（环境工程专业论文）江苏省污染源烟气在线监控系统的设计与实现.pdf

工程硕士论文江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的设计与实现 摘要 随着人类生产活动和社会活动的增加，尤其经济的快速发展，能源消耗加剧， 使大气环境质量日趋恶化。二氧化硫是影响大气环境质量的关键污染物之一，控 , j j - 氧化硫排放总量是改善大气环境质量、减少酸雨污染危害的根本性措施。资 料表明，电力行业是二氧化硫的主要排放行业，从控制燃煤电厂向环境排放二氧 化硫入手，能有效缓解大气环境质量的影响。而传统的环境监管模式已不能满足 环境管理的需求，必须借助于信息化手段，运用网络与通信技术、信息软件技术、 系统集成技术建立一套完善的烟气污染源管理体系，为完成二氧化硫污染总量减 排任务提供有力保障。 通过对系统的研究背景及应用需求分析，遵循相关的设计标准进行了系统架 构设计、数据库设计、安全性设计、用户界面及运行环境设计，建立了一个包含 文本、图形等多种数据类型的数据库，设计了系统管理、配置管理、基本信息查 询、在线监控查询、报警处理、数据审核、统计报表、数据分析等多个功能。在 此基础上，以面向对象和控件技术为实现手段，利用n e t 开发平台、a r c g i s 、s q l s e r v e r 2 0 0 5 数据库开发出了一套基于w e bs e r v i c e 结构、g i s 界面管理、g p r s 无线实时通讯的在线监控系统。建成了集监测、数据采集与传输、监控、监管一 体化的环境信息综合业务平台，用以提高区域( 省域市域) 大气污染物总量控 制的信息化水平，加强和优化环境监管的快速反应能力。 关键词：污染源，烟气，在线监控，信息系统 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo fh u m a na c t i v i t i e sa n dt h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t , e n e r g yc o n s u m p t i o nw a sr a p i d l yi n c r e a s e d ，w h i c hr e s u l t e di nt h ed e t e r i o r a t i o no fa i r q u a l i t y s u l f u rd i o x i d ei so n eo ft h ek e yp o l l u t a n t st oa f f e c ta i rq u a l i t yo ft h e e n v i r o n m e n t t h ec o n t r o lo fs u l f u rd i o x i d ee m i s s i o n sh a sb e c o m eac r u c i a lr e s o l u t i o n t oi m p r o v ea i rq u a l i t ya n dt or e d u c er i s ko fa c i dr a i np o l l u t i o nh a z a r d s c o a l f i r e d p o w e rp l a n t sa r et h em a i ns o u r c e so fs u l f u rd i o x i d e t h ec o n t r o lo fe m i s s i o no fs u l f u r d i o x i d ef r o mt h ec o a l - f i r e dp o w e rp l a n ts h o u l di m p r o v ea i r q u a l i t ye f f e c t i v e l y h o w e v e r , t r a d i t i o n a le n v i r o n m e n t a lr e g u l a t o r ya p p r o a c hc a n n o tm e e tt h en e e d so f e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t , w em u s te s t a b l i s han e ws e to ff l u eg a s m a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do nt h en e t w o r ka n dt e l e c o m m u n i c a t i o n ，i n f o r m a t i o ns o f t w a r ea n d s y s t e mi n t e g r a t i o nt e c h n o l o g i e s a n dt h i ss y s t e mw i l lh e l pt oe n s u r et h ec o m p l e t i o no f t h et o t a ls u l f u rd i o x i d ep o l l u t i o nr e d u c t i o ns c h e d u l ei nj i a n g s up r o v i n c e 。 b a s e do nt h ea n a l y s i so fb a c k g r o u n dr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n to nt h e s y s t e m ，a c c o r d i n gt or e l a t e dd e s i g ns t a n d a r d ，ib u i l tt h es y s t e ma r c h i t e c t u r ed e s i g n ， f e a t u r e s ，o p t i m i z i n gd a t a b a s ed e s i g n ，s e c u r i t yg u a r a n t e e ，u id e s i g na n dr u n t i m e e n v i r o n m e n td e s i g n t h ed a t a b a s ew h i c hc a nc o n t a i na n dm a n a g ev a r i o u st y p e so f d a t as u c ha st e x ta n d g r a p h i c si sc r e a t e d a n dia l s oc r e a t e dt h es y s t e mm a n a g e m e n t , c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t , b a s i ci n f o r m a t i o ns e a r c h ，o n l i n em o n i t o r i n gq u e r y , a l a r m p r o c e s s i n g ，d a t aa u d i t i n g ，s t a t i s t i c a lr e p o r t s ，d a t aa n a l y s i sa n do t h e rf u n c t i o n a l i t i e s a n dt h e n ，b a s e do n o b j e c t - o r i e n t e d a n dc o n t r o l t e c h n o l o g y , b yu s i n g n e t d e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，a r c g i sa n ds q ls e r v e r 2 0 0 5 ，a no n - l i n ep o l l u t i o ns o u r c e m o n i t o r i n gs y s t e mi sd e v e l o p e d ，w h i c hb a s e so nw e bs e r v i c es t r u c t u r e ，g i si n t e r f a c e ， g p r sw i r e l e s sr e a l - t i m ec o m m u n i c a t i o n ，w i t ht h ef u n c t i o n so fd a t ac o l l e c t i o na n d t r a n s m i s s i o n ，e n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n ga n dr e g u l a t i o n ，w h i c hc a nh e l pt oi m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo fr e g i o n a l ( p r o v i n c i a l m u n i c i p a l ) a i rp o l l u t a n te m i s s i o nc o n t r o l ， e n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n ga n dt h ec a p a b i l i t yo fe n v i r o n m e n t a l e m e r g e n c yr e s p o n s e ，t o p r o v i d ed e c i s i o n m a k i n gb a s i sf o re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni nj i a n g s up r o v i n c e k e y w o r d s ：p o l l u t i o n ，f l u eg a s ，o n - l i n em o n i t o r i n g ，i n f o r m a t i o ns y s t e m i i 工程硕上论文江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的设计与实现 l 绪论 大气是人类生活居住和生物生长的物质基础之一，大气环境质量的优劣直接影响着 人类的生活质量和健康水平。随着人类生产活动和社会活动的增加，特别是自工业革命 以来，由于大量燃料的燃烧、工业废气和汽车尾气的排放，使大气环境质量日趋恶化。 研究表明，我国大气污染逐步由煤烟型污染向复合型污染过渡，煤炭燃烧产生的各种大 气污染物，仍然是我国大气污染的主要原因嘲。 1 1 江苏省大气污染的现状及政策 1 , 1 1 江苏省大气污染的现状 由于经济的快速发展，能源消耗加剧，二氧化硫、烟尘和二氧化氮等主要大气污染 物排放逐年增加b 】，带来越来越严重的大气环境污染问题。 表卜l 显示了江苏省二氧化硫排放总量的年度对比及2 0 1 0 年的控制目标值。“九五” 末( 2 0 0 0 年) ，江苏省二氧化硫排放总量为1 2 0 ，2 万吨，其中工业企业二氧化硫排放 总量为1 1 4 1 万吨，电力行业排放的二氧化硫为5 7 4 万吨晡1 。 到“十五”末( 2 0 0 5 年) ，江苏省二氧化硫排放总量为1 3 7 3 万吨，其中工业二氧 化硫排放量1 3 1 2 万吨，占9 5 6 ：电力行业排放的二二氧化硫为7 3 9 万吨。 表卜1 江苏省二氧化硫排放总量年度对比 8 数据取自文献 4 ：6 数据取自文献 5 ：数据取自文献 6 ：o 数据取自文献 7 ；。数据 取自文献 8 ；数据取自文献 g 。 随着二氧化硫排放的增加，我省酸雨也呈逐年加剧态势n 引。2 0 0 5 年全省1 3 个省 辖市降水年均p h 值为5 1 ，降水年均p h 值范围在4 6 7 0 之间，全省酸雨( p h 5 6 ) 发生率2 0 0 5 年达3 3 9 ，苏南、沿江地区更高。按地区结果，扬州市酸雨发牛率最高， 达6 4 7 ，苏州和南通次之，分别为6 0 4 和5 3 4 。7 。以上数据表明，二氧化硫是影响 我省大气环境质量的关键污染物之一，二氧化硫排放总量的控制是改善大气环境质量、 减少酸雨污染危害的根本性措施。环保部门每年的环境统计数据表明，江苏省的电力行 业是二氧化硫主要排放行业，平均占到6 0 左右的负荷。从控制燃煤电厂向环境排放二 1 绪论工程硕士论文 氧化硫入手，能有效缓解江苏省大气环境质量的影响。 1 1 2 “十一五”江苏省二氧化硫减排任务与措施 国家已经将各地二氧化硫的总量减排列为“十一五”约束性环保指标。中华人民 共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、国务院关于落实科学发展观加强 环境保护的决定和第六次全国环境保护大会，都一致强调大气污染防治目标的重要性， 要求各地贯彻落实，切实做好二氧化硫污染治理工作，实现二氧化硫排放总量控制目标。 为落实全国“十一五”二氧化硫( s o 。) 排放总量削减1 0 的目标，受国务院委托， 国家环保总局周生贤局长在2 0 0 6 年5 月份天津召开的全国大气污染防治工作会议上， 分别与7 个s 0 。排放量较大的省份签订了主要污染物总量削减目标责任书，江苏省是其 中之一1 朝。 国家环境保护总局与江苏省人民政府签订的“十一五”二氧化硫总量削减目标责任 书规定的具体目标和要求如下： 一、到2 0 1 0 年底，全省二氧化硫排放总量在2 0 0 5 年的基础上削减1 8 ，控制在 1 1 2 6 万吨以内，其中火电行业二氧化硫排放量不超过5 5 万吨。 二、江苏省人民政府应采取有效措施，确保上述目标完成。 ( 1 ) 2 0 0 6 年底以前将二氧化硫排放总量指标逐级分解到辖区内各级人民政府，并 将削减任务落实到企业。 ( 2 ) 列入本责任书的拟建和在建的现役燃煤发电机组烟气脱硫项目应按期开工、 建成，并确保稳定运行。列入国家发改委关停小火电机组名录和核准新建项目要求关停 的小火电机组，必须按期关停。新( 扩) 建燃煤机组除燃用特低硫煤的坑口电厂外，必 须同步建设脱硫设施或采取其他降低二氧化硫排放量的措施。所有火电厂必须安装烟气 污染物在线自动监测装置，确保正常运行，并与环保部门联网。 ( 3 ) 加强对钢铁、有色、化工和水泥等行业的二氧化硫污染治理力度。确保稳定 达标排放n 引。 为确保目标责任书的贯彻落实，在2 0 0 6 年7 月1 4 日召开的全省环保大会上，江苏 省政府与1 3 个省辖市的负责人签定了二氧化硫总量削减目标责任书。 责任书明确指出：为实现二氧化硫减排目标，重点落实三项措施。 一是工程减硫。加快实施燃煤电厂脱硫工程，这是削减二氧化硫排放量的根本保障。 严格控制新建项目二氧化硫排放量，新、改、扩建煤电机组必须同步安装脱硫装置，其 二氧化硫指标须通过现役机组脱硫削减和小机组关停腾出容量获取。 为切实加强环境监督管理，所有安装脱硫设施的机组必须同步安装烟气在线监测装 置，各级环保部门要主动做好联网工作，加强实时监控，促使脱硫设施正常运行。 二是结构减硫。逐步淘汰小火电机组，这是减t 4 - - 氧化硫的重要措施。 三是管理减硫。重点强调的是对循环流化床锅炉脱硫的监管，确保达标排放u 副。 2 工程硕上论文 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的设计j 实现 电力企业在完成全省二氧化硫总量削减任务中发挥着举足轻重的作用。作为二氧化 硫总量削减的主战场，各火电企业对实现1 8 的减排目标要做出主要贡献u 引。 1 1 3 江苏省大气污染控制的相关管理政策 2 0 0 6 年1 2 月3 1 日，江苏省物价局、江苏省环保厅和南京电监办联合出台了加强 燃煤机组脱硫电价管理的通知，要求全省所有安装脱硫设旌的燃煤机组，都必须在2 0 0 7 年上半年安装烟气脱硫在线监测系统，并按规范与省环保、电力监管、价格部门和电力 公司实行联网；对停用脱硫设施和超标排放二氧化硫的企业，从上网电价中扣减脱硫电 价n7 1 。2 0 0 7 年5 月2 9 日，国家发展改革委和国家环保总局联合下发燃煤发电机组脱 硫电价及脱硫设施运行管理办法( 试行) ( 以下简称办法) u 引。这是国务院节能 减排综合性工作方案下发后第一个贯彻落实的文件，目的是加快燃煤机组烟气脱硫设 施建设，提高脱硫设施投运率，减少二氧化硫排放。办法从脱硫设施建设安装、在 线监测、脱硫加价、运行监管、脱硫产业化等方面提出了全面、系统的措施。 办法规定，新( 扩) 建燃煤机组必须按照环保规定同步建设脱硫设施，其上网 电量执行国家发展改革委公布的燃煤机组脱硫标杆上网电价。现有燃煤机组应按照国家 发展改革委、国家环保总局印发的现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一五”规划要求 完成脱硫改造，其上网电量执行在现行上网电价基础上每千瓦时加价1 5 分钱的脱硫加 价政策：煤炭平均含硫量大于2 或者低于0 5 的省( 区、市) ，脱硫加价标准可单独 制定，具体标准由省级价格主管部门提出方案，报国家发展改革委审批。 办法要求，发电企业安装的烟气脱硫设施必须达到环保要求，并安装烟气自动 在线监测系统，由省级环保部门和省级电网企业负责实时监测。 办法规定，发电企业要保证脱硫设施的正常运行，不得无故停运。脱硫设施投 运率达不到要求的，由省级价格主管部门扣减脱硫电价，并向社会公告。 办法鼓励新( 扩) 建燃煤机纽建设脱硫设施时不设置烟气旁路通道；鼓励专业 化脱硫公司承担污染治理或脱硫设施运营并开展烟气脱硫特许经营试点；规定了对发电 企业、电网企业、省级环保部门、价格主管部门违法违纪行为的处罚措施；要求加强对 电厂脱硫的监督检查和新闻舆论监督，鼓励群众举报“射。 2 0 0 7 年8 月1 6 日，国家环境保护总局印发“十一五”主要污染物总量减排核查 办法( 试行) ( 环发( 2 0 0 7 ) 1 2 4 号) ，其中对燃煤电厂s 0 ：削减量的核查( 督查) 规定： 核查燃煤电厂脱硫工程的实际脱硫效率，重点是脱硫设施的投运率和脱硫效果。按照以 下顺序采用数据：进出口烟气量和s o ：浓度自动在线监测数据( 必须是与当地环保部门监 控平台联网并通过数据有效性校核的数据) ：各级环保部门对燃煤电厂脱硫工程的日常 监督性监测数据和监察报告；燃煤电厂日常生产中进出口烟气量和s 0 。浓度监测的有效 记录以及生产运行记录、发电量、耗煤量、煤的平均含硫量、脱硫工艺及脱硫效率、脱 硫剂的使用量、副产品产量等辅助说明材料心引。 1 耋舌论 工程硕上论文 2 0 0 7 年1 1 月1 7 日，国务院下发国务院批转节能减排统计监测及考核实施方案和 办法的通知( 国发【2 0 0 7 ) 3 6 号) ，要求各地贯彻执行国家发展改革委、统计局和环保 总局分别会同有关部门制订的“三个方案”和“三个办法”，其中主要污染物总量减 排监测办法规定：主要污染物减排监测工作采用污染源自动监测和污染源监督性监测 ( 包括手工监测和实验室比对监测) ，主要是掌握污染源排放污染物的种类、浓度和数 量。污染源化学需氧量和二氧化硫排放量的监测技术采用自动监测技术与污染源监督性 监测技术相结合的方式拉。 因此，基于现代信息技术、通信网络建立有效的对电厂烟气治理与排放情况的远程 在线监控系统相应地成为环保、电监、物价、经贸委以及其他相关履行政府监管职责的 弗门的共同任务，电厂的二氧化硫排放以及脱硫设施的运行情况数据将成为确定脱硫电 价补贴测算的基础，也是环保部门的监管与执法依据。采用现代计算机通信与网络技术， 建设全省主要电厂、危险废物焚烧厂污染源( 烟气) 在线监控系统平台，提高省环保厅 对二氧化硫排放、危险废物焚烧排放污染物的有效监管和控制能力，为全省环境安全提 供更好的保障。 为了保证国家及各部委的相关管理政策的落实，保证对电厂的二氧化硫排放以及脱 硫设施的运行工况进行实时监控，需要充分研究烟气在线监测技术并运用信息化手段， 建设烟气污染源在线监测系统。 1 2 国内外烟气在线监测的应用现状 污染源自动监控系统，俗称“环保电子警察”，能够自动收集各种监测数据，并对污 染物超标告警、设备故障等作出反应，为业务系统和决策支持提供基础数据。通过对污 染源的在线实时监控和基本数据的采集，能够及时了解污染源排污状况，有效防止排污 企业偷排和漏排，最大限度地降低污染事故造成的危害，有利于提高监管的科学性，强 化执法监督力度，促进污染源达标排放，为提高环境执法效能给予技术支持仕刳。 对颗粒物和二氧化硫进行总量控制是我国今后较长时间内的主要工作，其中对符合 条件的电厂和工业锅炉安装烟气排放连续监测系统是控制大气污染的基础和重要手段， 是一项利国利民的政策。烟气排放连续监测系统( c o n t i n u o u se m i s s i o nm o n i t o r i n g s y s t e m ，简称c e m s ) 是脱硫装置正常运行的必需辅助工具，也是火力发电机组污染物排 放实时监控的在线仪表，目前在火力发电机组中的应用较为普遍乜引。安装烟气排放连续 监测系统，一方面对提高燃煤电厂的经济优化运行管理有着积极的帮助：另一方面通过 对污染物排放的监测和控制，减少对环境的污染，有着显著的社会效益，是环保部门全 面了解污染物排放的重要手段心钔。 1 2 1国外烟气在线监测技术的应用现状 4 工程硕上论文江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的设计与实现 国外燃煤电厂烟气脱硫技术已经取得了较大的发展，其中湿法脱硫技术使用较广， 约占8 5 左右，其它如喷雾干燥式脱硫技术等也有较好的应用。美国、德国、日本等工 业发达国家的燃煤电厂普遍采用了脱硫措施，并制定了严格的环境保护法律、法规，对 燃煤电厂规定了烟气的s 魄排放标准，减轻了对周围环境的污染【z 圳。 早在六、七十年代，随着西方国家t 业的高速发展，导致各地区和全球环境的急剧 恶化。为了解决环境问题，欧美等国开始进行立法，制定防治大气和水污染的方法。1 9 7 1 年在美国第一台烟气连续监测系统出现，1 9 7 9 年，美国新建火电机组被首次要求安装烟 气排放连续监测系统( c e m s ) 瞻蚴1 ，并严格执行相关的监测标准。1 9 9 0 年代初，美国联邦 政府在各州烟气排放的法规及国家法规中有关烟气污染控制的基础上，制定了国家“清 洁空气法”，c e m s 在美国被大规模安装，1 9 9 0 年至1 9 9 5 年达到了安装的高峰期。目前 美国所有燃煤电厂均安装了c e m s ，执行的污染物监测标准是“联邦法律汇编第4 0 卷第 7 5 部分烟气排放连续监测系统现场审计手册”( 4 0c f rp a r t 7 5c e m sf i e l da u d i t m a n u a l ) 啪】。该手册对在线监测的范围、标准、准确度等提出了很多严格、细致的要求， 企业必须据此提供每小时的排放监测数据，这也为开展排污权交易提供了统一的数据平 台口。同时随着工、业自动化和计算机技术的发展，先进技术不断应用到c e m s 中，大大 促进了c e m s 的发展。目前c e m s 的技术主要集中在美国，在美国的用户量也是最大的哑1 。 1 2 2 国内烟气在线监测技术的应用概况 我国目前在烟气在线监测技术上已经有了一定的研究和应用，并取得了一定成果。 自1 9 8 6 年在广东沙角发电厂引进第一套c e m s 以来，至2 0 0 2 年我国己约有1 8 0 家火 电厂安装了近4 0 0 套c e m s ，其中约8 0 是近2 3 年安装的。对7 5 家有代表性的火电厂 的1 0 1 套c e m s 进行了分析：运行正常的约占2 0 ；因c e m s 质量问题间断运行的约占5 3 ； 不能运行的约占2 7 ；仅一家火电厂的c e m s 监测数据被地方环保管理部门认可并作为排 污收费的依据旧川。 河南省于2 0 0 4 年建成烟气环境在线监控系统，利用中国移动的g p r s g s m 网络传输 数据，各监测监控点通过工控机采集数据，并通过g p r s 终端和中国移动g p r s g s m 网 络将采集到的污染源排放数据传送至环境信息中心、环境质量监测中心和污染源监测监 控中心进行相应的后继处理，以提供各种统计分析数据引。 济南市于2 0 0 4 年建成城市烟气在线监控系统，利用现有烟气自动监测仪器、网络资 源、软件开发等技术，建立起的一套实时燃煤锅炉烟气监控系统。系统实现了在环境监 控中心对分散在城市不同位置的重点污染源烟气排放的远程监测、对远端监测仪器的状 态监控、对监测业务数据的常规管理和对监测数据的分析可视化处理等功能m 1 。 在烟气污染源在线监控的信息化方面，近几年来，我国己陆续开展了各种层次和规 模的研究与应用，为各级环境管理部门提供了新的技术手段。显示了信息化在燃煤企业 1 绪论工程硕上论文 脱硫设施监管过程中具有的巨大优势和潜力。但是，尚无省级范围内烟气排放的监管模 型及脱硫电价考核模型的建立，改变大气污染粗放型环境监管模式，以满足各级环境保 护管理部门的迫切需要，从整体上提高我国燃煤企业脱硫处理设施监管的应用能力。 1 3 江苏省大气污染控制的意义 “十一五”以来，国家大力推进污染物减排“三大体系”建设，把这项工作摆上突 出的战略位置，力争尽快建成科学完善的污染减排指标、监测和考核体系，切实改变污 染源监测、环境执法、统计能力薄弱的局面。贯穿于“三大体系”建设的全过程，是环 境信息技术手段的渗透式、集成化应用，包括：1 ) 大力采用信息网络传输手段，实现 重点污染源排污数据的统一采集、统一核定、统一公布，及时掌握新老污染增减动态变 化情况，形成科学的环境数据采集传输网络和统计体系；2 ) 提高污染源现场采样监测 专用仪器设备的装备水平，保证环境监测数据采集准确、可靠、有效，提升环保部门监 督性监测和数据采集能力：3 ) 建成省级、省会城市、环保重点城市、一般地市环境监 控中心，配备高性能网络设备、服务器、工作站、数据存储、系统软件、大屏幕显示系 统，建立环保系统纵向广域i p 专网( 电子政务外网) 晦利。 为控制江苏省二氧化硫排放总量，防治区域和城市二氧化硫污染，促进经济、丰十会 和环境可持续发展，根据国家有关环保法律法规和标准的规定，按照公开、公平、公正 的原则，确保总量分配的科学性和可操作性，制定二氧化硫总量分配计划，并分解下达 各地、各重点企, _ l k t 3 8 1 。烟气污染源在线监控信息系统平台累积的数据是科学分配二氧化 硫总量的基础，更是预测大气污染物排放企业未来排放趋势、确定重点源排污大户、实 施针对性严管的主要依据，其重要性十分显然。 烟气污染源监管包括总量分配、使用动态监视、总量控制、排污费计征、脱硫电价 补贴核定等多方面工作，在环保系统内纵向上涉及各级环保部门。在横向上涉及污控、 环境监察、计财、开发、监测、环境信息中心等多个业务单位( 处室) ，在系统外涉及 经贸委、物价、环保、电监等多部门根据自身职责履行监管职责的部门。在环保系统内 需要上下级环保部门间的联动和业务协同。在政府各部门之间应建立烟气污染源环境监 测信息交换、共享和统一发布机制，为各级政府和社会公众提供全面、准确、科学的环 境信息，形成政府环境监测数据的权威和公信力。 本文将借鉴国内外烟气在线监测成熟技术，以先进的信息技术为支撑，设计并实现 江苏省烟气污染源在线监控系统。该系统建成将成为江苏省污染源监控体系的重要组成 部分，同时成为省级环境监管核心能力建设内容，为完善大气污染物减排指标、监测和 考核体系，切实改变大气污染源监测、环境执法、统计能力薄弱的局面提供技术支撑。 通过网络与通信技术、信息软件技术、系统集成技术形成一个装备先进、运转高效、满 足实际需要的烟气污染物监控信息技术支撑，建立一套完善的烟气污染源管理体系、标 6 工程硕士论文江苏省污染源( 烟 - t ) 在线监控系统的设计与实现 准体系、科技支撑体系和管理制度，为完成二氧化硫污染总量减排任务提供有力保障。 1 4 研究内容和目标 1 4 1 主要研究内容 本文针对建设江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的主要研究内容包括： ( 一) 研究江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统需要满足的业务需求。 研究江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的监测内容、监测要求以及对企业的要求。 监测内容包括监测项目、监测点位、监测频次；其中监测项目包括颗粒物、二氧化硫、 氮氧化物排放浓度、排放速率，脱硫效率，燃料含硫量。 要求企业按固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 ( g b t 1 6 1 5 7 1 9 9 6 ) 设置永久性监测孔和安全操作平台，并保持监测期间生产工况稳 定。 在监测方面，要严格按照固定源废气监测技术规范( 仍9 7 2 0 0 7 ) 、同定污染 源监测质量控制和质量保证技术规范( h j t 3 7 3 2 0 0 7 ) 的要求，对污染源监测的全过 程进行质量控制和质量保证。按照固定污染源烟气排放连续监测技术规范( 试行) ( h 胛7 5 2 0 0 7 ) 等污染源自动监测技术规范的要求进行自动监测设备比对监测。 ( 二) 研究江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统需要满足的管理需求。 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统需要建成集监测、数据采集与传输、监控、监 管一体化的环境信息综合业务平台，用以提高区域( 省域市域) 大气污染物总量控制、 环境j l 【察等环境监管的信息化水平，优化环境监察快速反应能力。在管理上需要满足以 下需求： ( 1 ) 环保( 区域) 分级采集 由于环境管理在纵向分国家、省、地市、县( 区、市) 四个层级，系统平台的规划、 设计和系统实施充分考虑到省、市、县三级环保部门都有建立本级的环境监控( 指挥) 中心的需求，确保在各个层级采集到的同一烟气污染源数据信息完全一致，但不同区域 相互之间有权限设置，未经授权不得访问其它区域的烟气在线监控数据。 ( 2 ) 部门联合监管及数据共享 江苏省在电厂脱硫和二氧化硫排放总量控制工作中，江苏省经贸委、江苏省物价局、 江苏省环保厅、江苏省电监办四部门有联合监控、共享数据的需求。 江苏省经贸委：根据企业二氧化硫、烟尘排放指标以及其他经济考核指标，安排发 电量计划，并组织考核、评价。 江苏省物价局：根据全省经济发展趋势及污染物排放情况，制订并适时调整脱硫电 价标准。 7 1 绪论 i 程硕上论文 江苏省环保厅：分配各电厂的大气污染物排放指标；对其排放到环境的污染物总量 进行动态监控管理，全程了解电厂从燃煤硫份、产地、用量，到脱硫设施运行、脱硫效 率，c e m s 系统运行情况，烟气污染物排放浓度及总量累积、超标情况，以这些现场实 时数据为评判依据，向物价部门对企业上网电价补贴提出环保部门审核意见，对达不到 要求者予以处罚、制裁。在线自动汇总排口企业行政区域控制区省级的污染物排放情 况；与排污总量考核、排污收费、环境执法监察、企业环境行为评定、建设项目环保审 批、比对( 校准) 监测的数据交换功能预留和业务整合等。 江苏省电监办：是对省内电力发电企业及运行情况监管的主要职能部门，需及时、 准确了解电厂脱硫设施运行是否正常，机组有效出力期间是否达到规定的脱硫效率等。 关注的数据重点在于脱硫设施运行情况，并将二氧化硫等数据作为综合判断设施是否正 常运行的重要参考数据。 鉴于四个部门对电厂烟气在线数据有一定的共采共享需求，江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统需要对现场采集的数据分流及多址传送，保证各部门所获得的各自数据来 自于统一数据源。 ( 3 ) 数据省级大集中 省级数据大集中就是把全省的国家、省重点监控的烟气污染源数据在省厅层面统一 采集、传输到省环境自动监控数据中心，再按国家及我省统一的数据补缺、修约规则审 核数据，从原始数据形成“管理统用数据”，管理统用数据就是全方位服务于环境统计、 排污申报、排污收费、总量考核、脱硫电价补贴核定的烟气污染物排放量数据，也是今 后环境管理的一统化数据，不再有其它的数据版本。 ( 三) 研究江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统需要的网络传输需求。 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统充分考虑了物价、电监、环保、经贸委等多部 门联合监管实际需求，设计了数据分流和数据共享的网络传输架构。江苏省污染源( 烟 气) 在线监控系统由各监测点及监控中心构成，分为监控中心、通信网络及现场数据采 集三层。 ( 四) 研究为设计和实现江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统所需要的信息技术以 及软件项目管理技术。 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统在设计和实现过程中研究的信息技术主要包括 s o a 、w e bs e r v i c e 、g i s 、g p r s 及数据库技术。 为了保证系统建设过程的规范性、可控性，研究了软件过程项目管理技术，有效保 证了设计和开发过程中文档的完整性和项目计划的科学性。 ( 五) 研究江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统的扩展性。 在保证系统稳定运行的前提下，需要不断提高系统稳定性和扩展性，集成l o 万千瓦 以下燃煤火电机组与地方环保部门联网的基础上，完成包括钢铁、建材、固体废物焚烧、 8 工程硕士论文江苏省污染源( 烟气) 在线髓控系统的设计与实现 垃圾发电厂等其它行业排1 ：2 烟气污染物排放的c e l d s 联网与监控。 1 4 2 系统设计与实现目标 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统不仅满足各个部门对电厂烟气的排放监管的业 务需求，而且要提高总量减排的能力。系统设计与实现的具体目标包括： ( 一) 集成省级烟气污染源在线监控和业务处理 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统可以提供至少1 0 0 0 家烟气排放企业的7 * 2 4 小 时连续监控，保证至少5 年的数据存储。因此，可以很好地适应国家提出的列入减排重 点源的联网需求。 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统提供了对区域及排污单位烟气污染物总量分配、 使用情况动态台账管理、剩余总量使用自动预警、排污费征收额自动测算与统计、自动 生成排污申报登记数据及环境统计数据库格式数据等业务功能，实现了江苏省环境保护 厅污控处( 总量办) 、监察局、开发、计财、监测部门等涉及烟气污染物总量控制管理 业务部门的信息共享和业务工作协同，使江苏省环保厅污染减排工作有了新的技术支撑 手段。 ( 二) 实现1 0 万千瓦以上燃煤脱硫机组的联网 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统完成了江苏省内3 7 家1 2 4 套1 0 万千瓦以上累 计4 1 3 1 4 万千瓦燃煤脱硫火电机组的联网工作，积累了丰富的实施经验，为后期联网工 作的顺利展开奠定了基础。 ( 三) 具备脱硫电价补贴工作的数据审核能力 根据部门职责，江苏省环保厅每月5 日以前要向江苏省物价局提供上月电厂脱硫设 施运行情况月报表，作为核定电厂脱硫电价补贴的主要数据依据。江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统依据采集到的实时数据和审核后的历史数据，实现了汇总江苏省企业各机 组的月发电量、脱硫设施投运率、脱硫设施效率、排放总量，自动生成脱硫电价补贴审 核报表等功能，为及时向物价部门提供脱硫设施运行考核数据、逐月核定脱硫电价提供 了信息支撑，使政府监管能力得到进一步加强。 ( 四) 提供总量减排的监管手段 进入“十一五”以来，江苏省以在线监控手段加强监管工作，以科技手段促进污染 源治理，通过建章立制和统一的监控平台建设、加强运营管理等方式，污染物总量减排 工作取得了阶段性成效。全省主要污染物排放量持续削减，空气环境质量有了明显改善， 优良空气天数逐步上升，大气污染物浓度逐步下降。 1 4 3 研究的创新点 在设计和实现江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统过程中，借鉴工业级系统的设计 经验，考虑了实施范围广、监测排口多、系统接口繁的实际需求，设计了污染物总量核 9 1 绪论 工程硕士论文 算模型及脱硫电价考核模型，在圆满解决项目涉及技术难题的同时，形成了本文研究的 创新点。 ( 一) 污染物总量核算模型及脱硫电价考核模型 根据国家及省相关政策法规、污染物总量分配方案，针对江苏省机组种类多、装机 容量大、减排压力大、环境监管任务重的特点，对纳入江苏省污染源( 烟气) 在线监控 系统的烟气污染物排放单位设计了污染物总量核算模型及脱硫电价考核模型，有效地促 进了江苏省减排工作的开展，有力地确保江苏省“十一五”二氧化硫减排任务的完成。 ( 二) 分布式组态 吸取了火电厂s i s 系统组态的先进设计理念，将现场测点视作远程i o 测点进行管 理与配置，以工业级实时数据库作为数据管理基础，实现监控i f i i i 面的分布式组态并进行 w e b 方式下发布，加快了主站开发进展，使得一般技术人员而非专业程序人员可以进行 工艺流程的组织。 ( 三) 多址传送通讯组件 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统中的多址传送通讯组件封装污染源在线自动 监控( 监测) 系统数据传输标准一h j t2 1 2 - 2 0 0 5 ) ) 协议，将通讯协议标准化，统一 了数据传输接口，简化了c e m s 厂家的开发工作，保证了现场接入工作的按时进行：同 时软数采根据目前环保系统数据分发现状，实现了向多级环保部门的数据传输，满足了 不同级别环保部门的不同数据需求。 ( 四)c e m s 反控 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统针对管理部门要求，实现c e m s 反控功能的设计， 即根据管理需要，通过监控中心远程自动标定c e m s 的分析仪表。 l o 工程硕上论文 江苏省污染振( 烟气) 在线豁控系统的设计与实现 2 江苏省烟气在线监控系统需求分析 2 1 系统建设必要性 我国对大气污染的管理和控制，经过二十多年的探索与发展，已经初步形成了相对 完善的政策和制度体系，包括污染物总量控制制度、排污权交易制度、排污初始价格形 成机制等。这些制度的形成对推进大气污染控制、改善环境空气质量发挥了重要作用 3 9 , 4 0 0 这些管理制度体系的有效实施都要基丁：污染源排放烟气污染物情况的相关数据，各 类政策和规章的制定、决策也高度依赖准确的烟气污染物排放数据。由于环境保护问题 的复合性、复杂性，制约大气污染控制的冈素很多，能否全面、及时、准确地获取、传 输和分析各类大气污染源的排放状况、时空特征数据成为实施科学监管、高效监管的关 键h 】。目前，传统监管模式存在污染源数据保障不足、覆盖不全面、代表性不强、质 量控制水平不高、时效性滞后等制约性问题，导致决策效率低下。 建设江苏省烟气在线监控系统是及时掌握企业排污状况的需要。环保部门及时准确 掌握大气污染源企业生产情况、污染治理装置运行情况、烟气污染物排放情况，才能精 确掌握企业排污特征、企业违法排污行为以及超标、违法排污量对环境造成的影响。对 于排放二氧化硫总量大的主要火电企业，建设烟气在线监测系统可以改变日前环保部门 只有环境统计1 、排污收费h 引、排污申报登记m 3 等有限数据的现状，改变以季度、年度 数据为报表周期的“事后”汇总统计的状态，提供对污染管理的时效性，支持对企业超 标、违法排污的即时监管和处罚。 建设江苏省烟气在线监控系统可以改变有限范围的数据缺少科学合理的数据审核、 比对验证的现状。烟气污染物排污企业消耗原辅材料，通过特定的工艺流程生产产品， 有大量的生产原辅材料数据信息，这些数据是通过物料衡算“7 3 或行业排污系数法m 3 科学 审核企业污染排放浓度、强度、治理效率的依据，目前环保部门很难全面掌握这些周边 支持性信息，难以集成数据和科学审核数据，不能客观、综合评估企业污染排放行为。 建设江苏省烟气在线监控系统可以提高上级环保部门对下级环保部门污染源数据 质量监督、审计的能力。个别地方因地方政绩考核因素存在大气污染源排放数据虚报、 瞒报、少报的现象，数据不完全反映真实情况，影响了上级环境行政主管部门污染防治 规划和专项计划的制定和实施，更影响了上级部门的决策】。烟气在线监测系统确保上 下级在纵向保持大气污染源数据的结构统一和完全一致，提高了环境数据审计能力。 建设江苏省烟气在线监控系统，从技术上实现数据的多址传送，可以保证省经贸委、 省环保厅、省物价局、省电监办的数据一致性。各个部门可以对污染源氽业齐抓共管， 各施其职，规范排污企业的排污行为。 2 系统总体设计 工程硕士论文 2 2 系统需求分析 我国对大气污染的控制己形成了包括污染物总量控制制度、排污权交易制度、排污 初始价格形成机制等一系列环境管理制度，但是由于传统监管模式导致了污染源数据保 障不足、覆盖不全面、代表性不强、质量控制水平不高、时效性滞后等一系列制约性问 题。传统监管手段无法保证环境管理制度落实到位嘞1 。 为控制二氧化硫排放总量，防治区域和城市二氧化硫污染，促进经济、社会和环境 可持续发展，根据国家有关环保法律法规和标准的规定，按照公开、公平、公正的原则， 确保总量分配的科学性和可操作性，制定二氧化硫总量分配计划，并分解下达各地、各 重点企业，必须运用信息化手段，建设烟气污染源在线监控信息系统，优化、改造环保 部门环境监管的手段，提高环保部门行政执法效率。 烟气污染源监管包括总量分配、使用动态监视、总量控制、排污费计征、脱硫电价 补贴核定等多方面工作，在环保系统内纵向上涉及各级环保部门，在横向上涉及污控( 总 量办) 、环境监察、计财、开发、监测、环境信息中心等多个业务单位( 处室) ，在系统 外涉及经贸委、物价、环保、电监等多家根据自身职责履行监管职责的部门。在环保系 统内需要上下级环保部门间的联动和业务协同，在政府各部门之间应建立烟气污染源环 境监测信息交换、共享和统一发布机制，为各级政府和社会公众提供全面、准确、科学 的环境信息，形成政府环境监测数据的权威和公信力。 江苏省污染源( 烟气) 在线监控系统( 简称j s c e m s n e t ) 是一套集监测、数据采集 与传输、监控、监管一体化的环境信息综合业务平台，用以提高区域( 省域市域) 大气 污染物总量控制、环境监察等环境监管的信息化水平，针对性地加强，优化环境监察快 速反应能力。在全省环保系统内部，系统预期的使用和维护部门包括污控( 总量办) 、 环境监察、计财、监测、信息中心等，通过系统的7 * 2 4 小时连续在线监控运行，有效 地获取烟气污染物的浓度动态