脱硫运行优化系统在大龙电厂的应用

贵州乌江水电开发有限责任公司大龙分公司 赵志忠 赵伟 吴炳坤 张真龙

贵州乌江水电开发有限责任公司大龙分公司2 号发电机组在原有脱硫系统的基础上新增了一套脱硫运行优化系统，系统主要有运行优化、绩效管理与节能分析、主要系统实时监测、核心参数监管、运行助手、系统管理等功能，系统投入后可提升脱硫系统运行安全性和智能化水平，降低系统能耗，提高员工的操作水平和工作效率。

石灰石石膏法脱硫工艺是目前燃煤电厂脱硫系统采用的主流工艺，具有技术成熟、脱硫效率高、脱硫反应速率高等优点，可以适应不用煤种。但是，随着环保政策的越来越严格和双碳政策的提出，当前传统的脱硫环保系统已经不能满足企业的运行需求，如何在现有脱硫系统的基础上通过技术升级，来满足越来越严苛的环保要求，同时还能充分挖掘脱硫系统的降本空间，成为各电厂管理者不得不思考的一个问题。

1 大龙电厂脱硫系统简介

贵州乌江水电开发有限责任公司大龙分公司装机容量为2×300MW 亚临界燃煤机组，锅炉为东锅制造的亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧、自然循环煤粉汽包锅炉，全钢架悬吊结构。炉后尾部布置2台三分仓容克空气预热器。

大龙公司脱硫系统与主机同时设计、同时施工、同时投产。采用“石灰石—石膏”湿法烟气脱硫工艺，采用Marsulex 公司喷淋塔技术，按照一炉一塔配置，吸收塔设置4 层喷淋层，设置增压风机、GGH、制浆系统、脱水系统、共用系统、废水处理系统。2011 年进行脱硫系统增容改造，设计燃煤硫份4.0%时，脱硫效率不小于95%；当校核煤质硫份达到4.5%时，脱硫效率不小于96.7%，入口烟气量按1178035Nm/h(标态、湿基)进行设计，保证出口SO浓度不高于400mg/m。改造后吸收塔设置6 层喷淋层，取消了GGH，同期开展烟囱旁路封堵及烟囱防腐改造。2018 年8 月、2019 年1 月，完成超低排放改造，增加二级串联吸收塔和湿式电除尘。设计燃煤硫份4.5%，脱硫效率不小于99.71%。改造后各项污染物排放指标为：氮氧化物不高于50mg/Nm，烟尘不高于10mg/Nm，二氧化硫不高于35mg/Nm，脱硫效率不小于99.71%。

2 大龙电厂脱硫运行优化系统简介

为了顺应智慧电厂发展趋势，优化大龙电厂脱硫系统控制，满足脱硫系统安全、环保、节能的要求，在现行2号机组脱硫系统的基础上增加一套脱硫运行优化系统，新上优化系统主要包括优化软件平台及软件运行所需的数据库服务器、计算服务器、Web 服务器等硬件设施。

脱硫运行优化系统按照“全面规划，系统设计，思想先进，技术规范”的原则进行总体设计。实现环保数据规范统一化的管理，通过实时与关联监控，系统性把握环保运行状况；对异常或设备状态情况进行实时监督与预警，实现设备的全周期生命管理；通过大数据挖掘方法，发现系统消耗最低、最环保的运行方式，并融合现场各个专业专家的宝贵运行经验，对运行进行预警与指导；根据最佳运行工况对运行指标进行考核，鼓励运行人员在实际操作中，不断对标和优化运行。实现管理的闭环，实现精益管理的目的。

运行人员可以实时监控并优化运行工况，动态掌控重要设备的状态，提高日常工作效率，提供绩效管理工具，激励员工进取，从安全生产、节能降耗、提高信息获取的便利性，便于远程监督管理。

3 脱硫运行优化系统功能组成

脱硫运行优化系统通过边缘部署数据挖掘技术，在现场侧采集脱硫控制系统生产数据，建立脱硫优化模型，对生产数据深度分析后，给出最优化关键参数推荐值，指导相关操作人员及时进行相应调整。

系统主要由首页、节能降耗推优模块、绩效管理与节能分析模块、主要系统实时监测功能、智能核心参数监管分析管理模块、运行助手、系统管理等七大功能模块组成。

3.1 系统首页

系统首页主要为管理者和运行人员提供全面的系统运行信息，并且根据管理人员和操作人员的关注点不同，展示不用的环保、安全、经济等系统信息

管理人员首页主要包含环保排放数据、运行告警信息、设备告警信息、经济统计数据、节能优化数据等不同模块的汇总信息，主要包括各污染物小时均值展示与报警、超标次数及达标率统计；运行参数异常报警信息；设备故障报警、设备故障统计；当年经济收支统计、各年月收支对比数据；各机组节能优化数据等。

运行人员的首页信息重点关注机组运行相关信息，环保排放数据主要包括各污染物小时均值展示与报警、超标次数及达标率统计；运行告警信息主要包括运行参数异常报警信息；设备告警信息主要是设备故障报警；经济统计数据主要包括石灰石、电能、水的月耗量统计及各机组节能优化数据；此外运行人员首页中 还包括运行、检修定期工作列表、需进行切换备用设备的定期工作和检修定期工作提醒。

3.2 节能降耗推优模块

节能降耗推优模块主要是由运行优化指导与系统能耗评价两部分内容组成,在满足超低排放标准的基本要求，保障设备健康运行的前提下，将物料、用电量的消耗降到最低，最大程度的降低环保运行成本，同时将对人的依赖降到最低，将运行数据转化成运行经验并持续优化，为环保设施的安全、经济运行提供实时有效的优化指导。

运行优化指导对不同工况、不同入口SO浓度下的浆液循环泵组合、PH 值、系统阻力、脱硫塔液位等进行分析，并给出最优参数范围和设备最优组合运行方式。对不同工况、不同入口SO浓度下的浆泵组合与PH 值进行分析，并通过趋线图展示从而寻找最优运行方式；通过大数据挖掘方式，挖掘历史相同工况下的最优运行方式进行指导；通过神经网络预测等算法总结优化运行规律，指导不同工况下的优化运行，如图1 所示。

图1 运行优化指导示例Fig.1 Example run optimization guidance

系统能耗评价对系统运行优化前后各个主要维度产生的效益进行客观的、实时的分析当前工况与同工况最优值对标分析，计算当前工况的节能空间。班组之间与能耗最低班组之间进行操作对标，通过层层剖析，精准分析影响环保收益的所有因素及影响比例。在系统界面内可以选择时间段进行查询综合指标排名情况，以趋势图的形式展示能耗物耗情况；可以选择单个运行参数展示其得分趋势图；分别以单位发电量消耗为基准和以单位脱除量消耗为基准计算综合单耗；济指标排名列表中的信息包括班组，发电量，水、电、石灰石的总耗量、单耗、单价、总价，综合单耗等。

3.3 绩效管理与节能分析模块

绩效管理与节能分析模块主要包含绩效考核管理和设备节能分析两部分内容，旨在根据工况寻优结果，对现场运行情况进行绩效管理，功能实用性超过传统的指标考核，鼓励运行人员在实际操作中，不断对标和优化运行。实现管理的闭环，实现精益管理的目的。

绩效管理包括指标管理和绩效分析。指标管理主要展示班组运行指标和环保指标的实时得分情况，可以按照机组、专业、班组、分别展示各重点运行参数的数值和得分。绩效分析主要展示绩效评比结果，可以选择时间段进行查询经济指标排名情况，以趋势图的形式分别显示综合单耗、电单耗、石灰石单耗、水单耗，单耗的计算方式分两种，分别是以单位发电量消耗为基准和以单位脱除量消耗为基准。经济指标排名列表中的信息包括班组，发电量，水、电、石灰石的总耗量、单耗、单价、总价，综合单耗等。绩效考核可以运行班组为考核对象，也可以运行人员为考核对象，将各项指标结果落实到个人，进行个人运行水平评比。

3.4 主要系统实时监测

系统实时监测模块主要是根据现场实际情况定制相应的生产监控画面，系统实时监测模块主要分为全流程实时监测、吸收塔系统、将液制备及供浆系统、烟道系统、氧化风系统、石膏脱水系统（真空皮带机）等几大主要系统。实现环保设备运行全流程与过程数据的实时监控，并实现趋势图的实时统计与历史查询，当数据超限或异常时，系统会给出显著颜色进行警示性告警，并对告警信息进行统计，便于管理人员监督管理。

3.5 核心参数监管分析管理模块

核心参数监管分析管理模块汇集环保运行核心参数异常报警信息，主要包括报警处理流程进行闭环管理，报警信息的查询和统计，以及报警参数的页面配置。

核心参数监管流程主要是汇总当前运行状态下，所有未处理的运行参数异常报警情况。参数流程包括待响应、待处理、待评价、已评价四个流程，待响应报警信息，登记当前时刻报警信息，格式按照报警点位号、报警描述、报警数值、开始时间，系统（按知识库录入原因）自动推荐报警可能原因；操作人员在系统内执行响应后，报警信息进入待处理流程；相应故障或报警消除后该条报警信息进入待评价流程，对该条预警的处理进行总结评价，评价完成后进入已评价流程，则该条预警信息处理完成。

报警配置主要是对所有需要关注的测点进行报警相关信息进行配置，设置上下限及报警原因等。配置内容包括测点ID、测点描述、页面报警限值、连续超限时长、报警原因编辑、报警推送管理等信息，也可以根据给定的格式批量导入报警测点配置信息。

3.6 运行助手

运行助手模块是将脱硫系统的重要设备启停操作方法及相关注意事项融入到运行优化系统中，把运行规程软件化，在线提示运行人员设备和系统的操作步骤，减少运行人员尤其是新员工的操作失误，如图2 所示。

图2 运行助手示意Fig.2 Schematic diagram of running assistant

3.7 系统管理

系统管理模块提供对系统用户、权限以及应用菜单的管理功能，包括基本信息管理、用户管理、菜单管理、角色管理、权限管理、用户组管理、部门管理、职位管理、密码管理、班值管理等。

4 结论

大龙电厂在原有脱硫系统的基础上，通过软件升级，部署新的脱硫运行优化系统，可以实现运行优化、绩效管理与节能分析、主要系统实时监测、核心参数监管、运行助手、系统管理等功能，从根本上解决原系统存在的一些弊端，提高操作人员和管理人员的工作效率，减少不必要的能源消耗和设备故障导致的停机损失。随着脱硫系统的运行，一些新的问题也会逐渐暴露出来，脱硫优化系统必须跟随这些暴露的问题逐渐升级，才能更好的为电厂服务。

引用

[1] 胡蕊.燃煤电厂湿法脱硫塔能效评价研究[D].济南:山东大学, 2020.

[2] 杨忠凯,王敬臣,武宁,等.燃煤烟气脱硫技术综述[J].河南化工, 2019,36(3):3-6.

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[4] 张军.超低排放的湿法高效脱硫协同除尘的机理及模型研究[D].杭州:浙江大学,2018.