烟气环保岛智能节能提效系统及应用

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摘要：本文所述基于烟气环保岛智能节能提效系统在湄洲湾电厂的超低排放应用实践，利用电厂运行系统的大量数据，通过人工智能技术进行处理分析，使多系统数据能够进行整合处理，避免了各系统数据孤岛造成的物耗增加与能源浪费。烟气环保岛智能节能提效系统在电厂的成功应用，不仅提高了电厂的管理水平，而且为烟气环保岛设备最优运行提供了策略指导，达到节能降耗的作用。

关键词：环保岛；节能提效系统；智能；数据应用

为了有效遏制日渐严重的大气污染趋势，国家出台了能源转型、去产能、污染物控制等系列政策。火电厂作为大气污染物最重要的排放源，其污染物排放问题被各界持续关注。2014年，国家推行电力行业超低排放政策，时至今日，电厂的超低排放改造工作已近尾声。然而在新时代下电厂面临着新的问题，即在污染物排放量得到控制的同时做到节能降耗值。由于国内电厂对粉尘、SOx和NOx的单一治理，忽略了系统之间的联动性，“环保岛”系统应运而生。环保岛的优势，其一可以实现对除尘、SOx、NO2各设备的协同控制；其二可以实现数据共享；其三能够严格控制污染物的排放，系统性能最优，实现各设备的能耗与物耗降低。目前，对电厂烟气的协同处理主要有3种“环保岛”技术，主要体现在以某一设备为主体，其它设备协同组成的烟气处理系统。本文所述烟气“环保岛”技术是以节能提效为前提，利用大数据、物联网和人工智能技术，将不同子岛搭建起来的处理系统，为烟气控制提供综合管理平台。

1烟气环保岛智能节能提效系统

1.1系统功能

烟气环保岛智能节能提效系统是基于各子岛搭建起来的协同控制系统，能够对环保岛数据、锅炉相关数据和排放数据进行分析管理。根据客户需求并结合电厂实际情况，定制相应的控制策略，使环保岛运行在最佳状态，并建立环保岛全流程生命周期管理。系统采用人工智能分析技术，以大数据为驱动，整合专家经验和智慧，为电厂环保设备的运行提供指导，建议和控制方案。

1.2系统特色

（1）环保设备节能降耗。系统在同时保证环保岛排放达标和各子岛系统正常可控运行的前提下，根据多污染物协同治理理念，合理调整各子岛设备工作状态以控制出口烟气污染物浓度，降低环保岛系统能耗。（2）提高管理水平。系统有针对性地提出协同减排节能提效解决方案，提高环保设备运行稳定性，科学指导设备维护及备件更换，实现污染排放管控的集成化、稳定化、智能化，同时也提高电厂的整体设备管理水平。

2案例分析

2.1国投云顶湄洲湾电厂简介

国投云顶湄洲湾电厂位于福建省莆田市忠门半岛西南岸，是福建省大型中外合资火力发电企业。湄洲湾电厂二期拥有2台1000MW高效超超临界燃煤发电机组，是福建省“十二五”能源重大项目，采用EPC（设计、采购、施工）总承包建设模式。烟气环保岛智能节能提效系统应用是以二期2台1000MW机组环保岛设备为研究对象。

2.2湄洲湾电厂系统现状

湄洲湾电厂现有数据采集系统主要包含厂级DCS分散控制系统、辅控DCS分散控制系统。这两部分的数据由电厂系统的SIS厂级实时监控信息系统PI实时数据库进行数据采集和管理。PI实时数据库是以采集频率为秒一级的采集密度高达万点的带时间标签的实时及历史数据库。环保岛设备的执行部分和数据采集部分主要由静电除尘器的IPC上位机、湿式电除尘器IPC上位机和DCS分散控制系统组成。其中脱硫、脱硝部分的控制纳入机组DCS，在机组DCS的LCD操作员站上完成系统的监控。公用部分的控制纳入辅助车间控制系统DCS监控。除尘单元部分则由龙净环保的IPC上位机进行独立控制。

2.3系统应用开发

为了实现烟气环保岛智能节能提效系统在湄洲湾电厂的应用，现场实施部署了一套基于SIS的数据采集系统。用于数据存储、清洗和分析建模。模型构建完成后，基于实时数据，开发了一套节能提效系统。系统不仅提供实时监测环保岛关键设备指标，还通过模型提供实时控制策略，指导现场运维人员。系统首页如下图1所示。系统展示了整个环保岛当前的设备重要参数、各种指标参数、系统能耗，以及优化方案。中间部分展示的整个环保岛的3D模拟图，点击相应的位置可进入对应设备系统的参数展示。其中除尘策略指导的系统界面如图2所示。除尘策略指导界面提供了当前实时工况下，环保岛除尘设备的高压、低压设备的控制策略。湄洲湾电厂脱硝主要采用选择性催化还原SCR技术，因而其策略指导页面主要提供了最优的喷氨量。湄洲湾电厂脱硫主要是湿法脱硫，因而其策略指导页面主要提供了脱除SO2所需的浆液量。

2.4系统应用成效

目前湄洲湾电厂节能减排技术应用情况,主要采用优化机组运行方式、合理配煤掺烧等技术手段。以脱硝设备经济效益分析为例，湄洲湾电厂3#机组脱硝设备NOX设定值设定在40mg/Nm3或者50mg/Nm3的条件下，NOX排放趋于平稳，通过PID+人工的方式下的喷氨量同模型在相同工况下给出的最优的喷氨量进行分析对比如图3所示。系统通过对3#脱硝设备建模分析，当出口NOX设定值在40的时候，优化喷氨的数值为137L/h，优化喷氨百分比为9.962%。平均一台机组每小时可节约尿素14kg/h，一台机组有效运行时间按5000h，按尿素出厂价1900元/t计算，预计每年一台机组的脱硝设备可节省约13.3万元。两台机组合计26.6万元。

3结语

烟气环保岛智能节能提效系统上线以来，基于系统的可视化功能，实时展现设备的运行状态，为操作人员提供很好地判断条件。通过人工智能机器学习技术，为操作人员提供同种工况情况下操作人员的最优操作记录，截止目前为止，粉尘、NOX、SO2的自然小时均值排放指标，粉尘自然小时排放指标，逐步趋于平稳，且不断靠近目标设定值，既满足了国家的环保要求，同时实现设备运行的效益最大化，并在不断往更节能方向发展。烟气环保岛智能节能提效系统通过将大数据、物联网、云计算等技术与烟气环保岛相结合，将发电行业在保持超低排放的基础上，实现节能降耗，顺应时展的趋势。通过智能监控环保指标排放，既满足国家排放要求，又承担了社会责任。通过优化运行，实现节能降耗，在工业制造业内具有较大的推广价值。

参考文献：

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作者：陈卫勇 林伟锋 陈晓雷 罗晖 吴长生 黄建伟 单位：国投云顶湄洲湾电力有限公司