火電機(jī)組環(huán)保監(jiān)測因子設(shè)立小時均值測點(diǎn)的可行性分析

魏玉珠　劉建軍　王金嶺

（國電民權(quán)發(fā)電有限公司河南商丘476821）

火電機(jī)組環(huán)保監(jiān)測因子設(shè)立小時均值測點(diǎn)的可行性分析

魏玉珠劉建軍王金嶺

（國電民權(quán)發(fā)電有限公司河南商丘476821）

目前，河南省環(huán)保廳核算排污費(fèi)和環(huán)保電費(fèi)均采用“小時均值”，運(yùn)行人員只能根據(jù)DCS顯示的瞬時數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常因無法正確估計(jì)小時均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生。且瞬時數(shù)據(jù)波動較大，運(yùn)行人員無法對噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停等做到及時調(diào)整。通過對各環(huán)保因子小時均值邏輯進(jìn)行組態(tài),使運(yùn)行人員在線監(jiān)控小時均值，提前進(jìn)行調(diào)整控制，有效防止排放數(shù)據(jù)超標(biāo)，同時利于對各環(huán)保設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化操作，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

火電；排放濃度；小時均值

1　引言

隨著國家對環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)日漸提高，環(huán)保執(zhí)法力度加大，環(huán)保部門對于火電企業(yè)大氣污染物排放指標(biāo)的監(jiān)管愈加規(guī)范和嚴(yán)格。目前，河南省環(huán)保廳核算排污費(fèi)和環(huán)保電費(fèi)均采用“小時均值”，運(yùn)行人員只能根據(jù)DCS顯示的瞬時數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常因無法正確估計(jì)小時均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生，且環(huán)保因子瞬時數(shù)據(jù)波動較大，運(yùn)行人員無法對噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停等做到及時調(diào)整，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和精細(xì)化管理。

公司通過對各環(huán)保因子小時均值邏輯進(jìn)行組態(tài),并在DCS上顯示，既可以使運(yùn)行人員在線監(jiān)控小時均值，在小時均值有超標(biāo)趨勢前提前進(jìn)行調(diào)整控制，有效防止超標(biāo)，也可以利用小時均值數(shù)據(jù)波動較小的特點(diǎn)，對各環(huán)保設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化操作，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。將環(huán)保指標(biāo)排放情況由“事后知曉”變?yōu)椤笆轮锌煽亍?，大大提高了在運(yùn)行調(diào)整過程中對污染物排放指標(biāo)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(yán)格，根據(jù)2016年1月1日執(zhí)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(biāo)準(zhǔn)或者超過重點(diǎn)大氣污染物排放總量控制指標(biāo)排放大氣污染物的，由縣級以上人民政府環(huán)境保護(hù)主管部門責(zé)令改正或者限制生產(chǎn)、停產(chǎn)整治，并處十萬元以上一百萬元以下的罰款；情節(jié)嚴(yán)重的，報經(jīng)有批準(zhǔn)權(quán)的人民政府批準(zhǔn)，責(zé)令停業(yè)、關(guān)閉”同時，根據(jù)國家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保電價及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管辦法》（發(fā)改價格[2014]536號）第十五條：“燃煤發(fā)電機(jī)組氮氧化物、二氧化硫、煙塵排放濃度超過限值要求仍執(zhí)行環(huán)保電價的，由政府價格主管部門沒收超限值時段的環(huán)保電價款。超過限值一倍及以上的，并處超限值時段環(huán)保電價款5倍以下罰款”。

所以，在燃煤發(fā)電企業(yè)環(huán)保管理過程中，大氣污染物排放限值為紅線，要求運(yùn)行人員必須嚴(yán)格調(diào)控，避免超限值情況發(fā)生，以免給企業(yè)帶來負(fù)面政治影響及經(jīng)濟(jì)處罰。

2.2河南省環(huán)保廳環(huán)保電費(fèi)核算、排污費(fèi)核算、以及排放濃度監(jiān)管等，均采用“重點(diǎn)污染源自動監(jiān)控及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”中統(tǒng)計(jì)的小時均值數(shù)據(jù)作為核算依據(jù)。

3　目前運(yùn)行狀態(tài)

根據(jù)調(diào)研，目前大多數(shù)燃煤發(fā)電機(jī)組DCS畫面只顯示各環(huán)保因子瞬時排放濃度，運(yùn)行人員只能根據(jù)瞬時顯示數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。

在運(yùn)行過程中，由于煙道紊流、運(yùn)行狀態(tài)或測點(diǎn)狀態(tài)的不同，不可避免會偶爾出現(xiàn)瞬時值超標(biāo)的情況。為控制小時均值不超標(biāo)，在應(yīng)對瞬時超標(biāo)的突發(fā)狀況時，運(yùn)行人員通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過增加物料投入、啟動備用設(shè)備等措施，避免環(huán)保因子排放濃度超標(biāo)，提高容錯率。這些運(yùn)行調(diào)整措施有以下弊端：（1）環(huán)保參數(shù)瞬時波動較大，無法在運(yùn)行方式上提供準(zhǔn)確判斷，無法對噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停等做到精確調(diào)整，經(jīng)常因無法正確估計(jì)小時均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生。（2）在環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)瞬時變大時,運(yùn)行人員通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用增大噴氨量、提高電除塵出力、加速漿液循環(huán)周期等方式，增加物料消耗，同時設(shè)備頻繁啟停,容易提高設(shè)備故障率，過量噴氨提高了空預(yù)器堵塞的風(fēng)險，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和精細(xì)化管理。（3）“重點(diǎn)污染源自動監(jiān)控及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”平臺時間與公司GPS時間不一致，環(huán)?？己酥笜?biāo)的小時均值統(tǒng)計(jì)存在偏差。

4　設(shè)立“小時均值測點(diǎn)”主要內(nèi)容

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

DCS控制系統(tǒng)時間與CEMS基站時間要實(shí)現(xiàn)自動實(shí)時對時。目前大型火力發(fā)電廠DCS控制系統(tǒng)大都采用GPS時間服務(wù)器來使整個DCS系統(tǒng)時間同步，而CEMS基站往往采用網(wǎng)絡(luò)對時，這就造成了二者在時間同步上必然會出現(xiàn)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(chǔ)上進(jìn)行，因此實(shí)現(xiàn)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(wù)器與CEMS基站實(shí)現(xiàn)通訊，并在CEMS基站主機(jī)內(nèi)安裝與該型號GPS時間服務(wù)器相配套的自動對時軟件，通過調(diào)試使CEMS基站時間自動與GPS時間相一致，最終實(shí)現(xiàn)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(shù)值擾動。要得到瞬時小時均值，必須在一個小時結(jié)束的時候?qū)ΡO(jiān)測因子累積值和時間累積值同時進(jìn)行清零操作，而當(dāng)被除數(shù)和除數(shù)同時清零時，數(shù)據(jù)會產(chǎn)生階躍跳變，該跳變會累積到之后的邏輯運(yùn)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(tài)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(tài)圖

通過數(shù)據(jù)切換和清零延時相結(jié)合的組態(tài)策略我們最終實(shí)現(xiàn)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(xiàn)象。目前環(huán)保檢測因子測量信號大都先由就地設(shè)備傳輸至CEMS基站PLC中，再通過PLC輸出模塊傳輸至DCS系統(tǒng)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(xiàn)象，而各監(jiān)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(shù)據(jù)與PLC上傳的數(shù)據(jù)存在少量的偏差。為解決此問題，重新敷設(shè)信號電纜橋架，并合理布置敷設(shè)路線,使信號電纜遠(yuǎn)離可能帶來干擾的電氣設(shè)備并做好接地防護(hù)，然后對各因子的量程也做了適當(dāng)調(diào)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(shè)計(jì)完成后，相繼完成了相關(guān)組態(tài)和畫面制作工作，成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)保監(jiān)測因子瞬時小時均值在DCS操作員站上的準(zhǔn)確顯示。

5　“小時均值測點(diǎn)”顯示的特點(diǎn)

經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化邏輯、試驗(yàn)，對各環(huán)保參數(shù)小時均值邏輯進(jìn)行組態(tài)、完善，實(shí)時在DCS上顯示，優(yōu)化后環(huán)保參數(shù)小時均值實(shí)時顯示有如下特點(diǎn)：（1）運(yùn)行調(diào)整人員可以實(shí)時監(jiān)控小時內(nèi)任意時刻均值，小時均值計(jì)算時間與國家污染物發(fā)布平臺同步。（2）在環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)存在瞬時波動較大時，小時均時數(shù)據(jù)一般比較穩(wěn)定,運(yùn)行人員可以根據(jù)小時均時數(shù)據(jù)的變化速率,來決定是否通過增加設(shè)備投運(yùn)量來避免超標(biāo),有效避免了設(shè)備頻繁啟停,以及資源浪費(fèi),保證設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（3）在環(huán)保參數(shù)因設(shè)備、調(diào)整等問題,造成一定時間范圍內(nèi)超標(biāo)時,運(yùn)行人員可以根據(jù)小時均值數(shù)據(jù),判斷小時剩余時間內(nèi)排放值,以避免小時均值超標(biāo)。運(yùn)行人員再通過剩余時間內(nèi)排放值,決定剩余時間內(nèi)噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停時間段等,做到精確調(diào)整，避免因無法正確估計(jì)小時均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生，同時做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（4）制作小時均值超標(biāo)報警顯示：從任意時刻出現(xiàn)均值超標(biāo)，及時發(fā)出聲光報警以提醒運(yùn)行加強(qiáng)調(diào)整；一小時的后20分鐘進(jìn)行光子牌閃爍提醒，提醒運(yùn)行人員進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，增加或減少環(huán)保設(shè)備出力，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。

6　應(yīng)用推廣價值

通過對各環(huán)保參數(shù)小時均值邏輯優(yōu)化，實(shí)時在CRT上顯示，可以使運(yùn)行人員在線監(jiān)控小時均值，不但有效降低了企業(yè)環(huán)保運(yùn)行成本,又能有效地進(jìn)行準(zhǔn)確的污染物排放監(jiān)測,極大避免環(huán)保因子超標(biāo)事件,履行企業(yè)社會責(zé)任,維護(hù)綠色企業(yè)形象。

[1]主席令31號火電廠大氣污染防治法[S].

[2]發(fā)改價格[2014]536號燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保電價及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管辦法[S].

魏玉珠（1985—），女，河南鄭州，本科，工程師，從事火電廠環(huán)境保護(hù)工作。