火电机组环保监测因子设立小时均值测点的可行性分析

魏玉珠　刘建军　王金岭

（国电民权发电有限公司河南商丘476821）

火电机组环保监测因子设立小时均值测点的可行性分析

魏玉珠刘建军王金岭

（国电民权发电有限公司河南商丘476821）

目前，河南省环保厅核算排污费和环保电费均采用“小时均值”，运行人员只能根据DCS显示的瞬时数据进行调整，经常因无法正确估计小时均值造成环保超标的事件发生。且瞬时数据波动较大，运行人员无法对喷氨大小、电除尘参数、浆液循环泵启停等做到及时调整。通过对各环保因子小时均值逻辑进行组态,使运行人员在线监控小时均值，提前进行调整控制，有效防止排放数据超标，同时利于对各环保设备进行精细化操作，保证机组经济运行。

火电；排放浓度；小时均值

1　引言

随着国家对环境保护的标准日渐提高，环保执法力度加大，环保部门对于火电企业大气污染物排放指标的监管愈加规范和严格。目前，河南省环保厅核算排污费和环保电费均采用“小时均值”，运行人员只能根据DCS显示的瞬时数据进行调整，经常因无法正确估计小时均值造成环保超标的事件发生，且环保因子瞬时数据波动较大，运行人员无法对喷氨大小、电除尘参数、浆液循环泵启停等做到及时调整，影响机组的经济运行和精细化管理。

公司通过对各环保因子小时均值逻辑进行组态,并在DCS上显示，既可以使运行人员在线监控小时均值，在小时均值有超标趋势前提前进行调整控制，有效防止超标，也可以利用小时均值数据波动较小的特点，对各环保设备进行精细化操作，保证机组经济运行。将环保指标排放情况由“事后知晓”变为“事中可控”，大大提高了在运行调整过程中对污染物排放指标的控制能力。

2　背景

2.1目前国家对污染物排放要求日趋严格，根据2016年1月1日执行的《火电厂大气污染防治法》（主席令31号）第九十九条：“超过大气污染物排放标准或者超过重点大气污染物排放总量控制指标排放大气污染物的，由县级以上人民政府环境保护主管部门责令改正或者限制生产、停产整治，并处十万元以上一百万元以下的罚款；情节严重的，报经有批准权的人民政府批准，责令停业、关闭”同时，根据国家发改委、环境保护部发布的《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法》（发改价格[2014]536号）第十五条：“燃煤发电机组氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度超过限值要求仍执行环保电价的，由政府价格主管部门没收超限值时段的环保电价款。超过限值一倍及以上的，并处超限值时段环保电价款5倍以下罚款”。

所以，在燃煤发电企业环保管理过程中，大气污染物排放限值为红线，要求运行人员必须严格调控，避免超限值情况发生，以免给企业带来负面政治影响及经济处罚。

2.2河南省环保厅环保电费核算、排污费核算、以及排放浓度监管等，均采用“重点污染源自动监控及基础数据库系统”中统计的小时均值数据作为核算依据。

3　目前运行状态

根据调研，目前大多数燃煤发电机组DCS画面只显示各环保因子瞬时排放浓度，运行人员只能根据瞬时显示数据和运行经验进行调整。

在运行过程中，由于烟道紊流、运行状态或测点状态的不同，不可避免会偶尔出现瞬时值超标的情况。为控制小时均值不超标，在应对瞬时超标的突发状况时，运行人员通常根据经验，通过增加物料投入、启动备用设备等措施，避免环保因子排放浓度超标，提高容错率。这些运行调整措施有以下弊端：（1）环保参数瞬时波动较大，无法在运行方式上提供准确判断，无法对喷氨大小、电除尘参数、浆液循环泵启停等做到精确调整，经常因无法正确估计小时均值造成环保超标的事件发生。（2）在环保监测数据瞬时变大时,运行人员通常根据经验采用增大喷氨量、提高电除尘出力、加速浆液循环周期等方式，增加物料消耗，同时设备频繁启停,容易提高设备故障率，过量喷氨提高了空预器堵塞的风险，影响机组的经济运行和精细化管理。（3）“重点污染源自动监控及基础数据库系统”平台时间与公司GPS时间不一致，环保考核指标的小时均值统计存在偏差。

4　设立“小时均值测点”主要内容

逻辑制作方面的中心思想是，利用环保监测因子瞬时数据的累积值除以时间的累积值，从而得到该环保监测因子的瞬时小时均值，并在操作员站上显示。但在实际操作中，要顺利完成小时均值的逻辑组态，有如下问题必须解决：

DCS控制系统时间与CEMS基站时间要实现自动实时对时。目前大型火力发电厂DCS控制系统大都采用GPS时间服务器来使整个DCS系统时间同步，而CEMS基站往往采用网络对时，这就造成了二者在时间同步上必然会出现一定的偏差，而小时均值逻辑制作必须建立在二者时间同步的基础上进行，因此实现二者的自动对时意义重大。在制作过程中，通过串口通讯的方法，使GPS时间服务器与CEMS基站实现通讯，并在CEMS基站主机内安装与该型号GPS时间服务器相配套的自动对时软件，通过调试使CEMS基站时间自动与GPS时间相一致，最终实现了二者的时间同步，顺利解决了这个问题。

两个累积模块同时清零的瞬间会造成瞬时小时均值数值扰动。要得到瞬时小时均值，必须在一个小时结束的时候对监测因子累积值和时间累积值同时进行清零操作，而当被除数和除数同时清零时，数据会产生阶跃跳变，该跳变会累积到之后的逻辑运算中，对之后的小时瞬时均值造成影响。为解决此问题，在逻辑组态时引入了切换和延时两个模块，如图1所示：

图1　小时均值逻辑组态图

通过数据切换和清零延时相结合的组态策略我们最终实现了清零操作的无扰切换，很好的解决了此问题。

DCS信号传输过程存在信号衰减现象。目前环保检测因子测量信号大都先由就地设备传输至CEMS基站PLC中，再通过PLC输出模块传输至DCS系统中显示，在由PLC到DCS的传输过程中，信号不可避免的会存在衰减现象，而各监测因子的量程都较大，又在无形中放大了信号衰减的效果，使得DCS显示数据与PLC上传的数据存在少量的偏差。为解决此问题，重新敷设信号电缆桥架，并合理布置敷设路线,使信号电缆远离可能带来干扰的电气设备并做好接地防护，然后对各因子的量程也做了适当调整，最终使信号衰减得到了有效的控制，有力减少了信号衰减给逻辑制作带来的不利影响。

小时均值逻辑设计完成后，相继完成了相关组态和画面制作工作，成功实现了环保监测因子瞬时小时均值在DCS操作员站上的准确显示。

5　“小时均值测点”显示的特点

经过反复优化逻辑、试验，对各环保参数小时均值逻辑进行组态、完善，实时在DCS上显示，优化后环保参数小时均值实时显示有如下特点：（1）运行调整人员可以实时监控小时内任意时刻均值，小时均值计算时间与国家污染物发布平台同步。（2）在环保监测数据存在瞬时波动较大时，小时均时数据一般比较稳定,运行人员可以根据小时均时数据的变化速率,来决定是否通过增加设备投运量来避免超标,有效避免了设备频繁启停,以及资源浪费,保证设备的安全经济运行。（3）在环保参数因设备、调整等问题,造成一定时间范围内超标时,运行人员可以根据小时均值数据,判断小时剩余时间内排放值,以避免小时均值超标。运行人员再通过剩余时间内排放值,决定剩余时间内喷氨大小、电除尘参数、浆液循环泵启停时间段等,做到精确调整，避免因无法正确估计小时均值造成环保超标的事件发生，同时做到经济运行。（4）制作小时均值超标报警显示：从任意时刻出现均值超标，及时发出声光报警以提醒运行加强调整；一小时的后20分钟进行光子牌闪烁提醒，提醒运行人员进行参数调整，增加或减少环保设备出力，提高机组经济性运行。

6　应用推广价值

通过对各环保参数小时均值逻辑优化，实时在CRT上显示，可以使运行人员在线监控小时均值，不但有效降低了企业环保运行成本,又能有效地进行准确的污染物排放监测,极大避免环保因子超标事件,履行企业社会责任,维护绿色企业形象。

[1]主席令31号火电厂大气污染防治法[S].

[2]发改价格[2014]536号燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法[S].

魏玉珠（1985—），女，河南郑州，本科，工程师，从事火电厂环境保护工作。