脫硫設施遠程監(jiān)測技術研究

梁允，張小斐，曲燕燕

(河南電力試驗研究院，河南鄭州 450052)

脫硫設施遠程監(jiān)測技術研究

梁允，張小斐，曲燕燕

(河南電力試驗研究院，河南鄭州 450052)

0 引言

伴隨著我國工業(yè)化進程的加快，電源建設取得跨越式發(fā)展，電力裝機實現了5億 kW、6億 kW、7億kW三次大的標志性跨越，截至2009年底，全國電力裝機容量達到8.74億kW，其中火電裝機容量占 74.6%以上［1］，SO2、NOx等大氣污染物的排放量也隨之增加，燃煤產生的SO2排放量占SO2排放總量的90%以上［2］，對我國經濟的可持續(xù)發(fā)展產生了不利影響。圖1描述了2005年－2009年我國電力裝機容量和SO2排放總量變化趨勢。

圖1 2005年－2009年我國SO2排放情況

從圖1可以看出，2007年全國電力裝機容量達7.13 億 kW，SO2排放量2506.5 萬 t，2008 年電力裝機容量7.93億kW，SO2排放量2321.2萬 t。為鼓勵發(fā)電企業(yè)安裝煙氣脫硫設施，減少SO2排放，國家出臺了一系列的經濟刺激政策［3］，在這些政策的激勵下，各燃煤電廠積極建設和投運脫硫設施，對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排放總量開始出現下降趨勢。同時，大量的脫硫設施在短時間內集中投運，給這些設施的監(jiān)測和管理帶來了巨大困難，也使脫硫設施在運行過程中存在大量的缺陷和隱患。

目前，國內外對SO2監(jiān)測系統(tǒng)的研究主要集中在非分散紅外吸收法、紫外熒光法、紫外吸收法等現場監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)上［4］，而對脫硫設施運行狀況的遠程監(jiān)測技術研究尚不充分。本次研究和建設的脫硫設施(FGD)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實現對脫硫設施運行狀況的遠程實時監(jiān)測，并能根據監(jiān)測數據的歷史趨勢和統(tǒng)計結果，分析預測脫硫設施運行過程中存在的缺陷和隱患，對提高脫硫設施運行的安全性和穩(wěn)定性具有重大意義。

1 遠程監(jiān)測技術原理

脫硫設施遠程監(jiān)測技術是一種以現場煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)為基礎的監(jiān)測技術?，F場CEMS系統(tǒng)監(jiān)測到的脫硫設施運行參數通過遠程傳輸技術，上傳至實時監(jiān)測平臺，實現對脫硫設施運行狀況的遠程實時監(jiān)測。另外，通過對歷史數據和統(tǒng)計結果的分析比較，預測脫硫設施運行過程中存在的缺陷和隱患，并及時反饋至脫硫運行維護人員，提高脫硫設施運行的安全性和穩(wěn)定性。脫硫設施遠程監(jiān)測技術原理如圖2所示。

圖2 遠程監(jiān)測技術原理

2 現場數據采集

2.1 采集方法

CEMS的構成、主要功能及監(jiān)測方法見表1。

表1 CEMS子系統(tǒng)數據采集方法

按照國家科技標準《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范》(試行)要求［5］，為脫硫設施安裝CEMS系統(tǒng)，對脫硫設施的進、出口煙氣成分及主要設備運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)測。從表1可以看出，CEMS系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測、顆粒物監(jiān)測、煙氣參數監(jiān)測、系統(tǒng)控制及數據采集處理等子系統(tǒng)組成［6］，各個子系統(tǒng)分別利用現場直接測量法、直接抽取法、稀釋抽取法、光學法、β射線法等監(jiān)測方法實現對煙氣中S02、N0x、CO、煙塵濃度、煙氣流速、溫度、壓力、含氧量、濕度等指標的監(jiān)測。

2.2 參數上傳

按照規(guī)范要求，現場CEMS系統(tǒng)對脫硫設施的監(jiān)測指標和參數較多，主要參數包括吸收塔漿液pH值、漿液循環(huán)泵功率、增壓風機電流、脫硫變低壓側功率、脫硫設施進出口煙氣SO2質量濃度、進出口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、吸收塔進出口壓力等。在本次脫硫設施遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究中，為了高效準確地對燃煤機組脫硫設施運行狀況進行遠程實時監(jiān)測、數據統(tǒng)計和有效管理，僅對脫硫設施運行主要參數進行監(jiān)測、分析和統(tǒng)計，具體上傳至監(jiān)測平臺的參數及主要作用如表2所示。

表2 主要監(jiān)測參數及作用

3 遠程傳輸

現場監(jiān)測數據遠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(包括專網傳輸和互聯(lián)網傳輸)和無線傳輸的優(yōu)缺點對比分析見表3。從表3可以看出，專網傳輸利用現有網絡，數據聯(lián)接安全可靠，缺點是投資費用高。互聯(lián)網傳輸可利用現有互聯(lián)網，數據傳輸基本不失真，缺點是受互聯(lián)網制約，防病毒工作量大。無線傳輸接入簡單，造價低，缺點是數據易失真。無論采用哪種方式實現現場監(jiān)測數據的遠程傳輸，都有不足之處。

表3 現場監(jiān)測數據遠程傳輸方式

本次研究現場監(jiān)測數據遠程傳輸采用有線(RTU)方式，數據傳輸流程如圖3所示，脫硫參數直接從現場煙氣在線監(jiān)測裝置轉發(fā)到DCS或遠動RTU，再通過DCS或遠動RTU裝置傳送到能量管理系統(tǒng)(EMS)，最終轉發(fā)至遠程監(jiān)測平臺。

圖3 現場數據傳輸通道

4 監(jiān)測數據歷史趨勢分析

現場監(jiān)測數據上傳至監(jiān)測平臺后，均被保存到實時數據庫和歷史數據庫，不僅實現了對脫硫設施運行狀況的實時監(jiān)測，而且實現了對脫硫設施歷史運行狀況的隨時查詢和歷史運行事故的分析，并結合脫硫設施現場實際情況和監(jiān)測數據統(tǒng)計結果，掌握脫硫設施的設備狀況，對脫硫設施運行過程中存在的缺陷和隱患進行預測，通過與脫硫運行維護人員的溝通，及時調整脫硫設施運行參數或對脫硫設施進行檢修，避免較大運行事故的發(fā)生，從而提高脫硫設施運行的安全性和可靠性。

5 監(jiān)測數據統(tǒng)計

脫硫設施運行狀況監(jiān)測數據的統(tǒng)計以小時、天和月定期進行，主要完成脫硫設施進出口SO2濃度、SO2排放量、脫硫效率、脫硫設施投運率等結果的統(tǒng)計，綜合歷史數據趨勢分析結果和現場脫硫設施實際情況，分析預測脫硫設施運行過程中存在的缺陷和隱患［7］。并定期將統(tǒng)計結果報送相關管理部門，通過加強對脫硫設施運行環(huán)境的管理，提高脫硫設施脫硫效率、投運率，減少SO2排放量。

6 遠程監(jiān)測技術的應用

隨著對脫硫設施監(jiān)管力度的加強和發(fā)電企業(yè)環(huán)境保護意識的提高，發(fā)電企業(yè)均積極地配合脫硫設施遠程監(jiān)測工作，目前已經實現了五十多家電廠一百多臺燃煤機組脫硫設施運行狀況的遠程實時監(jiān)測，總裝機容量超過三千多萬千瓦，脫硫監(jiān)測參數接入完整率達100%。根據對脫硫設施運行狀況的實時監(jiān)測和歷史監(jiān)測數據的趨勢分析，并結合脫硫設施現場具體情況，多次成功的預測現場脫硫設施運行過程中存在的缺陷和隱患，通過及時與發(fā)電企業(yè)相關人員進行溝通，避免了較大事故的發(fā)生，提高了脫硫設施運行的安全性和可靠性。通過對脫硫設施監(jiān)測數據的統(tǒng)計，能夠對燃煤機組脫硫設施投運情況進行有效的監(jiān)管。環(huán)境管理部門依據脫硫監(jiān)測數據統(tǒng)計結果，加強對發(fā)電企業(yè)脫硫設施及其運行環(huán)境的監(jiān)管力度，進一步提高脫硫設施的脫硫效率和投運率，減少SO2的排放量。

［1］鄭曉奕.我國電力裝機容量達8.74億 kW［EB/OL］.新華網，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)境保護總局.燃煤發(fā)電機組脫硫加價及脫硫設施運行管理辦法(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網絡的二氧化硫監(jiān)測系統(tǒng)的設計［J］.測控技術，2008，(27):45－50.

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

［6］董雪峰，蔣文軍.火電廠煙氣在線監(jiān)測系統(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，潘建文，韓文棟.CEMS在火電廠的應用及存在問題分析［J］.電力環(huán)境保護，2008，24(6):58－60.

Research on remote monitoring technology of the FGD equipment

簡述了脫硫設施現場監(jiān)測數據、數據傳輸技術和遠程監(jiān)測技術，遠程監(jiān)測系統(tǒng)可以實現脫硫設施運行狀況的遠程實時監(jiān)測。通過對監(jiān)測數據歷史趨勢和統(tǒng)計結果進行分析，預防脫硫設施運行過程中存在隱患，提高脫硫設施運行的安全性和穩(wěn)定性。

脫硫設施;遠程監(jiān)測;預測;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，主要研究方向為電廠環(huán)境保護。E－mail:liangyun2234@126.com