昆明市垃圾焚烧环境管理系统功能与运用

（一）设计框架

本系统总体框架由四个层面、三类服务对象构成。四个层面包括：数据采集层、数据传输层、数据接收层和数据应用层；三类服务对象包括：云南省生态环境厅、昆明市生态环境局和昆明市城管局。数据采集对象为昆明市现有的五家垃圾焚烧厂运行工况数据和污染物排放数据，该平台与工厂的数据接口层包括：

（1）DCS/PLC 系统接口；

（2）SIS/MIS 管理系统接口；

（3）CEMS 和其他在线数据接口；

（4）地磅和各类计量数据接口；

（5）视频监控接口；

（6）页面集成接口；

（7）WEBSERVICE 接口；

（8）数据库接口。

传输系统包含两部分：各工段工况在线参数与前端工况数据采集平台间数据传输交换系统；前端工况数据采集平台与监控中心间数据传输交换。

工况在线参数与前端工况数据采集平台间数据传输交换系统：因各厂采用系统不同，要统一到一个开发平台下，实现不同系统与采集平台间的数据传输与交换。

（二）功能设计及运用

本系统采集昆明市范围内的5家垃圾焚烧发电厂生产运行工况数据和污染物排放数据，建立基础信息监管平台，实现了以下功能：

（1）测量、计量等参数的在线监测；

（2）依照要求对数据进行整理或运算；

（3）监测参数实时变化，跟踪生产过程，以正确反映工况；

（4）采集数据就地存储；

（5）实时趋势图线显示；

（6）历史记录查询；

（7）系统方便扩展；

（8）系统的自动启动和自动恢复功能；

（9）数据失调预警等。

（三）主要采集数据及计算标准

1.焚烧厂运入物流量

通过每座垃圾焚烧厂进厂垃圾、煤、柴油、石灰、活性炭的过磅量数据，形成入厂物流月报、季报、年报（半年报）等报表。

2.焚烧厂运出物流量

通过每座垃圾焚烧厂出厂炉渣（或炉渣制品）、飞灰（或固化飞灰）的过磅量数据，形成出厂物流月报、季报、年报（半年报）等报表。

3.渗滤液处理站主要运行指标

通过每座垃圾焚烧厂渗滤液处理站进水量、处理后出水量、浓缩液产生量数据，形成渗滤液处理站进水、出水、浓缩数据的月报、季报、年报（半年报）等报表。

4.焚烧炉运行时间

通过焚烧炉引风机状态参数（运行状态），统计每台焚烧炉的运行时间（包括：小时/每月、小时/每季度、小时/每半年、小时/每年），并在此基础上统计每座焚烧厂年运行时间≥8000小时的焚烧炉数量。

5.焚烧炉启停次数

通过焚烧炉引风机状态参数（停止和运行），统计每台焚烧炉的启停次数（包括：次/每月、次/每季度、次/每半年、次/每年）。

6.生产线垃圾焚烧量

通过每台焚烧炉运行时的入炉垃圾量数据，统计每台焚烧炉每天、每月、每季度、每半年、每年的垃圾焚烧量。

7.焚烧厂垃圾焚烧量

通过每座垃圾焚烧厂每台焚烧炉运行时的入炉垃圾量数据，统计得出每座垃圾焚烧厂每天、每月、每季度、每半年、每年的垃圾焚烧量。

8.焚烧炉出口烟气氧含量低于6 %的时间百分比

通过焚烧炉出口烟气中的氧含量数据和焚烧炉运行时间数据，统计出每台焚烧炉运行时出炉烟气中氧含量低6 %的时间长度，从而得出每台焚烧炉运行时，出炉烟气中氧含量低于6%的时间百分比（包括：每月、每季度、每半年、每年的统计值）。

9.焚烧炉出口烟气一氧化碳浓度大于150mg/Nm3的时间百分比

通过焚烧炉出口烟气中一氧化碳浓度数据和焚烧炉运行时间数据，统计出每台焚烧炉运行时，出炉烟气中一氧化碳浓度大于150mg/Nm3的时间长度，从而得出每台焚烧炉运行时，出炉烟气中一氧化碳浓度大于150mg/Nm3的时间百分比（包括：每月、每季度、每半年、每年的统计值）。

10.活性炭使用量小于考核值的时间百分比

通过每条生产线运行时活性炭喷射量和入炉垃圾量数据，统计出每条生产线活性炭喷射量小于0.6kg/t入炉垃圾（流化床生产线）或小于0.4kg/t入炉垃圾（炉排炉生产线）的时间长度，从而得出每台生产线运行时，活性炭喷射量小于0.6kg/t入炉垃圾（流化床生产线）和小于0.4kg/t入炉垃圾（炉排炉生产线）的时间百分比（包括：每月、每季度、每半年、每年）。

11.助燃燃料消耗量

通过每条生产线运行时的加煤量（或喷油量）和入炉垃圾量数据，统计出每条生产线运行时的助燃燃料消耗量（换算为吨煤/吨垃圾或吨柴油/吨垃圾）。流化床生产线助燃燃料为煤，炉排炉生产线助燃燃料为柴油 。

12.炉膛温度低于850℃的时间百分比

通过炉膛温度数据和焚烧炉运行时间数据，统计出每台焚烧炉运行时炉膛温度低于850℃的时间长度，从而得出每台焚烧炉运行时炉膛温度低于850℃的时间百分比（包括每月、每季度、每半年、每年）。

13.烟气停留时间小于2s的时间百分比

通过炉膛温度和炉膛压力数据，计算出炉膛内烟气停留时间：

式中：s — 炉膛内烟气停留时间（s）；

l — 炉膛下测温断面至上测温断面的距离，每台炉为固定值（m）；(www.xing528.com)

v — 炉膛内烟气流速（m/s）；

式中：Q — 炉膛烟气流量（m3/s）；

M — 炉膛测温断面的面积，每台炉为固定值（m2）；

式中：Q1 — 焚烧炉一次风量（m3/s），可取一次风机的最大风量（固定值）；

Q2 — 焚烧炉二次风量（m3/s），可取二次风机的最大风量（固定值）；

P —炉膛烟气压力（测定值）；

P1— 焚烧炉一次风压，可根据各厂生产实际，确定为一个固定值；

P2— 焚烧炉二次风压，可根据各厂生产实际，确定为一个固定值；

T — 炉膛烟气温度（测定值）；

T1—焚烧炉一次风温度，可根据各厂生产实际，确定为一个固定值；

T2—焚烧炉二次风温度，可根据各厂生产实际，确定为一个固定值。

通过以上计算，统计出每台焚烧炉运行时炉膛内烟气停留时间小于2s的时间长度，从而得出每台焚烧炉运行时炉膛内烟气停留时间小于2s的时间百分比（包括每月、每季度、每半年、每年）。

14.垃圾焚烧炉正常工况率

统计每台焚烧炉正常工况（炉膛温度＞850℃、焚烧炉出口烟气中氧含量为6%～10%、一氧化碳浓度小于150mg/Nm3）下的运行时间与该焚烧炉总运行时间的百分比。

15.垃圾焚烧发电厂正常工况率

在垃圾焚烧炉正常工况率统计数据基础上，统计每座垃圾焚烧发电厂正常工况率，对流化床焚烧厂，正常工况率应大于90%，对炉排炉焚烧厂，正常工况率应大于95%。

（四）核心功能的运用

本系统本身具备的核心的功能包括报表统计、在线监控、实时预警、用户管理、日志管理、巡检计等，其中在线监控、报表统计、历史数据查询、巡检与故障处置、实时预警等功能对城管局监督企业运营状况，掌握垃圾进厂量都非常有价值，首次实现了城管局对各个垃圾焚烧厂业务的实时在线监管。

1.在线数据实时监测

系统通过前端数据采集站的设备与标准协议将各垃圾焚烧发电厂底端数据源数据传输到服务器，服务器再由WEB服务进行数据整合，将数据分为两部分展示，第一部分为组态画面，展示实时的前端数据情况，可通过画面直观地了解各垃圾焚烧发电厂生产与排放改实时状况。第二部分为历史数据存储与展示，通过数据库与算法将采集的数据进行存储整合，以报表、条形统计图、扇形统计图、线性统计图等方式进行数据利用和呈现。

图50　应用案例

2020年5月，云南省环保厅官网上昆明垃圾焚烧厂工况数据公示页面上显示部分厂区数据出现异常。省环保厅第一时间通知昆明市环境保护局对外合作中心，世行云南项目办协调城管局和运维单位召开线上会议，多方协调联动积极响应并处理问题，由运维单位协调相关单位（移动专线运营商、前期通信建设承包单位、数据采集承包单位等），共同恢复了数据的正常公示。

2.数据异常报警

在组态画面实时监测功能端，系统具备数据异常报警功能，当实时采集的现场各类数据达到或超过系统设计的阈值时，画面上将会出现红色闪烁预警提示，提醒监察者现场生产数据存在异常情况，各项异常数据的告警信息也将同步记录存储到服务器中，供以后的追溯与分析。

生产工况参数监测与预警系统主要是针对从前端收集到的数据进行即时显示，并且根据对不同的工况参数设置报警阈值，以明显的告警方式（如改变相关报警记录的颜色、记录闪烁等）对相关工况情况进行报警，以警示相关工况状态不符合相关标准要求，可能会由于燃烧不完全等情况造成排放超标。

工况数据监控与预警的目的是通过对各垃圾焚烧发电厂生产过程合规性的监控来控制末端排放的合规。

生产工况参数监测与预警系统主要建设如下内容：

·系统管理：主要用于设置系统中的基础参数；

·工况参数报警阈值设置：对需要监测的工况数据进行阈值设置，阈值设置可分为只设置下限值、只设置上限值和设置上下限值三种类型，系统将根据设置的阈值对相关工况参数进行监测并报警；

·系统用户及权限设置：设置可登录系统的用户信息，并设置相关用户的权限（可操作的功能，可见的工况参数，可访问的前端发电厂）；

·大屏显示设置：设置可在大屏中显示的内容及格式，由于大屏的显示比例、显示尺寸、显示精度及显示色饱和度等与计算机屏幕存在着很大差异，其显示内容与计算机屏幕的显示内容也存在着不同，通过此项设置，可设置大屏中显示的内容及布局；

·短信定制：定制需要发送短信的用户及内容（如生产状况变化情况、某个工况参数发生异常等）；

·异常日志管理：对相关的工况参数异常情况进行查询和跟踪，以保证相应工况参数异常能够得到充分的跟踪和监测；

·工况参数监测：工况参数监测主要通过制作与各垃圾焚烧发电厂总控制室类似的工况监控界面，显示不同的工况参数，当工况参数值达到监测阈值时，相关的工况参数将会以不同的形式（如加亮相关参数、闪烁等），并且，根据相关的工况数据切换不同的监管界面（如在各垃圾焚烧发电厂之间进行切换、突出显示特定的工况情况等）；

·短信提醒：在相关工况参数异常或生产变化（如焚烧炉炉膛温度长时间低于850℃、焚烧炉开停机等）时，以短信方式发送相关信息至系统管理中所设置的人员的移动电话上。

图51　昆明市西山生活垃圾焚烧发电厂1#焚烧炉

3.历史数据多维度报表展示与查询

本系统所采集的数据中，与城管局日常监管工作关联性较强的主要有：垃圾运入量、垃圾焚烧量、烟气排放情况、炉温情况、渗滤液处理情况等，共计14张报表。以上数据均可以以汇总图表的方式直观地呈现。

图52　空港垃圾焚烧厂渗滤液处理站主要运行指标日数据报表

图53　空港垃圾焚烧厂渗滤液处理站主要运行指标日数据报表

图54　西山垃圾焚烧厂垃圾量日统计

图55　西山垃圾焚烧厂日数据报表

4.巡检与故障处置

每月的全面示范性运营维护巡检工作，都是通过该App平台开展执行，巡检结果每月通过系统平台导出电子版，巡检过程中产生的异常问题通过报修功能进行处理与记录，形成电子档案记录并提交给城管局进行归档，便于后期数据追溯和运用。