工況監(jiān)控與環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)模式應(yīng)用研究

于 森，馮 濤，汪遠(yuǎn)安

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)保廳環(huán)境在線監(jiān)控中心，呼和浩特 010011；2.上海麥杰環(huán)境科技有限公司，上海 200233）

工況監(jiān)控與環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)模式應(yīng)用研究

于 森1，馮 濤1，汪遠(yuǎn)安2

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)保廳環(huán)境在線監(jiān)控中心，呼和浩特 010011；2.上海麥杰環(huán)境科技有限公司，上海 200233）

以內(nèi)蒙古自治區(qū)電廠為例，介紹了工況監(jiān)控系統(tǒng)與環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)模式，闡述了工況監(jiān)控系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)管中的聯(lián)動(dòng)作用，并詳細(xì)介紹了工況監(jiān)控系統(tǒng)在超標(biāo)原因、異常統(tǒng)計(jì)分析及智能核算中的應(yīng)用。結(jié)果表明，工況監(jiān)控系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)模式中可佐證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為環(huán)保監(jiān)管提供執(zhí)法線索，提高監(jiān)管效能。

工況監(jiān)控系統(tǒng)；環(huán)境監(jiān)管；聯(lián)動(dòng)模式

1 引言

隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的火電機(jī)組投入運(yùn)行，由火電廠燃煤導(dǎo)致的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。“十二五”期間，國(guó)家加大了對(duì)燃煤電廠的煙氣污染物排放監(jiān)管及監(jiān)測(cè)要求，著力推進(jìn)電力行業(yè)的節(jié)能減排工作。其中加強(qiáng)對(duì)煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)和管理也是各級(jí)地方政府及企業(yè)的工作重點(diǎn)。

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)早在上個(gè)世紀(jì)70年代已在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)推廣開來(lái)。80年代中期開始進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，但由于各種原因，我國(guó)的火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置還不能達(dá)到理想要求，存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)運(yùn)行、環(huán)保管理等問(wèn)題[1、2]。隨著環(huán)境監(jiān)管壓力的增加，環(huán)保部門逐漸增加了工況監(jiān)控、視頻監(jiān)控等自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，以提高監(jiān)管能力。但由于系統(tǒng)管理歸屬不同的監(jiān)管部門，或由不同的建設(shè)單位承建，導(dǎo)致監(jiān)管系統(tǒng)缺乏協(xié)同聯(lián)動(dòng)，缺乏有效整合及信息溝通等問(wèn)題，其中缺乏協(xié)同聯(lián)動(dòng)問(wèn)題尤為突出。在污染源監(jiān)管中，協(xié)同聯(lián)動(dòng)十分重要。本文就如何提升環(huán)境監(jiān)管系統(tǒng)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，提升環(huán)境監(jiān)管能力進(jìn)行了研究。

2 工況監(jiān)控與環(huán)境監(jiān)管聯(lián)動(dòng)模式

工況監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)污染的產(chǎn)生、治理、排放的全過(guò)程監(jiān)控，是環(huán)境監(jiān)管部門對(duì)污染源治理設(shè)施實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控的現(xiàn)代化工具。環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)模式是指在環(huán)境監(jiān)管過(guò)程中，充分利用在線監(jiān)測(cè)、工況監(jiān)控、智能核算、檢查執(zhí)法和企業(yè)上報(bào)等多業(yè)務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，提升環(huán)保監(jiān)管部門綜合監(jiān)管能力的一種業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)模式。

目前，我國(guó)已建成國(guó)控重點(diǎn)污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩萬(wàn)多家國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)主要污染物排放情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。內(nèi)蒙古自治區(qū)建成了在線監(jiān)控、視頻監(jiān)控、工況監(jiān)控三位一體的監(jiān)控系統(tǒng)，截至2015年，安裝工況監(jiān)控系統(tǒng)的電廠已達(dá)61家、170臺(tái)機(jī)組，已建立了工況監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)管規(guī)范，并與環(huán)境監(jiān)管形成了有效聯(lián)動(dòng)。

3 工況監(jiān)控與環(huán)境監(jiān)管聯(lián)動(dòng)模式應(yīng)用

內(nèi)蒙古自治區(qū)東西跨度近4000公里，地域遼闊，火電裝機(jī)容量全國(guó)第一，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)檢查監(jiān)管模式成本高昂。內(nèi)蒙古自治區(qū)作為全國(guó)工況安裝的第一批試點(diǎn)地區(qū)，通過(guò)幾年的實(shí)踐，已在多方面探索了工況系統(tǒng)的應(yīng)用，作為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，工況監(jiān)控在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)審核、現(xiàn)場(chǎng)檢查等工作實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，取得了很好的協(xié)同監(jiān)管效果。

3.1 工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)分析

在環(huán)境監(jiān)管中，對(duì)超標(biāo)事件進(jìn)行監(jiān)管是一項(xiàng)主要的工作。可以通過(guò)工況系統(tǒng)對(duì)超標(biāo)原因進(jìn)行遠(yuǎn)程分析，根據(jù)具體原因采取不同的防范措施，有效避免污染事故的發(fā)生。

某電廠機(jī)組采用的是石灰石濕法脫硫（見圖1），圖中1號(hào)曲線為機(jī)組負(fù)荷，2號(hào)曲線為出口 SO2濃度，3號(hào)曲線為循環(huán)漿液泵電流。從圖1可看出，該機(jī)組在2015年5月18日2時(shí)12分至3時(shí)30分期間，出口SO2濃度異常升高（超標(biāo)），除循環(huán)漿液泵電流外，其他參數(shù)均維持穩(wěn)定，可以十分明顯地看出是由于該廠停運(yùn)了一臺(tái)循環(huán)泵導(dǎo)致了出口SO2濃度超標(biāo)。環(huán)保部門可以根據(jù)這個(gè)情況，對(duì)企業(yè)進(jìn)行執(zhí)法檢查，并給予相應(yīng)的處罰。

工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)，既對(duì)超標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入分析，也為處罰提供了技術(shù)依據(jù)，同時(shí)又可讓企業(yè)盡量避免超標(biāo)排放；此外，這種聯(lián)動(dòng)模式還可應(yīng)用于環(huán)保電價(jià)的核定，有效提高核定的工作效率。

3.2 工況數(shù)據(jù)分析與環(huán)境監(jiān)管措施的聯(lián)動(dòng)

通過(guò)對(duì)超標(biāo)異常情況的統(tǒng)計(jì)分析，還可找到超標(biāo)出現(xiàn)的規(guī)律，為環(huán)境監(jiān)管提供決策依據(jù)。

圖2為內(nèi)蒙古自治區(qū)各電廠超標(biāo)原因的出現(xiàn)頻率。通過(guò)對(duì)工況監(jiān)控系統(tǒng)中存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出了常見的導(dǎo)致出現(xiàn)超標(biāo)問(wèn)題的原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有出現(xiàn)超標(biāo)的機(jī)組中，由于運(yùn)行不當(dāng)造成的三項(xiàng)超標(biāo)原因占82.82%。

圖3為內(nèi)蒙古自治區(qū)各電廠機(jī)組在不同超標(biāo)倍數(shù)下超標(biāo)原因出現(xiàn)的頻率。造成超標(biāo)1倍以上的主要原因是 O2含量及儀表故障異常。

圖3 各電廠機(jī)組不同超標(biāo)倍數(shù)下超標(biāo)原因的出現(xiàn)頻率

通過(guò)工況統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)反應(yīng)的情況，環(huán)保部門可有針對(duì)性地對(duì)企業(yè)運(yùn)行管理或在線設(shè)備維護(hù)工作提出相應(yīng)的要求，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)管，提高監(jiān)管效率。

3.3 工況異常與現(xiàn)場(chǎng)檢查的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

工況監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以遠(yuǎn)程對(duì)治污設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控，也可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析來(lái)捕獲設(shè)施運(yùn)行的異常情況。圖4中機(jī)組負(fù)荷正常變化，無(wú)明顯下降趨勢(shì)，出入口煙氣流量在2015年11月15日18時(shí)陡降（圓圈部分），數(shù)值由1300左右下降為1100左右，且出入口煙氣流量曲線高度一致，疑似模型切換。環(huán)保監(jiān)察人員就可以依據(jù)這個(gè)憑證對(duì)企業(yè)進(jìn)行檢查執(zhí)法。

在積累大量工況檢查的經(jīng)驗(yàn)后，內(nèi)蒙古自治區(qū)工況平臺(tái)進(jìn)行了功能性升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)14種工況狀態(tài)的自動(dòng)化識(shí)別，見圖 5。

圖4 數(shù)據(jù)陡降異常圖

圖5 異常情況示意圖

工況狀態(tài)判定共分為三大類：第一類為機(jī)組和脫硫設(shè)施運(yùn)行異常，這一類為異常包括機(jī)組停運(yùn)、啟爐未起機(jī)、脫硫停運(yùn)；第二類為工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表征異常，包括數(shù)據(jù)缺失、恒定值、滿屏跳、數(shù)據(jù)超范圍、超標(biāo)；第三類為工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)邏輯關(guān)系異常，包括停機(jī)后數(shù)據(jù)異常、設(shè)限值、模型切換、關(guān)聯(lián)度異常、邏輯異常、重播等。系統(tǒng)為各異常報(bào)警類型建立判定模型，實(shí)現(xiàn)各異常的有效識(shí)別和自動(dòng)報(bào)警。

識(shí)別的異常，在通過(guò)環(huán)保監(jiān)控人員審核后，通過(guò)文件的形式，遞交給其他業(yè)務(wù)部門作為憑證，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)應(yīng)用。應(yīng)用見表1。

通過(guò)工況異常與現(xiàn)場(chǎng)檢查聯(lián)動(dòng)應(yīng)用，監(jiān)管工作取得了明顯的成效。

圖6為內(nèi)蒙古自治區(qū)各電廠機(jī)組工況異常數(shù)據(jù)年度變化趨勢(shì)圖。統(tǒng)計(jì)區(qū)間為半年，異常數(shù)據(jù)包括工況監(jiān)控的所有企業(yè)機(jī)組的重要異常和一般異常，重要異常分6 類，一般異常分7類。

根據(jù)趨勢(shì)圖可看出，2014年初到 2015年底，工況監(jiān)控機(jī)組增加了20臺(tái)，而工況異常卻減少了334起，聯(lián)動(dòng)監(jiān)管的效果明顯。

表1 內(nèi)蒙古自治區(qū)各電廠工況異常業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)應(yīng)用表

圖6 異常數(shù)據(jù)年度變化趨勢(shì)

3.4 工況與智能核算的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

智能核算是內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)保廳在2014年實(shí)施的環(huán)保部示范研究項(xiàng)目《在線監(jiān)測(cè)與主要污染物減排和排污收費(fèi)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化研究項(xiàng)目》的主要內(nèi)容，主要通過(guò)定量分析的方式，對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與有效性進(jìn)行驗(yàn)證。在工況監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)異常情況進(jìn)行定性分析后，智能核算儀對(duì)異常時(shí)間段的排放數(shù)據(jù)進(jìn)行定量計(jì)算，從而判定工況異常存在后對(duì)排放數(shù)據(jù)的影響，也為監(jiān)察部門現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法提供了依據(jù)。

圖7、表2是某電廠的一個(gè)關(guān)聯(lián)度異常曲線圖，出口煙氣流量不隨負(fù)荷變化，說(shuō)明煙氣流量測(cè)量不準(zhǔn)確，而同時(shí)這個(gè)曲線還存在著陡升陡降的異常現(xiàn)象存在著人工干預(yù)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)智能核算儀對(duì)其排放量進(jìn)行核算，把在線監(jiān)測(cè)的排放量數(shù)據(jù)與智能核算的排放量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)全天有正常、偏高、偏低三種情況存在，最終全天的合計(jì)量基本相符，初步可以判定這個(gè)異常不是人為因素，而是煙氣流量測(cè)量?jī)x表測(cè)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

圖7 智能核算系統(tǒng)與工況比對(duì)圖（EIA 值為智能核算值）

經(jīng)監(jiān)察人員現(xiàn)場(chǎng)與企業(yè)核對(duì)，確認(rèn)并非人為干預(yù)，陡升陡降的異常變化是環(huán)保人員與監(jiān)測(cè)人員對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)。環(huán)保部門最后要求企業(yè)更換煙氣流量計(jì)，企業(yè)更換煙氣流量計(jì)后，此異常情況消失，排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到了保障。圖8為更換煙氣流量計(jì)以后的工況曲線。

4 結(jié)語(yǔ)

內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)保廳建設(shè)的工況監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合了環(huán)保現(xiàn)場(chǎng)檢查執(zhí)法經(jīng)驗(yàn)、脫硫系統(tǒng)運(yùn)行原理及先進(jìn)的數(shù)學(xué)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)保治污設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)判定，大大提升了污染源自動(dòng)監(jiān)控的監(jiān)管水平，提高了監(jiān)管效率。在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為排污收費(fèi)、超標(biāo)處罰、環(huán)保電價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性直接影響了環(huán)境管理工作的效率。因此，工況監(jiān)控系統(tǒng)作為全過(guò)程監(jiān)控手段，在環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)中，通過(guò)與在線監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)平臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用，可以佐證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為環(huán)保監(jiān)管提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高監(jiān)管效能。

圖8 更換儀表后的工況曲線圖

[1] 王志軒.我國(guó)火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝設(shè)及應(yīng)用的若干問(wèn)題[J].中國(guó)電力，2002（11）：77-81.

[2] 潘荔，王卓昆，王志軒.我國(guó)火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)狀及對(duì)策建議[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005（4）： 42-45.

Study on Operation Linkage Model Application for Supervision and Control of Working Condition and Environmental Supervision

YU Sen1, FENG Tao1, WANG Yuan-an2(1.Environmental Online Monitoring Center of Environmental Protection Adm inistration of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010011; 2.Shanghai Magus Environmental Science & Technology Co., Ltd, Shanghai 200233, China)

By taking the power p lant of Inner Mongolia Autonomous Region as an examp le, the paper introduces the operation linkage model for supervision and control system of the working condition and environmental supervision, expatiates the linkage role of the supervision and control system of the working condition in the environmental supervision, presents in detail the app lication of reason for exceeding standard, statistic analysis of abnormal situation and intelligent calculation in the supervision and control system of the working condition. The results show that the supervision and control system of the working condition could corroborate the accuracy of online monitoring data in the operation linkage model of environmental supervision, and provides the clues of the law enforcement and improvement of the supervision efficiency for environmental supervision.

supervision and control system of the working condition; environmental supervision; linkage model

X84

A

1006-5377（2017）05-0027-04