电厂环保设备监控平台初探及其电气构建

薛志强

（徐州华美坑口环保热电有限公司，江苏徐州　221141）

电厂环保设备监控平台初探及其电气构建

薛志强

（徐州华美坑口环保热电有限公司，江苏徐州221141）

随着我国经济的发展与社会的进步，人们对于环境的关注日益提高。而在2015年出台并执行的新《环保法》也对于企业生产过程中的排污提出了更高的要求。火力发电是民生建设的基础，同时也是污染产生的大户。在其生产发电的过程中烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物为周边环境造成了严重的影响。为了消除此种污染带来的环境隐患，电厂进行了一系列的环保设备建设与改造。本文基于这个背景对环保设备监控平台的建设及其电气支持体系的构建进行研究。希望通过本文的研究能够为后续电厂环保体系建设提供必要的理论基础，并为在线监测平台的具体应用提供实践指导。

电厂环保设备监控平台电气支持

1　引言

电厂的建设是区域经济发展的重要保障，也是提高民生建设的重要基础。为了保障城市生活与生产用电，我国各个地区加大了电厂基础设施的建设力度。虽然随着科技的发展与进步，基于新型能源如核能、风能、水能等一系列清洁能源电厂已经建成并投产。但是，由于受到资源类型与建设规模的限制，更多的区域电厂依旧以火力发电为主。在火力发电的过程中，由于机组产生的烟气内存在大量的烟尘、二氧化硫以及氮氧化物等大气污染物，火力发电厂已经成为了现阶段我国大气污染以及雾霾等环境问题的重要因素。针对这个背景，我们有理由，也有义务做好电厂生产区域的环保设备建设，最大程度上保障电厂的清洁生产，并达到国家的相关环境要求。

自2015年1月1日，新《环保法》实施以来，我国对于火力发电的污染物排放有了更高的标准，烟尘排放量从原有的100mg/m3降低到30mg/m3；其他环境指标也进行了大幅度提标工作。这就要求电厂自身在做好环保设备的提标改造的基础上，完善监管与监控措施，在设备、管理、责任、原料、工艺等多个方面共同努力，为我们的环境做出积极的贡献。

从现有的电厂环保设备管理上来看，更多的是采用PLC一体化集成管理设备来进行中控管制，此种方法能够有效的实现对各个工段以及排污节点污染物排放量的监控。但是，此种方法造价较高，对于个别规模相对较小的电厂造成沉重负担，同时由于此种方法与电厂生产直接联系，在工作重心分配上不利于环保设备监控体系的展开，也无法进行清晰的责任认定，进而无法做到定岗定人的管理模式实现。再这样的背景，本文以电厂环保设备为研究对象，对其具体的监控平台建立必要性以及配套的电气支持进行研究。希望通过本文的研究能够为今后电厂开展相关的建设与施工提供必要的理论基础与实践指导。

2　电厂环保设备概述及监控平台要求

为了达到国家的相关要求，电厂在设计以及施工的过程中应该满足环保设备的“三同时”原则，即“同时设计、同时施工、同时投产”按照环保设备的功能与工序来进行分类其大致可以分为除尘设备、脱硫与脱硝设备等三套系统，及其配备的电力动力保障系统等范畴，在具体的设备建设方面主要分为如下几点：

第一，除尘设备：电厂在生产的过程中由于需要采用压缩空气炉内通风的方式来提高燃煤的转化效率，进而会产生大量的烟尘，烟尘如果不经过适当的处理将会对周边空气造成严重的污染。在烟尘的处理过程中主要工艺采用布袋除尘、静电除尘以及电袋除尘等三种方式，其中布袋除尘以及静电除尘在单独使用的过程中除尘效率在70%-90%之间，很难满足电厂烟尘的排放标准，因此在实际的建设过程中更多的电厂选择电袋法对烟尘进行综合治理，此种复合除尘方式能够有效去除烟气中的烟尘，去除效率超过98%。

第二，脱硫设备：我国煤炭硫份相对较高，一般在2%-4%之间，受到我国煤炭组分的影响，煤炭在燃烧的过程中会产生一定的二氧化硫。而二氧化硫是大气的主要污染物，是酸雨形成的主要原因。因此，在电厂生产的过程中脱硫处理是烟气处理的主要环节。在具体的处理过程中多采用石灰石喷雾—石膏法来进行。此种方式能够有效的去除烟气中的二氧化硫并形成石膏，为后续的生产提供一定的经济收益。在具体的设备运行过程中我们需要对温度等参数进行控制才能够收到较好的脱硫效果。

第三，脱硝设备：煤炭中的氮元素在燃烧的过程中会以氮氧化物的形式对外进行排放，氮氧化物也是大气的主要污染物，同时是酸雨形成的主要因素。在实际的生产过程中采用脱硝设备对烟气中的氮氧化物进行去除。其采用的工艺多为SCR法（选择性催化还原法）与SNCR（非催化还原法）等两种，去除效率均能够达到国家相关的标准，SNCR在一次性投入方面较大，设备较为负责，而SCR则由于催化剂的更换在后续的维护与使用费用方面较高。由于此种方法在反应温度上有着较高的要求，需要烟气温度达到300-400度之间，因此往往是烟气处置的第一道工序。需要对温度进行严格的控制，否则会影响脱硝效率，甚至使得催化剂失活而造成生产成本损耗。

第四，辅助设备：除了上述的主要设备之外，我们还需要对其他的配套设备进行建设与管理。如在除尘设备中集中采集的烟尘则需要通过封存的方式予以后续处置，封存后的烟尘可以通过水泥的生产、混凝土拌料等方面进行消耗，并为电厂创造一定的经济价值；脱硫设备中产生的石膏也是一种重要的工业原料，通过后续加工以及销售能够为电厂的运营提供更大的利润空间。此外，电厂环保设备的运营需要消耗大量的电力，其运营效果也可以通过电流或者电功率的损耗来进行表征，相关的电力配套设施也在监控的范围之内。

3　环保设备监控平台建设及其电气构建

3.1环保设备监控平台建设要点

上文系统的对电厂环保设备进行了分类讨论，探讨了其去除污染物的主要原理以及辅助依据，为后续的实际监控奠定了理论基础。而在监控平台的建设方面我们需要通过中央集中数据收集、处理以及控制的功能集约，来实现环保设备运行的集中管制与远程控制。基于监控平台的建设目的我们可以将其建设分为检测模块、数据集中处理模块、控制模块以及反馈模块等四个部分。在具体的建设过程中需要从如下几个方面来予以重视：

第一，监控模块。利用传感器以及自动检测设备对相关的信息进行收集。在收集的过程中主要分为如下几方面：首先，炉内状态，包括炉内温度、炉内吹氧量等；其次，进口烟气状态，由于燃烧充分度以及燃煤的质量等因素，入口处的污染物存在一定的波动差异，对入口处的污染物进行监控能够有效的提高环保设备的效能；再次，环保设备内相关信息，包括下料状况、设备内温度、催化剂稳定度等；最后，出口烟气，对出口烟气进行检测能够对处理效果进行评估，进而制定相应的处理对策。

第二，中央集中数据处理模块。通过监控模块对相关的数据进行搜集，并采用中央控制器与服务器的方式来对大量的数据进行集中与处置，并建立固定时间段的数据刷新（一般是5s-15s）；并采用可视化平台的方式来进行展现，一般的实现方式是对整体的工艺流程与设备进行模拟，并采用模拟讯号的方式来进行监控平台的可视化建设。另外，需要做好数据的保存，便于查阅历史数据。

第三，控制模块。控制模块主要可以分为两个方面，一方面是人机互动层面，可以实现人员与电脑设备的互动，通过上文构建的可视化系统，不仅能够完成相关数据的记录与分析，还可以通过同一系统对相关的指标参数设备体系进行有效的控制操作；另一方面则是机—机通讯系统，利用一级机对二级机的讯号发送来达到对二级机控制的目的，并通过对电流控制、设备开关、物料流量等控制来实现对设备的综合控制。

第四，反馈模块。是指在对计算机下达指令后，通讯是否畅通、设备动作是否完成进行检测。并反馈相应的检测结果，以备工作人员对设备运行状态的实时掌握。

3.2电厂环保设备电气构建要点

在监控设备建设的过程中还需要进行必要的电气构建才能够保障整体平台与设备的运行。在具体的构建过程中主要分为两个方面：

一方面是通过基础的电气布线设计将不同的组间之间的通讯系统建设完善，并利用终端对相应的数据进行分级处理，如此建设能够有效的降低服务器的负载，进而使得其运行效率更高。

另一方面则需要通过PLC系统设计与实现来完成相关的二级机对设备的自动控制，如发现污染物负载相对较高时，需要通过提高设备使用量，增加电流与提高设备的实际功率等方式进行处置，而此种处置需要相关的配套设施进行辅助，比如物料的投放、出口端流量控制、温度控制等。这些操作需要二级机对相关的设备进行自动化调节来进行，在降低了人员操作难度的基础上，提高了设备监控的效能。

4　结语

本文对电厂环保设备监控平台的建设以及相关配套电气构建体系进行了概述，希望通过本文的研究能够为今后的相关施工与操作提供必要的理论基础与实践指导。

［1］余佳琳.上海吴泾第二发电厂脱硫工程项目的设计和研究［D］.上海交通大学，2008.

［2］郑飞.火电厂生产实时监测系统的设计与开发［D］.华北电力大学，2012.

［3］陈永冉，张义星.基于PCC的综采工作面输送设备监控平台开发［J］.煤炭工程，2014，02：130-132+135.

［4］田有粮.锅炉环保设备利用及改造研究［J］.科技创新导报，2012，33：62.

［5］李显鹏.燃煤电厂脱硫脱硝电价补偿机制研究［D］.华北电力大学（北京），2009.

薛志强（1977—），男，江苏徐州人，工程师，电气工程硕士，研究方向，电厂生产管理与运行。