智慧環保
——燃煤煙氣治理必由之路

文_林冰 福建龍凈環保股份有限公司

為應對日益嚴重的大氣霧霾污染，電力行業自2014年以來全面推行超低排放，即燃煤電廠污染排放同時滿足：煙塵＜5mg/Nm3，二氧化硫 ＜35mg/Nm3，氮氧化物 ＜50mg/Nm3。當前電廠煙氣凈化設備運行主要依據運營人員的經驗進行調節控制，除塵、脫硫、脫硝設備的運行彼此獨立，無法統一調整匹配。當燃用煤種、機組負荷發生變化時，各種設備所受影響程度不同且交互影響，不僅造成能源、物耗的浪費，也加大了實現超低排放治理的難度。

目前，節能減排是電力行業關注的重點。燃煤電廠環保設備在運行過程中的能耗和物耗也應同樣受到關注。因此，在保證顆粒物、二氧化硫、氮氧化物超低排放的前提下，根據系統工況的變化，相應調整脫硝系統、干式電除塵系統、低低溫/LGGH系統、脫硫系統、濕式電除塵系統、輸灰除渣系統及風機系統等設備的工作策略，各子單元運行相互匹配，形成煙氣凈化環保島對多種污染物的協同綜合治理，在滿足排放要求的同時降低能耗和物耗，提高設備運行可靠性和協同治理，是值得重視的工作。

福建龍凈環保股份有限公司（簡稱“龍凈環保”）是中國環保產業的領軍企業，為全球最大的大氣環保裝備制造企業，四十余年來專業致力于大氣污染控制領域環保產品的研發、設計、制造、安裝、調試、運營，先后引進美國、德國、日本、澳大利亞等國家最先進的除塵、脫硫、物料輸送等煙氣治理技術。經過消化吸收再創新和自主研發，形成除塵、脫硫、脫硝、物料輸送、電控裝置等五大系列產品。公司成功開發具有自主知識產權的多項煙氣凈化新技術，在眾多燃煤電廠成功投運，實現燃煤電站污染“超低排放”。

基于對煙氣在環保島各單元協同脫除的深刻認識及工程運維的豐富經驗和專家團隊，龍凈環保在國內率先提出并承接首個“煙氣環保島”項目，將煙氣凈化設備作為一個整體系統來看待，依托物聯網把之前彼此孤立的煙氣凈化設備聯系在一起，通過高速云計算和智能數據模型對收集的海量數據進行深入分析，通過分析系統煙氣量、煙氣系統含水量、煙氣溫度等因子進而關聯環保島設備運行之間的規律，定制協同控制策略，實現環保島系統的集中控制和最優化運行。

1 智慧環保島構成

為了實現以信息化推動現代化，以數字為驅動的先進管理模式，龍凈環保在現有煙氣治理經驗的基礎上推出了智慧環保島，增加了數據采集、數據傳輸云存儲、在線監測、最優運行模型、預警預測和智能反控。

智慧環保島大數據不僅源于企業內部信息系統的核心業務數據，還包括分布于全國各地的環保島設備的運行數據，以及影響設備作業的氣象數據、影響企業生產成本的環境政策法規數據等。鑒于數據量巨大、來源分散、格式多樣、且內在關聯性復雜等特點，智慧環保島平臺大致分為四個層次：

1.1 數據采集與預處理

通過SIS（電廠廠級信息系統）、IPC（智能除塵控制系統）、額外添加傳感器以及移動互聯網等方式獲得各種類型的海量數據，并完成對已接收數據的辨析、抽取、清洗等操作。 建立涵蓋整個煙氣環保島設備及關聯設備的綜合數據體系。

1.2 數據存儲與管理

用存儲器把采集到的數據存儲起來，建立相應的數據庫進行管理和調用，主要解決大數據可存儲可處理及有效傳輸等關鍵問題。數據的存儲和傳輸具有時效性，需要實時或者近實時的數據。歷史數據作為查詢。

1.3 數據分析與挖掘

大數據的最核心技術，采用多指標綜合分析、故障診斷分析、規則和關聯分析等數據挖掘分析手段研究多維度設備運行參數，分析設備運行規律和參數關聯關系，與專家知識庫中的煙氣凈化設備機理模型進行比對修正，建立煙氣環保島設備最優運行優化模型、設備異常識別及故障診斷的知識庫評估模型，進行煙氣環保島節能研究和設備劣化趨勢預測，形成運維調度決策指揮和整個環保島設備運行狀態的大腦中樞。

1.4 數據展現與應用

將隱藏于海量數據中的信息挖掘出來，建立基于在線數據的統一圖形化數據展示平臺，通過環保島優化策略，對各環保島控制系統進行自動化控制，形成環保島設備間協調和數據信息的分析、共享與仿真，從而提高各個領域的運行效率。

2 智能環保島應用展望

智慧環保島的應用之一即實時在線監測。監管部門通過全流程布置工控數采儀，再運用物聯網技術將實時數據傳輸至監控中心，對環境污染企業實現全方位實時監測，因此，智慧環保島的實時在線監測已無技術難度。而要實現智慧環保島最重要的是數據，真實準確的數據。近年來全球物聯網技術的高速發展，設備物聯網已經成為了工業大數據新的、增長較快的來源。通過設備聯網，可以實時自動采集生產設備與交付設備的狀態及工況數據。一方面，生產設備聯網數據能為智能工廠生產調度、質量控制和績效管理提供數據依據；另一方面，在裝備的使用過程中通過傳感器采集的規模化時間序列數據，包括設備的狀態參數、工況負載與作業環境等信息，這些數據不僅可以幫企業提高設備的運行效率，還可以拓展新的制造服務。

在智慧環保島大數據中，如何從數據發現價值、挖掘價值將是大數據應用的核心關鍵。只有不停地使用數據，挖掘數據背后的關系和價值，才能如滾雪球般，使得數據之間的相互關系更豐富更完善。在當今以數據為戰略資產的時代，掌握了數據就意味著擁有了核心競爭力。為了確保智慧環保島大數據的高附加值應用，龍凈環保主要以“節能降耗”、“設備運行穩定性”、“設備預警預測”、“最優運行”為場景主線，展開深入研究，挖掘數據價值。

在智慧環保島智能學習階段，系統性調整各凈化設備運行參數，并實時采集相應排放指標和能耗物耗指標，提出優化運行策略，根據專家評判對優化方案進行篩選。以此為依據，在未來相似場景中即可采用相同策略，并根據結果進行漸進優化策略調整。由此周而復始，利用數據不斷輸入，不斷優化學習，不斷提升智慧環保島的整體性能。在模型學習階段中主要是通過人工調節并驗證的，當模型足夠成熟時，可以采用自動控制的方式。面向環保島全島，在控制層形成協同控制體系，包括：控制、通訊、采集硬件；控制軟件、通訊軟件。形成置于脫硝、電除塵、脫硫、濕式電除塵設備群頂層的，自動化協調控制系統。該系統的核心功能是協調控制環保島子系統，確保各個子系統間的功能協調，共同完成鍋爐煙氣處理流程安全、優化運行。建立廠級統一的，面向環保島全系統的信息化集成系統。將環保島的數據進行統一的、標準化的處理，保證數據唯一性和可用性，并作為其他廠內應用系統及未來新建應用系統獲得生產數據及指標的統一入口。打破主機系統管理和環保系統管理之間的界限，建立環保島體系，實現煙氣全流程、全狀態、全工況管理。輔助生產人員統一管理，指導技術人員運行優化。

智慧環保島優化運行總結為五個全面：全面采集，對環保島設備及關聯設備的全面采集；全面處理，對實時數據、歷史數據、文本數據和異常數據、應用數據等全面處理；全面告警，對環保島各設備及排放指標全面監視和告警；全面應用，建立高級應用模塊，深入挖掘數據價值；全面優化，利用數據將整個環保島運行狀態全面記錄并優化，建立最優運行模型，結合企業內部信息系統高價值核心業務數據，建立“用數據說話”的基礎，提高管理水平。

3 結束語

隨著云計算、大數據、物聯網和移動互聯等技術日趨成熟，它們與煙氣治理環保島的結合有助于提升電力環保整體運維和管理水平，通過人工智能系統指導環保島優化運行，在滿足污染物超低排放的同時實現能耗、物耗最低，是智慧電廠的重要組成部分，體現綠色環保理念。新一代信息技術和傳統環保行業的融合，將顛覆傳統企業的生產、銷售和服務模式，為企業引入“互聯網+”基因，建立“煙氣環保島節能提效”平臺將更好地發揮龍凈環保的優勢，進而在海量設備運行數據的收集與存儲、數據云計算、數據挖掘分析、數據可視化展示、設備遠程智能運維和信息安全等領域形成一批具有自主知識產權核心技術，開創全國煙氣治理業務新模式。