工作。