脱硫设施远程监测技术研究

梁允，张小斐，曲燕燕

(河南电力试验研究院，河南郑州 450052)

脱硫设施远程监测技术研究

梁允，张小斐，曲燕燕

(河南电力试验研究院，河南郑州 450052)

0 引言

伴随着我国工业化进程的加快，电源建设取得跨越式发展，电力装机实现了5亿 kW、6亿 kW、7亿kW三次大的标志性跨越，截至2009年底，全国电力装机容量达到8.74亿kW，其中火电装机容量占 74.6%以上［1］，SO2、NOx等大气污染物的排放量也随之增加，燃煤产生的SO2排放量占SO2排放总量的90%以上［2］，对我国经济的可持续发展产生了不利影响。图1描述了2005年－2009年我国电力装机容量和SO2排放总量变化趋势。

图1 2005年－2009年我国SO2排放情况

从图1可以看出，2007年全国电力装机容量达7.13 亿 kW，SO2排放量2506.5 万 t，2008 年电力装机容量7.93亿kW，SO2排放量2321.2万 t。为鼓励发电企业安装烟气脱硫设施，减少SO2排放，国家出台了一系列的经济刺激政策［3］，在这些政策的激励下，各燃煤电厂积极建设和投运脱硫设施，对SO2减排起到了积极作用，由图1可以看出自2007年开始，我国的SO2排放总量开始出现下降趋势。同时，大量的脱硫设施在短时间内集中投运，给这些设施的监测和管理带来了巨大困难，也使脱硫设施在运行过程中存在大量的缺陷和隐患。

目前，国内外对SO2监测系统的研究主要集中在非分散红外吸收法、紫外荧光法、紫外吸收法等现场监测方法和监测系统上［4］，而对脱硫设施运行状况的远程监测技术研究尚不充分。本次研究和建设的脱硫设施(FGD)远程监测系统，能够实现对脱硫设施运行状况的远程实时监测，并能根据监测数据的历史趋势和统计结果，分析预测脱硫设施运行过程中存在的缺陷和隐患，对提高脱硫设施运行的安全性和稳定性具有重大意义。

1 远程监测技术原理

脱硫设施远程监测技术是一种以现场烟气排放连续监测系统(CEMS)为基础的监测技术。现场CEMS系统监测到的脱硫设施运行参数通过远程传输技术，上传至实时监测平台，实现对脱硫设施运行状况的远程实时监测。另外，通过对历史数据和统计结果的分析比较，预测脱硫设施运行过程中存在的缺陷和隐患，并及时反馈至脱硫运行维护人员，提高脱硫设施运行的安全性和稳定性。脱硫设施远程监测技术原理如图2所示。

图2 远程监测技术原理

2 现场数据采集

2.1 采集方法

CEMS的构成、主要功能及监测方法见表1。

表1 CEMS子系统数据采集方法

按照国家科技标准《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》(试行)要求［5］，为脱硫设施安装CEMS系统，对脱硫设施的进、出口烟气成分及主要设备运行状态进行有效的监测。从表1可以看出，CEMS系统由气态污染物监测、颗粒物监测、烟气参数监测、系统控制及数据采集处理等子系统组成［6］，各个子系统分别利用现场直接测量法、直接抽取法、稀释抽取法、光学法、β射线法等监测方法实现对烟气中S02、N0x、CO、烟尘浓度、烟气流速、温度、压力、含氧量、湿度等指标的监测。

2.2 参数上传

按照规范要求，现场CEMS系统对脱硫设施的监测指标和参数较多，主要参数包括吸收塔浆液pH值、浆液循环泵功率、增压风机电流、脱硫变低压侧功率、脱硫设施进出口烟气SO2质量浓度、进出口O2浓度、烟囱入口烟气温度、烟囱入口烟气流量、旁路挡板开启度、吸收塔进出口压力等。在本次脱硫设施远程监测系统研究中，为了高效准确地对燃煤机组脱硫设施运行状况进行远程实时监测、数据统计和有效管理，仅对脱硫设施运行主要参数进行监测、分析和统计，具体上传至监测平台的参数及主要作用如表2所示。

表2 主要监测参数及作用

3 远程传输

现场监测数据远程传输方式主要包括无线传输和有线传输两种类型。有线传输(包括专网传输和互联网传输)和无线传输的优缺点对比分析见表3。从表3可以看出，专网传输利用现有网络，数据联接安全可靠，缺点是投资费用高。互联网传输可利用现有互联网，数据传输基本不失真，缺点是受互联网制约，防病毒工作量大。无线传输接入简单，造价低，缺点是数据易失真。无论采用哪种方式实现现场监测数据的远程传输，都有不足之处。

表3 现场监测数据远程传输方式

本次研究现场监测数据远程传输采用有线(RTU)方式，数据传输流程如图3所示，脱硫参数直接从现场烟气在线监测装置转发到DCS或远动RTU，再通过DCS或远动RTU装置传送到能量管理系统(EMS)，最终转发至远程监测平台。

图3 现场数据传输通道

4 监测数据历史趋势分析

现场监测数据上传至监测平台后，均被保存到实时数据库和历史数据库，不仅实现了对脱硫设施运行状况的实时监测，而且实现了对脱硫设施历史运行状况的随时查询和历史运行事故的分析，并结合脱硫设施现场实际情况和监测数据统计结果，掌握脱硫设施的设备状况，对脱硫设施运行过程中存在的缺陷和隐患进行预测，通过与脱硫运行维护人员的沟通，及时调整脱硫设施运行参数或对脱硫设施进行检修，避免较大运行事故的发生，从而提高脱硫设施运行的安全性和可靠性。

5 监测数据统计

脱硫设施运行状况监测数据的统计以小时、天和月定期进行，主要完成脱硫设施进出口SO2浓度、SO2排放量、脱硫效率、脱硫设施投运率等结果的统计，综合历史数据趋势分析结果和现场脱硫设施实际情况，分析预测脱硫设施运行过程中存在的缺陷和隐患［7］。并定期将统计结果报送相关管理部门，通过加强对脱硫设施运行环境的管理，提高脱硫设施脱硫效率、投运率，减少SO2排放量。

6 远程监测技术的应用

随着对脱硫设施监管力度的加强和发电企业环境保护意识的提高，发电企业均积极地配合脱硫设施远程监测工作，目前已经实现了五十多家电厂一百多台燃煤机组脱硫设施运行状况的远程实时监测，总装机容量超过三千多万千瓦，脱硫监测参数接入完整率达100%。根据对脱硫设施运行状况的实时监测和历史监测数据的趋势分析，并结合脱硫设施现场具体情况，多次成功的预测现场脱硫设施运行过程中存在的缺陷和隐患，通过及时与发电企业相关人员进行沟通，避免了较大事故的发生，提高了脱硫设施运行的安全性和可靠性。通过对脱硫设施监测数据的统计，能够对燃煤机组脱硫设施投运情况进行有效的监管。环境管理部门依据脱硫监测数据统计结果，加强对发电企业脱硫设施及其运行环境的监管力度，进一步提高脱硫设施的脱硫效率和投运率，减少SO2的排放量。

［1］郑晓奕.我国电力装机容量达8.74亿 kW［EB/OL］.新华网，http://news.xinhuanet.com/fortune/2010-01/07/content_12770868.htm，2010－01－07.

［2］曾东瑜，陈凡植，郭洁茹.国产化是我国未来烟气脱硫的发展方向［J］.广东电力，2004，(1):10 －13.

［3］国家发展改革委，国家环境保护总局.燃煤发电机组脱硫加价及脱硫设施运行管理办法(试行)［EB/OL］.http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/gwy/200910/t20091030_180711.htm，2007 － 05－29.

［4］杨莉，王 磊，冯占军.基于GPRS网络的二氧化硫监测系统的设计［J］.测控技术，2008，(27):45－50.

［5］HJ_T_75－2007，固定污染源烟气排放连续监测技术规范(试行)［S］.

［6］董雪峰，蒋文军.火电厂烟气在线监测系统主要存在的问题及解决方法［J］.河南电力，2007，(1):51 －53.

［7］张志强，潘建文，韩文栋.CEMS在火电厂的应用及存在问题分析［J］.电力环境保护，2008，24(6):58－60.

Research on remote monitoring technology of the FGD equipment

简述了脱硫设施现场监测数据、数据传输技术和远程监测技术，远程监测系统可以实现脱硫设施运行状况的远程实时监测。通过对监测数据历史趋势和统计结果进行分析，预防脱硫设施运行过程中存在隐患，提高脱硫设施运行的安全性和稳定性。

脱硫设施;远程监测;预测;安全性;稳定性

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，河南郸城人，研究生，工程师，主要研究方向为电厂环境保护。E－mail:liangyun2234@126.com