脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)在大龍電廠的應(yīng)用

貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司大龍分公司 趙志忠 趙偉 吳炳坤 張真龍

貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司大龍分公司2 號(hào)發(fā)電機(jī)組在原有脫硫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增了一套脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，系統(tǒng)主要有運(yùn)行優(yōu)化、績(jī)效管理與節(jié)能分析、主要系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、核心參數(shù)監(jiān)管、運(yùn)行助手、系統(tǒng)管理等功能，系統(tǒng)投入后可提升脫硫系統(tǒng)運(yùn)行安全性和智能化水平，降低系統(tǒng)能耗，提高員工的操作水平和工作效率。

石灰石石膏法脫硫工藝是目前燃煤電廠脫硫系統(tǒng)采用的主流工藝，具有技術(shù)成熟、脫硫效率高、脫硫反應(yīng)速率高等優(yōu)點(diǎn)，可以適應(yīng)不用煤種。但是，隨著環(huán)保政策的越來(lái)越嚴(yán)格和雙碳政策的提出，當(dāng)前傳統(tǒng)的脫硫環(huán)保系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足企業(yè)的運(yùn)行需求，如何在現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過(guò)技術(shù)升級(jí)，來(lái)滿足越來(lái)越嚴(yán)苛的環(huán)保要求，同時(shí)還能充分挖掘脫硫系統(tǒng)的降本空間，成為各電廠管理者不得不思考的一個(gè)問(wèn)題。

1 大龍電廠脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司大龍分公司裝機(jī)容量為2×300MW 亞臨界燃煤機(jī)組，鍋爐為東鍋制造的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒、自然循環(huán)煤粉汽包鍋爐，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。爐后尾部布置2臺(tái)三分倉(cāng)容克空氣預(yù)熱器。

大龍公司脫硫系統(tǒng)與主機(jī)同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)。采用“石灰石—石膏”濕法煙氣脫硫工藝，采用Marsulex 公司噴淋塔技術(shù)，按照一爐一塔配置，吸收塔設(shè)置4 層噴淋層，設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)、GGH、制漿系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、共用系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)。2011 年進(jìn)行脫硫系統(tǒng)增容改造，設(shè)計(jì)燃煤硫份4.0%時(shí)，脫硫效率不小于95%；當(dāng)校核煤質(zhì)硫份達(dá)到4.5%時(shí)，脫硫效率不小于96.7%，入口煙氣量按1178035Nm/h(標(biāo)態(tài)、濕基)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證出口SO濃度不高于400mg/m。改造后吸收塔設(shè)置6 層噴淋層，取消了GGH，同期開展煙囪旁路封堵及煙囪防腐改造。2018 年8 月、2019 年1 月，完成超低排放改造，增加二級(jí)串聯(lián)吸收塔和濕式電除塵。設(shè)計(jì)燃煤硫份4.5%，脫硫效率不小于99.71%。改造后各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)為：氮氧化物不高于50mg/Nm，煙塵不高于10mg/Nm，二氧化硫不高于35mg/Nm，脫硫效率不小于99.71%。

2 大龍電廠脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

為了順應(yīng)智慧電廠發(fā)展趨勢(shì)，優(yōu)化大龍電廠脫硫系統(tǒng)控制，滿足脫硫系統(tǒng)安全、環(huán)保、節(jié)能的要求，在現(xiàn)行2號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，新上優(yōu)化系統(tǒng)主要包括優(yōu)化軟件平臺(tái)及軟件運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器、Web 服務(wù)器等硬件設(shè)施。

脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)按照“全面規(guī)劃，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，思想先進(jìn)，技術(shù)規(guī)范”的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)規(guī)范統(tǒng)一化的管理，通過(guò)實(shí)時(shí)與關(guān)聯(lián)監(jiān)控，系統(tǒng)性把握環(huán)保運(yùn)行狀況；對(duì)異常或設(shè)備狀態(tài)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與預(yù)警，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全周期生命管理；通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘方法，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)消耗最低、最環(huán)保的運(yùn)行方式，并融合現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)專業(yè)專家的寶貴運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)運(yùn)行進(jìn)行預(yù)警與指導(dǎo)；根據(jù)最佳運(yùn)行工況對(duì)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行考核，鼓勵(lì)運(yùn)行人員在實(shí)際操作中，不斷對(duì)標(biāo)和優(yōu)化運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)管理的閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)精益管理的目的。

運(yùn)行人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控并優(yōu)化運(yùn)行工況，動(dòng)態(tài)掌控重要設(shè)備的狀態(tài)，提高日常工作效率，提供績(jī)效管理工具，激勵(lì)員工進(jìn)取，從安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高信息獲取的便利性，便于遠(yuǎn)程監(jiān)督管理。

3 脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)功能組成

脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)邊緣部署數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)采集脫硫控制系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立脫硫優(yōu)化模型，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)深度分析后，給出最優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)推薦值，指導(dǎo)相關(guān)操作人員及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

系統(tǒng)主要由首頁(yè)、節(jié)能降耗推優(yōu)模塊、績(jī)效管理與節(jié)能分析模塊、主要系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、智能核心參數(shù)監(jiān)管分析管理模塊、運(yùn)行助手、系統(tǒng)管理等七大功能模塊組成。

3.1 系統(tǒng)首頁(yè)

系統(tǒng)首頁(yè)主要為管理者和運(yùn)行人員提供全面的系統(tǒng)運(yùn)行信息，并且根據(jù)管理人員和操作人員的關(guān)注點(diǎn)不同，展示不用的環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)信息

管理人員首頁(yè)主要包含環(huán)保排放數(shù)據(jù)、運(yùn)行告警信息、設(shè)備告警信息、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)等不同模塊的匯總信息，主要包括各污染物小時(shí)均值展示與報(bào)警、超標(biāo)次數(shù)及達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)；運(yùn)行參數(shù)異常報(bào)警信息；設(shè)備故障報(bào)警、設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)；當(dāng)年經(jīng)濟(jì)收支統(tǒng)計(jì)、各年月收支對(duì)比數(shù)據(jù)；各機(jī)組節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)等。

運(yùn)行人員的首頁(yè)信息重點(diǎn)關(guān)注機(jī)組運(yùn)行相關(guān)信息，環(huán)保排放數(shù)據(jù)主要包括各污染物小時(shí)均值展示與報(bào)警、超標(biāo)次數(shù)及達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)；運(yùn)行告警信息主要包括運(yùn)行參數(shù)異常報(bào)警信息；設(shè)備告警信息主要是設(shè)備故障報(bào)警；經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要包括石灰石、電能、水的月耗量統(tǒng)計(jì)及各機(jī)組節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)；此外運(yùn)行人員首頁(yè)中 還包括運(yùn)行、檢修定期工作列表、需進(jìn)行切換備用設(shè)備的定期工作和檢修定期工作提醒。

3.2 節(jié)能降耗推優(yōu)模塊

節(jié)能降耗推優(yōu)模塊主要是由運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)與系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)兩部分內(nèi)容組成,在滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，保障設(shè)備健康運(yùn)行的前提下，將物料、用電量的消耗降到最低，最大程度的降低環(huán)保運(yùn)行成本，同時(shí)將對(duì)人的依賴降到最低，將運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并持續(xù)優(yōu)化，為環(huán)保設(shè)施的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供實(shí)時(shí)有效的優(yōu)化指導(dǎo)。

運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)對(duì)不同工況、不同入口SO濃度下的漿液循環(huán)泵組合、PH 值、系統(tǒng)阻力、脫硫塔液位等進(jìn)行分析，并給出最優(yōu)參數(shù)范圍和設(shè)備最優(yōu)組合運(yùn)行方式。對(duì)不同工況、不同入口SO濃度下的漿泵組合與PH 值進(jìn)行分析，并通過(guò)趨線圖展示從而尋找最優(yōu)運(yùn)行方式；通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘方式，挖掘歷史相同工況下的最優(yōu)運(yùn)行方式進(jìn)行指導(dǎo)；通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)等算法總結(jié)優(yōu)化運(yùn)行規(guī)律，指導(dǎo)不同工況下的優(yōu)化運(yùn)行，如圖1 所示。

圖1 運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)示例Fig.1 Example run optimization guidance

系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化前后各個(gè)主要維度產(chǎn)生的效益進(jìn)行客觀的、實(shí)時(shí)的分析當(dāng)前工況與同工況最優(yōu)值對(duì)標(biāo)分析，計(jì)算當(dāng)前工況的節(jié)能空間。班組之間與能耗最低班組之間進(jìn)行操作對(duì)標(biāo)，通過(guò)層層剖析，精準(zhǔn)分析影響環(huán)保收益的所有因素及影響比例。在系統(tǒng)界面內(nèi)可以選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢綜合指標(biāo)排名情況，以趨勢(shì)圖的形式展示能耗物耗情況；可以選擇單個(gè)運(yùn)行參數(shù)展示其得分趨勢(shì)圖；分別以單位發(fā)電量消耗為基準(zhǔn)和以單位脫除量消耗為基準(zhǔn)計(jì)算綜合單耗；濟(jì)指標(biāo)排名列表中的信息包括班組，發(fā)電量，水、電、石灰石的總耗量、單耗、單價(jià)、總價(jià)，綜合單耗等。

3.3 績(jī)效管理與節(jié)能分析模塊

績(jī)效管理與節(jié)能分析模塊主要包含績(jī)效考核管理和設(shè)備節(jié)能分析兩部分內(nèi)容，旨在根據(jù)工況尋優(yōu)結(jié)果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行績(jī)效管理，功能實(shí)用性超過(guò)傳統(tǒng)的指標(biāo)考核，鼓勵(lì)運(yùn)行人員在實(shí)際操作中，不斷對(duì)標(biāo)和優(yōu)化運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)管理的閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)精益管理的目的。

績(jī)效管理包括指標(biāo)管理和績(jī)效分析。指標(biāo)管理主要展示班組運(yùn)行指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)的實(shí)時(shí)得分情況，可以按照機(jī)組、專業(yè)、班組、分別展示各重點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值和得分。績(jī)效分析主要展示績(jī)效評(píng)比結(jié)果，可以選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢經(jīng)濟(jì)指標(biāo)排名情況，以趨勢(shì)圖的形式分別顯示綜合單耗、電單耗、石灰石單耗、水單耗，單耗的計(jì)算方式分兩種，分別是以單位發(fā)電量消耗為基準(zhǔn)和以單位脫除量消耗為基準(zhǔn)。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)排名列表中的信息包括班組，發(fā)電量，水、電、石灰石的總耗量、單耗、單價(jià)、總價(jià)，綜合單耗等。績(jī)效考核可以運(yùn)行班組為考核對(duì)象，也可以運(yùn)行人員為考核對(duì)象，將各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果落實(shí)到個(gè)人，進(jìn)行個(gè)人運(yùn)行水平評(píng)比。

3.4 主要系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況定制相應(yīng)的生產(chǎn)監(jiān)控畫面，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊主要分為全流程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、吸收塔系統(tǒng)、將液制備及供漿系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)、氧化風(fēng)系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)（真空皮帶機(jī)）等幾大主要系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)環(huán)保設(shè)備運(yùn)行全流程與過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)圖的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)與歷史查詢，當(dāng)數(shù)據(jù)超限或異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出顯著顏色進(jìn)行警示性告警，并對(duì)告警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，便于管理人員監(jiān)督管理。

3.5 核心參數(shù)監(jiān)管分析管理模塊

核心參數(shù)監(jiān)管分析管理模塊匯集環(huán)保運(yùn)行核心參數(shù)異常報(bào)警信息，主要包括報(bào)警處理流程進(jìn)行閉環(huán)管理，報(bào)警信息的查詢和統(tǒng)計(jì)，以及報(bào)警參數(shù)的頁(yè)面配置。

核心參數(shù)監(jiān)管流程主要是匯總當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下，所有未處理的運(yùn)行參數(shù)異常報(bào)警情況。參數(shù)流程包括待響應(yīng)、待處理、待評(píng)價(jià)、已評(píng)價(jià)四個(gè)流程，待響應(yīng)報(bào)警信息，登記當(dāng)前時(shí)刻報(bào)警信息，格式按照?qǐng)?bào)警點(diǎn)位號(hào)、報(bào)警描述、報(bào)警數(shù)值、開始時(shí)間，系統(tǒng)（按知識(shí)庫(kù)錄入原因）自動(dòng)推薦報(bào)警可能原因；操作人員在系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行響應(yīng)后，報(bào)警信息進(jìn)入待處理流程；相應(yīng)故障或報(bào)警消除后該條報(bào)警信息進(jìn)入待評(píng)價(jià)流程，對(duì)該條預(yù)警的處理進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)完成后進(jìn)入已評(píng)價(jià)流程，則該條預(yù)警信息處理完成。

報(bào)警配置主要是對(duì)所有需要關(guān)注的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警相關(guān)信息進(jìn)行配置，設(shè)置上下限及報(bào)警原因等。配置內(nèi)容包括測(cè)點(diǎn)ID、測(cè)點(diǎn)描述、頁(yè)面報(bào)警限值、連續(xù)超限時(shí)長(zhǎng)、報(bào)警原因編輯、報(bào)警推送管理等信息，也可以根據(jù)給定的格式批量導(dǎo)入報(bào)警測(cè)點(diǎn)配置信息。

3.6 運(yùn)行助手

運(yùn)行助手模塊是將脫硫系統(tǒng)的重要設(shè)備啟停操作方法及相關(guān)注意事項(xiàng)融入到運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)中，把運(yùn)行規(guī)程軟件化，在線提示運(yùn)行人員設(shè)備和系統(tǒng)的操作步驟，減少運(yùn)行人員尤其是新員工的操作失誤，如圖2 所示。

圖2 運(yùn)行助手示意Fig.2 Schematic diagram of running assistant

3.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊提供對(duì)系統(tǒng)用戶、權(quán)限以及應(yīng)用菜單的管理功能，包括基本信息管理、用戶管理、菜單管理、角色管理、權(quán)限管理、用戶組管理、部門管理、職位管理、密碼管理、班值管理等。

4 結(jié)論

大龍電廠在原有脫硫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)軟件升級(jí)，部署新的脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行優(yōu)化、績(jī)效管理與節(jié)能分析、主要系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、核心參數(shù)監(jiān)管、運(yùn)行助手、系統(tǒng)管理等功能，從根本上解決原系統(tǒng)存在的一些弊端，提高操作人員和管理人員的工作效率，減少不必要的能源消耗和設(shè)備故障導(dǎo)致的停機(jī)損失。隨著脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，一些新的問(wèn)題也會(huì)逐漸暴露出來(lái)，脫硫優(yōu)化系統(tǒng)必須跟隨這些暴露的問(wèn)題逐漸升級(jí)，才能更好的為電廠服務(wù)。

引用

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