火电厂环保设施及烟气污染物排放监控系统研究

荆宝军

摘要：改善环保设施，加强对烟气污染物排放的监督控制是火电厂进行“节能减排”工作的必然要求。通过采用环保设施及烟气污染物排放监控系统可以有效降低火电厂环境污染问题，促使火电厂走可持续发展道路。文章探讨了火电厂监控系统工作目标、监控效益、监控技术以及系统应用中存在的一些问题。

关键词：火电厂；环保设施；烟气污染物排放；监控系统

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）10-0051-02

目前我国雾霾天气渐趋严重，不仅妨碍人们正常生活和身体健康，同时也不利于社会经济发展。为改善空气质量，构建和谐社会，防治火电厂烟气废弃物排放造成的大气污染是我国环境保护工作的重点。为此，国家相继颁布了一系列法律、法规，不断督促火电厂加强烟气污染物排放监控工作。环保设施和烟气污染物排放监控系统作为实现烟气污染物排放情况全面监测的必要手段，可以对火电厂环保设施运行状态和燃煤发电机组CO、SO2、NOX烟气污染物排放浓度进行在线实时监控，进而为火电厂“节能减排”工作提供技术支持，可谓责任重大。下面笔者主要就监控系统的目标、效益、技术、问题，对监控系统进行探讨研究。

1 监控系统的目标和组织方案

1.1 目标内容

环保设施和烟气污染物排放监控系统的主要目标是，确保环保设施正常运行，并实时将火电厂燃煤发电机组排放的气态和颗粒污染物的排放量和排放浓度等相关数据传输给监督管理部门，以实现其对污染物排放的全面了解，进一步提高监督质量。为确保数据的真实性、准确性、客观性、全面性，该系统内部包含颗粒物监测、气态污染物监测、烟气参数监测等一系列烟气污染物排放监测子系统，并烟气循环流化床锅炉机组、石灰石-石膏湿法脱硫机组及烟气循环流化床脱硫机组等环保设施运行监控系统，全面采集烟气在线监测（continuous emission monitoring system，CEMS）、机组和环保设施分散控制（distribution control system，DCS）数据。

1.2 总体方案

一般环保设施和烟气污染物排放监控系统会连接火电厂不同部门甚至多个火电厂。为更好落实监控工作，实现监测数据的正确采集、实时传输和预警，该系统必须统一技术标准并规范系统功能，比如统一数据源，准接入数据必须来自CEMS、DCS。以机组为单位进行数据采集时，为确保监控机组能准确反映环保设施实际运行情况以及污染物排放的数量和浓度指标，应按照机组脱硫工艺、脱硝工艺具体设计接入参数。总体上，本监控系统的方案思路是：建立专用调度网络，进行机组运行参数、环保设施运行参数、烟气污染物排放参数集成传输，并利用互联网平台，将数据分析结果公布于众。具体过程可分为数据采集和分析阶段、数据处理与上传阶段、反馈阶段，承载体是火电厂子站和中心站。火电厂子站主要负责本厂DCS、CEMS系统监测数据的采集，并按照系统数据传输规约将已采集数据通过调度数据网传输至调度中心。中心站则主要负责将各子站传输过来的数据信息进行集成分析，建立综合数据网络，有效监控数据动态和运行情况。

2 监控系统的效益分析

2.1 经济效益

环保设施和烟气污染物排放监控系统具有方法科学、手段先进、监督效率高等优点，经济效益明显。从火电厂的角度看，运行本系统一方面能够大幅度降低排污费用，另一方面能避免环保罚款。原因在于，安装监控系统之后，火电厂脱硫设施投运率到达90%，脱硫率不断递升，SO2、NOX排放量每年减少数拾万吨以上，排污缴费相应减少，因脱硫设施基础投运率和脱硝设施基础投运率低导致的硫化物、氮氧化物等废弃物排放超标问题得到解决，节省了一批环保罚款，提高了火电厂经济效益。从政府方面看，运行本系统，一方面能在提高监管质量的同时降低监管成本，节省现场监测费用、监测人员的差旅费用及其他相关费用。另一方面由于硫化物排放减少，能够弥补脱硫脱硝电价补贴费用和污染治理投资，减轻国家财政负担。

2.2 环境效益

通过运行环保设施和烟气污染物排放监控系统，可以有效控制SO2、NOX等重度污染物排放量，改善环境质量，促使火电厂不断提高生产技术，走高效、节约、降耗、减排的优质发展道路。首先，进行污染数据在线实时监测，能够使主管部门和环保行政部门全面掌握污染情况，清楚了解哪些地方有待改进、哪些地方值得保持，督促火电厂消除问题症结，做好环保工作。其次，进行污染数据在线实时监测，能够使火电厂企业明确本单位烟气污染物排放情况以及环保设施运行情况，确保硫化物、氮氧化物等重污染物排放数量和浓度符合我国电厂污染物排放标准。最后，进行污染物数据在线监测可以促使火电厂提高燃煤发电机工作效率，完善环保设施建设。比如改进脱硫设施，降低烟气中的硫含量；改进脱硝设施，降低烟气中的氮含量；改进除尘系统，解决烟气浓度过大问题等等。监控系统带来的环境效益显然可见。

2.3 社会效益

火电厂是高耗能、高污染行业，做好火电厂污染监控工作可以提高火电厂“节能减排”工作效果，对其它行业起到带头示范作用，整体推动我国“节能减排”工作进程。同时火电厂发电过程中排放的烟气废弃物是我国重要的环境污染源，实施监控系统能够减少烟气、粉尘、颗粒物等废弃物排放，为人们安居乐业、经济良性发展、社会整体和谐提供良好的环境空间。尤其现在随着我国经济迅速发展，环境问题日益严峻，雾霾天气频发，已严重影响我国人们的生活质量。显然加强火电厂环保设施和烟气污染物排放监控系统对社会进步有长远影响。

3 监控系统的技术分析

火电厂环保设施和烟气污染物排放监控系统具有监测数据实时性强、数据参数设计全面、安全性高、电力调度网与互联网结合以满足多方需求等特点，其关键技术主要有三点。

3.1 二次系统安全防护技术

火电厂生产数据传输对网络稳定性和保密性要求高，进行二次系统防护是必然要求。通过网络分层技术和单向传输安全隔离装置可以有效实现电力数据的安全传输。网络分层即电力调度专用网和互联网分层，其中电力调度专用网由于其稳定性和安全性，可用于各项监测数据传输、集成、统计分析；互联网则是监测结果的发布平台，可接受政府环保部门及公众的访问。二者通过借助单向传输安全隔离装置，实现对监测数据的处理和隔离。该隔离装置内部的数据接收区与电力调度网相连，数据发送区与互联网相连，对接收数据进行特殊编码排序之后单向发送到数据发送区，然后解码并转发网上。

3.2 跨区域通讯网络技术

火电厂要安装数据采集接口机，负责本厂各个监测系统的数据采集和存储，并通过电力调度网将采集和中间存储的电力数据按照统一的传输规约传输至调度中心。为更好进行数据统计分析，根据不同电网的区域调度范围构建通信链路，实现跨区域通讯。不同调度区域可通过国家电网专用网络进行数据互相传递。

3.3 加强脱硫系统和机组环保排序技术

环保设施和烟气污染物排放监控系统针对不同脱硫工艺，分别制定数据参数，实时采集脱硫系统、脱硝系统等环保设施运行数据和硫化物及氮氧化物等烟气污染物排放数量和浓度数据，结合各项参数判断环保设施运行现况，以进行环保排序。

4 监控系统应用中的问题

4.1 系统投运率不高

我国火电厂燃用煤质较差、烟气湿度大、腐蚀性强、烟尘含量高，监控系统运用环境恶劣，监控设备有时难以正常运作，故障频发。且监控系统设备基本由光化学仪器构成，零件、备件多依赖进口，因此，设备一旦出现问题，很难得到及时维修。这就导致系统投运率较低。

4.2 系统维护专业水平低

在线监测仪器由于其技术含量较高，往往需要专业维护人员。但火电厂环保人员尚不完全具备专业维护知识，维护质量不高。比如，在线监测仪器中的光化学仪器维护时，若缺乏相关专业知识，很容易造成量程和零点的漂移问题。

5 结语

综上分析环保设施和烟气污染物排放监控系统的工作目标、效益、技术等方面，该系统的实用价值得以凸显。火电厂安装本系统不仅能够实时监控环保设施运行情况和烟气污染物排放情况，为“节能减排”工作提供技术支持和理论依据；同时能够极大改善我国空气质量，进一步落实大气污染防治政策。通过实时发布监测数据、实施电力网与互联网分层管理，将发电公司、环境行政保护部门、电网公司等多方角色纳入环保设施和烟气污染物排放的日常监督之中，既强化了环境监督力度，又促使我国火电厂提高生产技术，整体推进我国环保事业发展。

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