魏玉珠　劉建軍　王金嶺

（國(guó)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(cè)因子設(shè)立小時(shí)均值測(cè)點(diǎn)的可行性分析

魏玉珠劉建軍王金嶺

（國(guó)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(shí)均值”，運(yùn)行人員只能根據(jù)DCS顯示的瞬時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常因無(wú)法正確估計(jì)小時(shí)均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生。且瞬時(shí)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，運(yùn)行人員無(wú)法對(duì)噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停等做到及時(shí)調(diào)整。通過(guò)對(duì)各環(huán)保因子小時(shí)均值邏輯進(jìn)行組態(tài),使運(yùn)行人員在線監(jiān)控小時(shí)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(shí)利于對(duì)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(shí)均值

1　引言

隨著國(guó)家對(duì)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(duì)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(shí)均值”，運(yùn)行人員只能根據(jù)DCS顯示的瞬時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常因無(wú)法正確估計(jì)小時(shí)均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生，且環(huán)保因子瞬時(shí)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，運(yùn)行人員無(wú)法對(duì)噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停等做到及時(shí)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(guò)對(duì)各環(huán)保因子小時(shí)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(shí)均值，在小時(shí)均值有超標(biāo)趨勢(shì)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(shí)均值數(shù)據(jù)波動(dòng)較小的特點(diǎn)，對(duì)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(guò)程中對(duì)污染物排放指標(biāo)的控制能力。

2　背景

2.1目前國(guó)家對(duì)污染物排放要求日趨嚴(yán)格，根據(jù)2016年1月1日?qǐng)?zhí)行的《火電廠大氣污染防治法》（主席令31號(hào)）第九十九條：“超過(guò)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)或者超過(guò)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(jí)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(wàn)元以上一百萬(wàn)元以下的罰款；情節(jié)嚴(yán)重的，報(bào)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(shí)，根據(jù)國(guó)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(jià)及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管辦法》（發(fā)改價(jià)格[2014]536號(hào)）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(guò)限值要求仍執(zhí)行環(huán)保電價(jià)的，由政府價(jià)格主管部門沒(méi)收超限值時(shí)段的環(huán)保電價(jià)款。超過(guò)限值一倍及以上的，并處超限值時(shí)段環(huán)保電價(jià)款5倍以下罰款”。

所以，在燃煤發(fā)電企業(yè)環(huán)保管理過(guò)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(lái)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(dòng)監(jiān)控及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”中統(tǒng)計(jì)的小時(shí)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(shí)排放濃度，運(yùn)行人員只能根據(jù)瞬時(shí)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(guò)程中，由于煙道紊流、運(yùn)行狀態(tài)或測(cè)點(diǎn)狀態(tài)的不同，不可避免會(huì)偶爾出現(xiàn)瞬時(shí)值超標(biāo)的情況。為控制小時(shí)均值不超標(biāo)，在應(yīng)對(duì)瞬時(shí)超標(biāo)的突發(fā)狀況時(shí)，運(yùn)行人員通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)增加物料投入、啟動(dòng)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(cuò)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(shí)波動(dòng)較大，無(wú)法在運(yùn)行方式上提供準(zhǔn)確判斷，無(wú)法對(duì)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(wú)法正確估計(jì)小時(shí)均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生。（2）在環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)瞬時(shí)變大時(shí),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(shí)設(shè)備頻繁啟停,容易提高設(shè)備故障率，過(guò)量噴氨提高了空預(yù)器堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，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(dòng)監(jiān)控及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”平臺(tái)時(shí)間與公司GPS時(shí)間不一致，環(huán)?？己酥笜?biāo)的小時(shí)均值統(tǒng)計(jì)存在偏差。

4　設(shè)立“小時(shí)均值測(cè)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(cè)因子瞬時(shí)數(shù)據(jù)的累積值除以時(shí)間的累積值，從而得到該環(huán)保監(jiān)測(cè)因子的瞬時(shí)小時(shí)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(shí)均值的邏輯組態(tài)，有如下問(wèn)題必須解決：

DCS控制系統(tǒng)時(shí)間與CEMS基站時(shí)間要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)對(duì)時(shí)。目前大型火力發(fā)電廠DCS控制系統(tǒng)大都采用GPS時(shí)間服務(wù)器來(lái)使整個(gè)DCS系統(tǒng)時(shí)間同步，而CEMS基站往往采用網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，這就造成了二者在時(shí)間同步上必然會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，而小時(shí)均值邏輯制作必須建立在二者時(shí)間同步的基礎(chǔ)上進(jìn)行，因此實(shí)現(xiàn)二者的自動(dòng)對(duì)時(shí)意義重大。在制作過(guò)程中，通過(guò)串口通訊的方法，使GPS時(shí)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(hào)GPS時(shí)間服務(wù)器相配套的自動(dòng)對(duì)時(shí)軟件，通過(guò)調(diào)試使CEMS基站時(shí)間自動(dòng)與GPS時(shí)間相一致，最終實(shí)現(xiàn)了二者的時(shí)間同步，順利解決了這個(gè)問(wèn)題。

兩個(gè)累積模塊同時(shí)清零的瞬間會(huì)造成瞬時(shí)小時(shí)均值數(shù)值擾動(dòng)。要得到瞬時(shí)小時(shí)均值，必須在一個(gè)小時(shí)結(jié)束的時(shí)候?qū)ΡO(jiān)測(cè)因子累積值和時(shí)間累積值同時(shí)進(jìn)行清零操作，而當(dāng)被除數(shù)和除數(shù)同時(shí)清零時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生階躍跳變，該跳變會(huì)累積到之后的邏輯運(yùn)算中，對(duì)之后的小時(shí)瞬時(shí)均值造成影響。為解決此問(wèn)題，在邏輯組態(tài)時(shí)引入了切換和延時(shí)兩個(gè)模塊，如圖1所示：

圖1　小時(shí)均值邏輯組態(tài)圖

通過(guò)數(shù)據(jù)切換和清零延時(shí)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(wú)擾切換，很好的解決了此問(wèn)題。

DCS信號(hào)傳輸過(guò)程存在信號(hào)衰減現(xiàn)象。目前環(huán)保檢測(cè)因子測(cè)量信號(hào)大都先由就地設(shè)備傳輸至CEMS基站PLC中，再通過(guò)PLC輸出模塊傳輸至DCS系統(tǒng)中顯示，在由PLC到DCS的傳輸過(guò)程中，信號(hào)不可避免的會(huì)存在衰減現(xiàn)象，而各監(jiān)測(cè)因子的量程都較大，又在無(wú)形中放大了信號(hào)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(wèn)題，重新敷設(shè)信號(hào)電纜橋架，并合理布置敷設(shè)路線,使信號(hào)電纜遠(yuǎn)離可能帶來(lái)干擾的電氣設(shè)備并做好接地防護(hù)，然后對(duì)各因子的量程也做了適當(dāng)調(diào)整，最終使信號(hào)衰減得到了有效的控制，有力減少了信號(hào)衰減給邏輯制作帶來(lái)的不利影響。

小時(shí)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(cè)因子瞬時(shí)小時(shí)均值在DCS操作員站上的準(zhǔn)確顯示。

5　“小時(shí)均值測(cè)點(diǎn)”顯示的特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)反復(fù)優(yōu)化邏輯、試驗(yàn)，對(duì)各環(huán)保參數(shù)小時(shí)均值邏輯進(jìn)行組態(tài)、完善，實(shí)時(shí)在DCS上顯示，優(yōu)化后環(huán)保參數(shù)小時(shí)均值實(shí)時(shí)顯示有如下特點(diǎn)：（1）運(yùn)行調(diào)整人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控小時(shí)內(nèi)任意時(shí)刻均值，小時(shí)均值計(jì)算時(shí)間與國(guó)家污染物發(fā)布平臺(tái)同步。（2）在環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在瞬時(shí)波動(dòng)較大時(shí)，小時(shí)均時(shí)數(shù)據(jù)一般比較穩(wěn)定,運(yùn)行人員可以根據(jù)小時(shí)均時(shí)數(shù)據(jù)的變化速率,來(lái)決定是否通過(guò)增加設(shè)備投運(yùn)量來(lái)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(wèn)題,造成一定時(shí)間范圍內(nèi)超標(biāo)時(shí),運(yùn)行人員可以根據(jù)小時(shí)均值數(shù)據(jù),判斷小時(shí)剩余時(shí)間內(nèi)排放值,以避免小時(shí)均值超標(biāo)。運(yùn)行人員再通過(guò)剩余時(shí)間內(nèi)排放值,決定剩余時(shí)間內(nèi)噴氨大小、電除塵參數(shù)、漿液循環(huán)泵啟停時(shí)間段等,做到精確調(diào)整，避免因無(wú)法正確估計(jì)小時(shí)均值造成環(huán)保超標(biāo)的事件發(fā)生，同時(shí)做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（4）制作小時(shí)均值超標(biāo)報(bào)警顯示：從任意時(shí)刻出現(xiàn)均值超標(biāo)，及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警以提醒運(yùn)行加強(qiáng)調(diào)整；一小時(shí)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(jià)值

通過(guò)對(duì)各環(huán)保參數(shù)小時(shí)均值邏輯優(yōu)化，實(shí)時(shí)在CRT上顯示，可以使運(yùn)行人員在線監(jiān)控小時(shí)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(cè),極大避免環(huán)保因子超標(biāo)事件,履行企業(yè)社會(huì)責(zé)任,維護(hù)綠色企業(yè)形象。

[1]主席令31號(hào)火電廠大氣污染防治法[S].

[2]發(fā)改價(jià)格[2014]536號(hào)燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保電價(jià)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。