物聯(lián)網(wǎng)技術下的工況監(jiān)控應用

李明娜　藺健寧

摘 要：通過內蒙古物聯(lián)網(wǎng)技術下的工況監(jiān)控多年來的實際應用，以石灰石-石膏濕法脫硫工藝過程為例，根據(jù)工藝原理，針對工藝過程各類參數(shù)范圍及相關關系，探討了幾種工況監(jiān)控檢查方法，用于檢查脫硫裝置非正常運行、工況數(shù)據(jù)不符合邏輯等工況異?，F(xiàn)象。

關鍵詞：工況監(jiān)控；石灰石-石膏濕法；檢查方法；異常現(xiàn)象

中圖分類號：X84 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）06-00-02

0 引 言

環(huán)境保護中的工況監(jiān)控系統(tǒng)是對污染源治理設施工作狀況進行實時監(jiān)控的計算機信息系統(tǒng)，它把污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的末端監(jiān)控方式提高到了全過程監(jiān)控方式，是污染源物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的必要補充。工況系統(tǒng)的設計，匯集了環(huán)保行業(yè)、污染源治理行業(yè)、計算機軟件開發(fā)和信息集成等眾多專家理論，結合海量的工況數(shù)據(jù)累積，形成了一套具有科學性和權威性的分析判斷規(guī)則。通過幾年來的實際應用，這套規(guī)則的準確性得到了不斷地驗證，并在內蒙古污染源監(jiān)管過程中得到了進一步完善。本文以石灰石-石膏濕法脫硫工藝過程為例，根據(jù)工藝原理，針對工藝過程各類參數(shù)范圍及相關關系，探討了幾種工況監(jiān)控檢查方法，用于檢查脫硫裝置非正常運行、工況數(shù)據(jù)不符合邏輯等工況異?，F(xiàn)象。

1 內蒙古工況監(jiān)控

內蒙古自治區(qū)污染源在線監(jiān)控起步較晚，在汲取全國先進省份監(jiān)管經(jīng)驗的基礎上，于2009年實現(xiàn)了對排污企業(yè)“三位一體”的監(jiān)管模式，這也標志著在全國率先開展了工況監(jiān)控。工況監(jiān)控系統(tǒng)致力于對污染源的全過程監(jiān)控，對加強環(huán)境管理與環(huán)境執(zhí)法，提高污染治理水平，監(jiān)督消減污染物排放具有積極作用，同時由于過程參數(shù)的引入，工況監(jiān)控系統(tǒng)在提高污染源在線監(jiān)控數(shù)據(jù)的使用率上也發(fā)揮著重要作用，成為完成“十二五”環(huán)境保護規(guī)劃任務的重要手段之一。經(jīng)過多年運行，內蒙古逐步建立了完整的工況監(jiān)控系統(tǒng)應用體系，通過對電廠機組和脫硫設施過程數(shù)據(jù)的分析和對脫硫設施運行的分析，實現(xiàn)了對在線監(jiān)控數(shù)據(jù)真實性、可靠性的判斷，同時也實現(xiàn)了工況監(jiān)控與環(huán)?，F(xiàn)場監(jiān)督檢查的有效結合。在長期對污染源工況監(jiān)控的過程中，逐步總結出針對石灰石-石膏濕法脫硫工藝的幾種工況檢查方法，利用該檢查方法可以有效判斷監(jiān)控數(shù)據(jù)是否準確和電廠脫硫設施是否正常運轉。

2 工況監(jiān)控檢查方法

2.1 工藝圖檢查法

工況監(jiān)控中的工藝流程圖是電廠全周期生產(chǎn)過程最直觀的展示，利用以下幾點規(guī)則通過對工藝流程圖的檢查，能及時了解各工藝子系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否正常，及主要環(huán)保管理參數(shù)是否合理。

（1）吸收塔漿液pH值正常范圍應該在5.0～5.8之間；

（2）氧化風機一般有3臺，滿負荷時二開一備；

（3）循環(huán)漿液泵一般一臺備用，其余全開；

（4）脫硫效率的極限值不應超過98.7%；

（5）根據(jù)入口二氧化硫濃度和脫硫效率可以判斷出口二氧化硫濃度是否超標。

2.2 趨勢檢查法

該方法主要是根據(jù)各相關參數(shù)的趨勢變化是否一致，主要檢查FGD出口煙氣流量是否正常。比如負荷、FGD入口煙氣流量、增壓風機電流、燃煤量、機組總送風量，這些參數(shù)的變化趨勢應該與出口煙氣流量的變化參數(shù)保持一致。圖1中機組負荷是一條變化的動態(tài)曲線，而出口煙氣流量變化幅度非常小，基本與機組負荷的變化沒有任何關聯(lián)。圖2中幾條曲線分別代表機組負荷、機組總送風量、FGD入口煙氣流量、FGD出口煙氣流量，可以看到機組總送風量和FGD入口煙氣流量都隨著負荷的調整而變化，而出口煙氣流量卻是基本保持一條直線。以上兩種情況都可以判定出口煙氣流量數(shù)據(jù)異常。

2.3 風量比較法

風量比較法主要是通過檢查機組總送風量、FGD入口煙氣流量、FGD出口煙氣流量的大小關系，理論上這三個值應該相差不大，F(xiàn)GD出口煙氣流量是略大一些。通過對這三個參數(shù)的變化趨勢比較，可以判定流量數(shù)據(jù)是否異常。圖3中三條曲線分別代表機組總送風量、FGD入口煙氣流量、FGD出口煙氣流量，將這三條曲線20天的數(shù)據(jù)對分析，可以明顯看出，F(xiàn)GD入口煙氣流量隨機組總送風量成正相關變化趨勢，但FGD出口煙氣流量不隨機組總送風量變化而變化；另外，機組總送風量的值總是大于FGD入口和出口煙氣流量，這也不符合規(guī)律，從而可以判斷出FGD出口煙氣流量異常。

圖1 趨勢檢查法圖例A

圖2 趨勢檢查法圖例B

圖3 風量比較法圖例

2.4 pH關聯(lián)檢查法

該方法分為兩種，一種是pH值正相關聯(lián)檢查法，另一種是pH值反相關聯(lián)檢查法，都是用來檢查脫硫效率參數(shù)是否正常。pH值正相關聯(lián)檢查法主要是對pH值與脫硫效率進行相關性分析，理論上當pH值在正常范圍5～6之間時，脫硫效率的變化趨勢應該與pH值變化成正相關趨勢。pH值反相關聯(lián)檢查法主要是對pH值、循環(huán)漿液泵電流、FGD入口煙氣流量、脫硫效率進行相關性分析，當循環(huán)漿液泵電流及pH平穩(wěn)時，入口煙氣流量與脫硫效率變化應該成反相關聯(lián)趨勢。圖4中有2條曲線代表兩臺循環(huán)漿液泵的電流，還有3條曲線分別代表脫硫效率、入口二氧化硫濃度、入口煙氣流量。當兩臺循環(huán)漿液泵電流穩(wěn)定時，pH值也基本平穩(wěn)，此時入口煙氣流量和入口二氧化硫濃度有一定的波動，但脫硫效率的變化趨勢卻與其無太大關聯(lián)性，不符合邏輯。

圖4 pH關聯(lián)檢查法圖例

2.5 脫硫設施停運檢查法

該方法主要是選取脫硫停運時段（旁路打開，增壓風機停運），通過對FGD入口和出口煙氣流量和二氧化硫濃度的分析，來判斷測點位置是否正確，或確認測點位置正確時，監(jiān)測數(shù)據(jù)是否真實。理論上當脫硫停運時，如果FGD入口二氧化硫濃度無變化，則測點位置在原煙氣擋板之前，否則在之后；如果FGD出口二氧化硫濃度升高，則判定測點位置在混合煙道上，裝置正確，否則屬于裝置不正確，或是屬于人工干預測點。另外，當脫硫停運時，入口煙氣流量趨勢沒有太大變化，則測點位置在原煙氣擋板之前，否則在之后；出口煙氣流量趨勢沒有太大變化，則測點位置在混合煙道上，裝置正確。圖5中旁路擋板打開后，入口二氧化硫濃度大幅降低，可判定入口測點位置在原煙氣擋板之后。圖6中該機組FGD出口二氧化硫濃度測點是在混合煙道位置，但在脫硫停運期間，旁路擋板打開，出口二氧化硫濃度卻并沒有升高，這與實際狀態(tài)不符。

圖5 脫硫設施停運檢查法圖例A

圖6 脫硫設施停運檢查法圖例B

3 結 語

通過以上介紹的各種方法，基本可以利用工況監(jiān)控實現(xiàn)對過程數(shù)據(jù)的監(jiān)管與判斷，從而有效判斷電廠脫硫設施是否正常運轉，可以進一步判斷出在線監(jiān)控數(shù)據(jù)是否真實準確。

為了繼續(xù)提高污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)準確性、持續(xù)推動污染源監(jiān)控數(shù)據(jù)的應用，作為環(huán)保部的示范項目，內蒙古《在線監(jiān)測與主要污染物減排和排污收費管理平臺應用開發(fā)標準化研究項目》于2015年初已順利通過環(huán)保部的驗收。該項目采用數(shù)學模型，將上述工況監(jiān)控檢查方法全部實現(xiàn)了計算機自動判別，并進行了拓展，目前可以實現(xiàn)對3大類、14小項異常情況的判定，包括設備層面的異常，數(shù)據(jù)表征層面的異常，深層數(shù)據(jù)之間邏輯關系的異常。

未來通過該項目的應用，基本可以實現(xiàn)內蒙古環(huán)保部門對電廠的精細化管理要求，實現(xiàn)實時監(jiān)控電廠運行情況、污染物治理情況、污染物排放情況，并可以提出設施優(yōu)化運行的建議，在提高了對電廠環(huán)境監(jiān)管效率的同時，進一步提高內蒙古環(huán)保宏觀決策的針對性和科學性，深入挖掘內蒙古的污染減排潛力。

參考文獻

[1]田斌.石灰石-石膏濕法脫硫技術問題及脫硫效率探討[J].環(huán)境工程，2007（z1）：34-36.

[2]楊子江，陸勵群，林宣雄.物聯(lián)網(wǎng)時代和環(huán)保信息化的梯次推進[J].世界地理研究， 2010， 19（1）：157-164.

[3]王錚，王建國，邴守啟，等.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫效率影響因素[J].煤氣與熱力，2011，31（9）： 1-4.

[4]王曉東，胡立元，候元松，等. SCADA系統(tǒng)在污染物治污工況在線監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].北方環(huán)境，2011，23（8）：130-133.

[5]嚴循東.火電廠污染物減排的根本出路是實現(xiàn)煙氣脫硫全過程監(jiān)控管理[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/e72fab7d168884868762d63e.html，2011-12-08