梁允，張小斐，曲燕燕

(河南電力試驗(yàn)研究院，河南鄭州 450052)

脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

梁允，張小斐，曲燕燕

(河南電力試驗(yàn)研究院，河南鄭州 450052)

0 引言

伴隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，電源建設(shè)取得跨越式發(fā)展，電力裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了5億 kW、6億 kW、7億kW三次大的標(biāo)志性跨越，截至2009年底，全國電力裝機(jī)容量達(dá)到8.74億kW，其中火電裝機(jī)容量占 74.6%以上［1］，SO2、NOx等大氣污染物的排放量也隨之增加，燃煤產(chǎn)生的SO2排放量占SO2排放總量的90%以上［2］，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。圖1描述了2005年－2009年我國電力裝機(jī)容量和SO2排放總量變化趨勢(shì)。

圖1 2005年－2009年我國SO2排放情況

從圖1可以看出，2007年全國電力裝機(jī)容量達(dá)7.13 億 kW，SO2排放量2506.5 萬 t，2008 年電力裝機(jī)容量7.93億kW，SO2排放量2321.2萬 t。為鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)安裝煙氣脫硫設(shè)施，減少SO2排放，國家出臺(tái)了一系列的經(jīng)濟(jì)刺激政策［3］，在這些政策的激勵(lì)下，各燃煤電廠積極建設(shè)和投運(yùn)脫硫設(shè)施，對(duì)SO2減排起到了積極作用，由圖1可以看出自2007年開始，我國的SO2排放總量開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)。同時(shí)，大量的脫硫設(shè)施在短時(shí)間內(nèi)集中投運(yùn)，給這些設(shè)施的監(jiān)測(cè)和管理帶來了巨大困難，也使脫硫設(shè)施在運(yùn)行過程中存在大量的缺陷和隱患。

目前，國內(nèi)外對(duì)SO2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究主要集中在非分散紅外吸收法、紫外熒光法、紫外吸收法等現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上［4］，而對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)研究尚不充分。本次研究和建設(shè)的脫硫設(shè)施(FGD)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析預(yù)測(cè)脫硫設(shè)施運(yùn)行過程中存在的缺陷和隱患，對(duì)提高脫硫設(shè)施運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性具有重大意義。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種以現(xiàn)場(chǎng)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)CEMS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的脫硫設(shè)施運(yùn)行參數(shù)通過遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，上傳至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另外，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析比較，預(yù)測(cè)脫硫設(shè)施運(yùn)行過程中存在的缺陷和隱患，并及時(shí)反饋至脫硫運(yùn)行維護(hù)人員，提高脫硫設(shè)施運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)原理如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

2 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

2.1 采集方法

CEMS的構(gòu)成、主要功能及監(jiān)測(cè)方法見表1。

表1 CEMS子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方法

按照國家科技標(biāo)準(zhǔn)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(試行)要求［5］，為脫硫設(shè)施安裝CEMS系統(tǒng)，對(duì)脫硫設(shè)施的進(jìn)、出口煙氣成分及主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。從表1可以看出，CEMS系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)、顆粒物監(jiān)測(cè)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理等子系統(tǒng)組成［6］，各個(gè)子系統(tǒng)分別利用現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量法、直接抽取法、稀釋抽取法、光學(xué)法、β射線法等監(jiān)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中S02、N0x、CO、煙塵濃度、煙氣流速、溫度、壓力、含氧量、濕度等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。

2.2 參數(shù)上傳

按照規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)CEMS系統(tǒng)對(duì)脫硫設(shè)施的監(jiān)測(cè)指標(biāo)和參數(shù)較多，主要參數(shù)包括吸收塔漿液pH值、漿液循環(huán)泵功率、增壓風(fēng)機(jī)電流、脫硫變低壓側(cè)功率、脫硫設(shè)施進(jìn)出口煙氣SO2質(zhì)量濃度、進(jìn)出口O2濃度、煙囪入口煙氣溫度、煙囪入口煙氣流量、旁路擋板開啟度、吸收塔進(jìn)出口壓力等。在本次脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究中，為了高效準(zhǔn)確地對(duì)燃煤機(jī)組脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和有效管理，僅對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和統(tǒng)計(jì)，具體上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)的參數(shù)及主要作用如表2所示。

表2 主要監(jiān)測(cè)參數(shù)及作用

3 遠(yuǎn)程傳輸

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方式主要包括無線傳輸和有線傳輸兩種類型。有線傳輸(包括專網(wǎng)傳輸和互聯(lián)網(wǎng)傳輸)和無線傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析見表3。從表3可以看出，專網(wǎng)傳輸利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)聯(lián)接安全可靠，缺點(diǎn)是投資費(fèi)用高?；ヂ?lián)網(wǎng)傳輸可利用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸基本不失真，缺點(diǎn)是受互聯(lián)網(wǎng)制約，防病毒工作量大。無線傳輸接入簡單，造價(jià)低，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)易失真。無論采用哪種方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，都有不足之處。

表3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方式

本次研究現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸采用有線(RTU)方式，數(shù)據(jù)傳輸流程如圖3所示，脫硫參數(shù)直接從現(xiàn)場(chǎng)煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置轉(zhuǎn)發(fā)到DCS或遠(yuǎn)動(dòng)RTU，再通過DCS或遠(yuǎn)動(dòng)RTU裝置傳送到能量管理系統(tǒng)(EMS)，最終轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸通道

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)分析

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)后，均被保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)脫硫設(shè)施歷史運(yùn)行狀況的隨時(shí)查詢和歷史運(yùn)行事故的分析，并結(jié)合脫硫設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，掌握脫硫設(shè)施的設(shè)備狀況，對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行過程中存在的缺陷和隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過與脫硫運(yùn)行維護(hù)人員的溝通，及時(shí)調(diào)整脫硫設(shè)施運(yùn)行參數(shù)或?qū)γ摿蛟O(shè)施進(jìn)行檢修，避免較大運(yùn)行事故的發(fā)生，從而提高脫硫設(shè)施運(yùn)行的安全性和可靠性。

5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)以小時(shí)、天和月定期進(jìn)行，主要完成脫硫設(shè)施進(jìn)出口SO2濃度、SO2排放量、脫硫效率、脫硫設(shè)施投運(yùn)率等結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，綜合歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)脫硫設(shè)施實(shí)際情況，分析預(yù)測(cè)脫硫設(shè)施運(yùn)行過程中存在的缺陷和隱患［7］。并定期將統(tǒng)計(jì)結(jié)果報(bào)送相關(guān)管理部門，通過加強(qiáng)對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行環(huán)境的管理，提高脫硫設(shè)施脫硫效率、投運(yùn)率，減少SO2排放量。

6 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

隨著對(duì)脫硫設(shè)施監(jiān)管力度的加強(qiáng)和發(fā)電企業(yè)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，發(fā)電企業(yè)均積極地配合脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)工作，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了五十多家電廠一百多臺(tái)燃煤機(jī)組脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，總裝機(jī)容量超過三千多萬千瓦，脫硫監(jiān)測(cè)參數(shù)接入完整率達(dá)100%。根據(jù)對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析，并結(jié)合脫硫設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)具體情況，多次成功的預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)脫硫設(shè)施運(yùn)行過程中存在的缺陷和隱患，通過及時(shí)與發(fā)電企業(yè)相關(guān)人員進(jìn)行溝通，避免了較大事故的發(fā)生，提高了脫硫設(shè)施運(yùn)行的安全性和可靠性。通過對(duì)脫硫設(shè)施監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，能夠?qū)θ济簷C(jī)組脫硫設(shè)施投運(yùn)情況進(jìn)行有效的監(jiān)管。環(huán)境管理部門依據(jù)脫硫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，加強(qiáng)對(duì)發(fā)電企業(yè)脫硫設(shè)施及其運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)管力度，進(jìn)一步提高脫硫設(shè)施的脫硫效率和投運(yùn)率，減少SO2的排放量。

［1］鄭曉奕.我國電力裝機(jī)容量達(dá)8.74億 kW［EB/OL］.新華網(wǎng)，http://news.xinhuanet.com/fortune/2010-01/07/content_12770868.htm，2010－01－07.

［2］曾東瑜，陳凡植，郭潔茹.國產(chǎn)化是我國未來煙氣脫硫的發(fā)展方向［J］.廣東電力，2004，(1):10 －13.

［3］國家發(fā)展改革委，國家環(huán)境保護(hù)總局.燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫加價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法(試行)［EB/OL］.http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/gwy/200910/t20091030_180711.htm，2007 － 05－29.

［4］楊莉，王 磊，馮占軍.基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的二氧化硫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.測(cè)控技術(shù)，2008，(27):45－50.

［5］HJ_T_75－2007，固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(試行)［S］.

［6］董雪峰，蔣文軍.火電廠煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要存在的問題及解決方法［J］.河南電力，2007，(1):51 －53.

［7］張志強(qiáng)，潘建文，韓文棟.CEMS在火電廠的應(yīng)用及存在問題分析［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2008，24(6):58－60.

Research on remote monitoring technology of the FGD equipment

簡述了脫硫設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)脫硫設(shè)施運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，預(yù)防脫硫設(shè)施運(yùn)行過程中存在隱患，提高脫硫設(shè)施運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

脫硫設(shè)施;遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè);預(yù)測(cè);安全性;穩(wěn)定性

The desulfurization facilities on －site monitoring data，data transmission technology and remote monitoring technology were researched.Long －range real－time monitoring operational state of the FGD was obtained.Through the analysis of the historical trends in monitoring data and statistical results，deficiencies and risks running of the FGD were forecasted in order to prevent the occurrence of major accidents and improve security and stability operations of FGD equipment.

FGD;remote monitoring;forecasting;safety;stability

X84

B

1674－8069(2011)02－053－03

2010-09-13;

2011-02-11

梁 允(1981-)，男，河南鄲城人，研究生，工程師，主要研究方向?yàn)殡姀S環(huán)境保護(hù)。E－mail:liangyun2234@126.com