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(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)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(shè)取得跨越式發(fā)展，電力裝機實現(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，全國電力裝機容量達(dá)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(chǎn)生的SO2排放量占SO2排放總量的90%以上［2］，對我國經(jīng)濟的可持續(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(dá)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(shè)施，減少SO2排放，國家出臺了一系列的經(jīng)濟刺激政策［3］，在這些政策的激勵下，各燃煤電廠積極建設(shè)和投運脫硫設(shè)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(xiàn)下降趨勢。同時，大量的脫硫設(shè)施在短時間內(nèi)集中投運，給這些設(shè)施的監(jiān)測和管理帶來了巨大困難，也使脫硫設(shè)施在運行過程中存在大量的缺陷和隱患。

目前，國內(nèi)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(xiàn)場監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)上［4］，而對脫硫設(shè)施運行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(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)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對脫硫設(shè)施運行狀況的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測，并能根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的歷史趨勢和統(tǒng)計結(jié)果，分析預(yù)測脫硫設(shè)施運行過程中存在的缺陷和隱患，對提高脫硫設(shè)施運行的安全性和穩(wěn)定性具有重大意義。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)原理

脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)是一種以現(xiàn)場煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)為基礎(chǔ)的監(jiān)測技術(shù)?，F(xiàn)場CEMS系統(tǒng)監(jiān)測到的脫硫設(shè)施運行參數(shù)通過遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，上傳至實時監(jiān)測平臺，實現(xiàn)對脫硫設(shè)施運行狀況的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測。另外，通過對歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計結(jié)果的分析比較，預(yù)測脫硫設(shè)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(shè)施運行的安全性和穩(wěn)定性。脫硫設(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)原理如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)原理

2 現(xiàn)場數(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)測技術(shù)規(guī)范》(試行)要求［5］，為脫硫設(shè)施安裝CEMS系統(tǒng)，對脫硫設(shè)施的進、出口煙氣成分及主要設(shè)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(shù)監(jiān)測、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理等子系統(tǒng)組成［6］，各個子系統(tǒng)分別利用現(xiàn)場直接測量法、直接抽取法、稀釋抽取法、光學(xué)法、β射線法等監(jiān)測方法實現(xiàn)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(biāo)的監(jiān)測。

2.2 參數(shù)上傳

按照規(guī)范要求，現(xiàn)場CEMS系統(tǒng)對脫硫設(shè)施的監(jiān)測指標(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)機電流、脫硫變低壓側(cè)功率、脫硫設(shè)施進出口煙氣SO2質(zhì)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(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究中，為了高效準(zhǔn)確地對燃煤機組脫硫設(shè)施運行狀況進行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和有效管理，僅對脫硫設(shè)施運行主要參數(shù)進行監(jiān)測、分析和統(tǒng)計，具體上傳至監(jiān)測平臺的參數(shù)及主要作用如表2所示。

表2 主要監(jiān)測參數(shù)及作用

3 遠(yuǎn)程傳輸

現(xiàn)場監(jiān)測數(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)缺點對比分析見表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，缺點是投資費用高?；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，造價低，缺點是數(shù)據(jù)易失真。無論采用哪種方式實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，都有不足之處。

表3 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方式

本次研究現(xiàn)場監(jiān)測數(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)場煙氣在線監(jiān)測裝置轉(zhuǎn)發(fā)到DCS或遠(yuǎn)動RTU，再通過DCS或遠(yuǎn)動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)測平臺。

圖3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸通道

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史趨勢分析

現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)測平臺后，均被保存到實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，不僅實現(xiàn)了對脫硫設(shè)施運行狀況的實時監(jiān)測，而且實現(xiàn)了對脫硫設(shè)施歷史運行狀況的隨時查詢和歷史運行事故的分析，并結(jié)合脫硫設(shè)施現(xiàn)場實際情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，掌握脫硫設(shè)施的設(shè)備狀況，對脫硫設(shè)施運行過程中存在的缺陷和隱患進行預(yù)測，通過與脫硫運行維護人員的溝通，及時調(diào)整脫硫設(shè)施運行參數(shù)或?qū)γ摿蛟O(shè)施進行檢修，避免較大運行事故的發(fā)生，從而提高脫硫設(shè)施運行的安全性和可靠性。

5 監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計

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

6 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

隨著對脫硫設(shè)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(shè)施遠(yuǎn)程監(jiān)測工作，目前已經(jīng)實現(xiàn)了五十多家電廠一百多臺燃煤機組脫硫設(shè)施運行狀況的遠(yuǎn)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(shù)接入完整率達(dá)100%。根據(jù)對脫硫設(shè)施運行狀況的實時監(jiān)測和歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的趨勢分析，并結(jié)合脫硫設(shè)施現(xiàn)場具體情況，多次成功的預(yù)測現(xiàn)場脫硫設(shè)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(guān)人員進行溝通，避免了較大事故的發(fā)生，提高了脫硫設(shè)施運行的安全性和可靠性。通過對脫硫設(shè)施監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，能夠?qū)θ济簷C組脫硫設(shè)施投運情況進行有效的監(jiān)管。環(huán)境管理部門依據(jù)脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，加強對發(fā)電企業(yè)脫硫設(shè)施及其運行環(huán)境的監(jiān)管力度，進一步提高脫硫設(shè)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(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)境保護總局.燃煤發(fā)電機組脫硫加價及脫硫設(shè)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(wǎng)絡(luò)的二氧化硫監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計［J］.測控技術(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(yīng)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(shè)施現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)脫硫設(shè)施運行狀況的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史趨勢和統(tǒng)計結(jié)果進行分析，預(yù)防脫硫設(shè)施運行過程中存在隱患，提高脫硫設(shè)施運行的安全性和穩(wěn)定性。

脫硫設(shè)施;遠(yuǎn)程監(jiān)測;預(yù)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