大数据及其在燃煤电厂烟气除尘中的应用初探

张君毅，刘含笑，郭 滢

(1.国神集团花园电厂，新疆 哈密 839000；2.浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

大数据及其在燃煤电厂烟气除尘中的应用初探

张君毅1，刘含笑2，郭 滢2

(1.国神集团花园电厂，新疆 哈密 839000；2.浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

本文对大数据技术进行简单阐述，并初步探讨其在燃煤电厂烟尘治理方面的应用前景，旨在为后续研究提供借鉴。

大数据；燃煤电厂；电除尘器；袋式除尘器；电袋复合除尘器

近年来，随着互联网技术的迅猛发展，“大数据时代”、“金融时代”、“物联网时代”等热词频频出现，但主要还是应用于金融等商业领域，并逐渐扩展至医疗、交通、能源等技术领域[1-5]，尤其今年来在智能电网等方面的应用取得了可喜的成绩[6]。

大数据技术在燃煤电厂除尘领域的应用尚未见报道，本文对大数据技术进行简单阐述，并初步探讨其在燃煤电厂烟尘治理方面的应用前景，旨在为后续研究提供借鉴。

1 “大数据”分析和挖掘技术

大数据指超过传统数据库系统处理能力的数据，可以概括为4个V： 数据量大(Volume)、速度快(Velocity)、类型多(Variety)、价值密度低(Veracity)。大数据分析是指对规模巨大的数据进行分析，在研究大量的数据的过程中寻找模式、相关性和其他有用的信息。大数据分析的理论核心就是数据挖掘。数据挖掘技术是指从数据库的巨量数据中提取出未知的、潜在的、有用的信息的过程。大数据挖掘技术涉及的领域较广，包括数据库技术、统计学、可视化、高性能计算、人工智能、机器学习等，如图1所示。

图1 大数据挖掘技术涉及的领域

大数据挖掘一般可以分成以下几个步骤：

(1)定义问题和主题；

(2)数据预处理；

(3)建立挖掘模型；

(4)用测试集对挖掘模型评估；

(5)挖掘模型应用。

大数据挖掘采用的优化方法如图2所示，涉及人工神经网络、决策树、遗传算法、关联分析、聚类分析等。

图2 大数据挖掘技术的优化方法

2 燃煤电厂除尘技术

燃煤电厂烟气除尘技术主要包括电除技术、电袋复合除尘技术和袋式除尘技术三种。

2.1 电除尘技术

电除尘技术是在高压电场内，使悬浮于含尘气体中的粉尘受到气体电离的作用而荷电，荷电颗粒在电场力的作用下，向极性相反的电极运动，并吸附在电极上，通过振打、冲刷等使其从电极表面脱落，同时在重力的作用下落入灰斗，实现除尘的全过程。依据电极表面灰的清除是否用水，分为干式电除尘和湿式电除尘。干式电除尘常被称作电除尘，包括低温、低低温、旋转电极等电除尘技术；湿式电除尘常被称作湿电，有金属极板、导电玻璃钢和柔性极板三种型式。为电除尘器供电的电源主要有工频电源、高频电源、三相电源、和脉冲电源等。

低温(或称常规)电除尘技术具有除尘效率高、适用范围广、运行费用较低、使用维护方便、无二次污染等优点，但其除尘效率受粉尘成分、粒径、比电阻等影响较大，且占地面积也较大。常规电除尘技术适用于粉尘比电阻在104～1011Ω·cm范围内的除尘，适用于新建和技改机组，可在范围很宽的温度、压力和粉尘负荷条件下应用。电除尘器的性能要求如表1所示。

表1 电除尘器的性能要求

常规电除尘技术存在高比电阻粉尘引起的反电晕、振打引起的二次扬尘及微细粉尘荷电不充分等导致除尘效率下降的问题。

2.2 袋式除尘技术

袋式除尘技术是利用纤维织物的拦截、惯性、扩散、重力、静电等协同作用对含尘气体进行过滤的技术。袋式除尘是一个过滤与清灰交替进行的非稳态过程。当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，烟尘被阻留，使气体得到净化，随着过滤的进行，阻力不断上升，需进行清灰再生。袋式除尘器按清灰方式分为：脉冲喷吹类袋式除尘器、反吹风类袋式除尘器及机械振打类袋式除尘器，电厂主要应用脉冲清灰类袋式除尘器，又可细分为固定行喷吹和旋转喷吹脉冲袋式除尘器。

袋式除尘技术适用工况条件范围广，具有较为稳定的低排放、占地面积小、控制系统简单等特点。袋式除尘技术适用于温度和水分不高且波动不大的原料系统、烧结机尾、整粒和成品系统尘源点烟气的净化；不适用于温度高、湿度大、含有腐蚀性气体的烧结机头烟气。袋式除尘器的性能要求如表2所示。

表2 袋式除尘器的性能要求

袋式除尘技术存在的主要问题为滤袋的使用状况对除尘器的性能及经济性影响较大，年运行费用一般高于电除尘器和电袋复合除尘器。

2.3 电袋复合除尘技术

电袋复合除尘技术是电除尘技术与袋式除尘技术有机结合的一种复合除尘技术，利用前级电场收集大部分粉尘，同时使粉尘荷电，利用后级滤袋区过滤拦截剩余的粉尘，实现烟气净化。未被前级电区捕集的荷电粉尘，由于电荷作用使细微颗粒极化或凝并成粗颗粒，同时由于同性电荷的排斥作用，到达滤袋表面堆积的粉尘层排列有序、结构疏松，呈棉絮状，粉尘层阻力低，容易清灰剥离，因而产生了荷电粉尘增强过滤性能的效应，降低运行阻力，延长滤袋寿命。电袋复合除尘器按照结构型式可分为一体式电袋复合除尘器、分体式电袋复合除尘器和嵌入式电袋复合除尘器。其中一体式电袋复合除尘器技术最为成熟，应用最为广泛。

电袋复合除尘技术除尘性能不受烟灰特性等因素的影响，捕集细颗粒物(PM2.5)效率高，相同工况及运行条件下，运行阻力明显低于纯袋式除尘器；降低滤袋破损率，延长滤袋使用寿命；运行稳定、能耗低，操作便捷、维护方便。电袋复合除尘器性能要求如表3所示。

表3 电袋复合除尘器的性能要求

3 大数据在电除尘中的应用构想

图3 模式构想

电除尘器是燃煤电厂烟尘治理的主流技术，目前市场占比约70%，本文以电除尘器为例，探讨大数据技术的应用构想。

电除尘器对煤种较为敏感，为探究电除尘器对不同煤种的适应边界及能效限值，可考虑采用大数据及数据挖掘技术，构想如图3所示。首先收集煤种及飞灰成分数据、表观驱进速度等选型数据、现场实测及在线监测数据等，基于调研数据构建数据库，并采用数据挖掘技术，对电除尘性能的主要影响因素进行分析，如工况条件(包括煤的灰分硫分、飞灰比电阻、飞灰粒径、飞灰成分、烟气温度、烟气SO3含量等)、技术状况(包括极配型式、振打形式、气流均布性、清灰方式等)和运行条件(包括二次电压、二次电流、清灰周期等)，深度挖掘规律，知道电除尘器的精准选型设计，并在后续工程应用中不断验证。

4 结语

在精准知道电除尘选型的同时，可考虑对现有的控制系统进行改进优化，实现运行参数及出口烟尘浓度等数据在线监测的同时，将其远程实时传输到总站，对所有电除尘器的使用情况进行实时在线监测，以长期积累电除尘器的连续运行数据。并根据数据反馈及分析，发展电除尘器的故障诊断及预测技术。

[1] 李国杰，程学旗．大数据研究：未来科技及经济社会发展的重大战略领域—大数据的研究现状与科学思考[J]．中国科学院院刊，2012，27(6)：647-657．

[2] 赵国栋，易欢欢，糜万军，等．大数据时代的历史机遇[M]．北京：清华大学出版社，2013．

[3] 张 磊. 大规模互联网图像检索与模式挖掘[J]. 中国科学: 信息科学,2013,43: 1641-1653.

[4] 李学龙，龚海刚. 大数据系统综述[J].中国科学: 信息科学,2015,45: 1-44.

[5] 何 清，庄福振，曾 立. 等.PDMiner: 基于云计算的并行分布式数据挖掘工具平台[J]. 中国科学: 信息科学,2014,44: 871-885.

[6] 张东霞，苗 新，刘丽平.智能电网大数据技术发展研究[J].中国电机工程学报，2015,35(1)：2-12.

(本文文献格式：张君毅，刘含笑，郭 滢.大数据及其在燃煤电厂烟气除尘中的应用初探[J].山东化工,2017,46(11):190-191,195.)

Big Data and Its Application of Dust Removal in Coal-fired Power Plant

ZhangJunyi1，LiuHanxiao2，GuoYing2

(1.Guoshen Garden Power Plant Co., Ltd.,Hami 839000,China; 2.Feida Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Zhuji 311800,China)

In this paper，the technology of data,and discusses its application prospect in coal soot governance,aimed to providing reference for subsequent research.

big data;coal-fired power plant;ESP;FF; EF

2017-04-11

张君毅(1985—)，男，山东泰安人，国神哈密花园电厂生技部热工专业高级主管，一直从事电厂热控专业的技术及管理工作；通讯作者：刘含笑(1987—)，男，山东潍坊人，硕士，主要从事燃煤电站PM2.5捕集增效与优化技术研发工作。

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1008-021X(2017)11-0190-02