火电厂脱硫系统智能优化管理分析

火电厂脱硫系统智能优化管理分析

韦安超

华电章丘发电有限公司 山东省 250200

摘要：本文对脱硫系统智能优化的有效措施进行分析，包括运行成本、指标分析与智能管理等方面，并通过案例分析的方式，针对工况管理、脱硫工况优化方式加以阐述，提出科学可行的优化指导措施。根据优化结果可知：研究时段内该指标排放浓度为26.5mg/nm3，与国家规定的浓度低于35mg/nm3相符合，说明脱硫智能优化管理效果可观。

关键词：火电厂；脱硫系统；智能管理

引言：在经济飞速发展之下，人类对能源需求也随之增加。火电厂在生产电能的同时，向大气中排放大量污染物，导致雾霾、酸雨等异常天气多发，不但使自然环境受到破坏，还有损人们身心健康。对此，应将信息技术引入其中，构建智能化脱硫系统，使火电厂脱硫效率得到显著提升，取得更加理想的节能减排效果。

1脱硫系统智能优化措施

1.1运行成本

将湿法脱硫系统作为研究对象，在成本效益思想引导下，针对该系统运行特点提取重要指标，制定系统评价方案。在成本投入方面，以电能消耗为主，物料方面主要为脱硫剂与水。此外，电厂还应结合二氧化硫排放情况，向环保部门缴纳一定的税额。电厂在脱硫之后获取满足环保要求的洁净烟气，避免因超额排放遭受罚款，还可享受脱硫电价进行效益补贴。在系统运行中，脱硫石膏作为主要内容之一，可采用化学反应与质量平衡的方式计算出来。为实现成本效益统一，将各项指标由数据整合、实时计算等方式获取相关费用，然后获取系统经济成本，将其作为指标评价的有利依据^[1]。

1.2指标分析

在脱硫系统中，指标计算与分析是智能管理的重要依据。该系统的综合成本可用公式表示为：

式中，A1代表系统电能成本；A2代表的是脱硫剂采购成本；A3代表的是水量消耗成本；A4代表的是环保税缴纳额度；A5代表的是副产物收益，上述指标单位均为元/h。

1.2.1电能消耗成本

该成本与电价和总电量相关，公式为：A1＝P1× 。式中，P1代表的是实时电价，单位为元/（kW·h）；U代表的是设备运行状态下的电压值，单位为V；I代表的设备电流值，单位为A； 代表的是功率因数[2]。

1.2.2脱硫剂成本

该成本与脱硫总量和试剂单价相关，由化学平衡式来决定，并可将反应效率、试剂纯度等因素体现出来，公式可表示为：A2＝P2（Q-J）M·G。式中，P2代表的是试剂价格，单位为元/t，通常采用石灰石，每吨的价格在40—80元之间；Q代表的是入口烟气中二氧化硫的浓度；J代表的是出口烟气中二氧化硫的浓度，二者单位均为mg/m3。M代表的是脱硫反应裕度系数，取值范围为1.0—1.05之间；G代表的是试剂纯度，单位为%。

1.2.3水能消耗成本

该成本与工艺水、设备冲洗用水量等因素相关，可利用测量仪表进行测量，也可通过脱硫前后烟气湿度值对比的方式估算，公式为：

A3＝P3×M（V2-V1）

式中，P3代表的是工艺水价格，单位为元/t；V1代表的是进口烟气湿度；V2代表的是出口烟气湿度，二者单位均为%；M代表的是烟气量，单位为km3/h。

1.3智能管理

在同一数据平台中，可将工况评价、智能选取、动态跟踪等功能结合起来，构建智能优化模块，实现该系统的智能化管理。首先，根据该图可知，通过接口与输入平台将现场数据、管理信息等输入平台之中，将其处理后获得所需的二次数据，在此基础上创建数据平台。其次，借助该平台从以往数据中将不同类型工况下的历史数据，形成脱硫数据库，通过该模块获得不同工况的评价指标。同时，动态模块实施在线脱硫系统运行，调用评价模块对当前工况进行测评，探究与实时工况最为接近的最佳工况，将其作为实施运行的参考，使历史数据库得以完善。

2脱硫系统智能优化管理的案例

2.1工况管理

该项管理的主要依据有两种，一是机组负荷，另一个是脱硫系统入口二氧化硫的质量浓度。同时，还要保障关键耗电设备没有被切换，各项参数未出现明显波动。根据历史工况对机组特定时段内的数据信息进行扫描，便可获取大量脱硫工况。首日筛选的负荷为258MW，入口质量浓度为2476mg/m3，属于低成本工况，在浆液循环浆液泵运行中，采取一级与二级塔循环的方式开展。在第五日时进入低成本工况状态，负荷为315MW，入口烟气浓度为2359mg/m3。

2.2脱硫工况优化

针对系统运行成本分析可知，以往系统运行总成本包括电能消耗与脱硫剂两种，每小时的均价为2000元左右，在1452—2539元/h之间。其中，电费占比为80%，与研究文献基本相同；脱硫试剂费用为16%左右，剩余为水费和环保费用。在多种工况下，系统总成本波动较大，与系统运行模式影响较大。由此可见，该成本为脱硫优化节能的有效措施。在工况相同情况下，运行指标的技术方案有所不同，例如，在300MW机组负荷中，以低成本工况的方式运行，为后续工况开展提供解决，取得更加理想的节能效果。随着运行数据不断增加，脱硫系统负荷也会随之提高，节能效果将达到极限。当该系统运行方式最佳时，成本也达到最低，此时便没有优化潜力。对于大多数工况来说，成本差每小时超过100元，可见当前系统运行还具有一定潜力[3]。

2.3优化指导

针对超低排放系统来说，不同时段的脱硫工况指标有所区别。在工况相同情况下，运行指标的技术方案有所不同，尤其是经济指标。以260MW机组负荷为例，在脱硫之前，二氧化硫的浓度在2400mg/m3左右，循环浆液泵中一级与二级相比成本超过445元/h。虽然采用三个循环浆液泵，但一级的耗电量始终超过二级，当两塔以组合形式运行时，可选择耗电量较低的方式，便可实现同步排放。在脱硫管理中，吸收塔的PH值也会受到影响。当负荷值在300MW左右时，脱硫前的工况为1900mg/m3，循环浆液泵以多种组合的方式运行，系统分摊也一致，但因PH值不同导致成本差异发生改变。究其原因，该项指标对石膏氧化、石英石溶解、洁净等具有一定影响，可通过调节该项数值的方式，挖掘出系统更多的潜能。在系统运行中，如若过多追求脱硫效果，则会导致脱硫成本飞速提升。当负荷达到300MW时，入口位置的二氧化硫浓度将达到3200mg/m3，脱硫成本每小时超过300元，此种通过提高脱硫成本降低污染排放的方式，边际效益处于弱势。在历史数据库中探寻经济性最强的工况，便可获得负荷一致情况下的最佳工况，对系统运行提供实时指导作用，使脱硫成本得以降低。

2.4优化效果分析

采用上述方式对脱硫系统进行智能管理后，脱硫效果得到显著提升，主要从脱硫率指标中体现出来，该项数值可根据脱硫塔出入口中的含硫量进行计算。针对某一时段进行现场检测，脱硫计算公式为：

Q＝ ×100%

式中，Q代表的是脱硫率；T代表的是脱硫前二氧化硫含量；H代表脱硫后含量；将该时刻的数值代入公式中，即T取值为1956.7，H取值为26.5，则最终脱硫率为98.64%。根据国家相关规定，二氧化硫排放浓度应低于35mg/nm3，而此时该指标排放浓度为26.5mg/nm3，且脱硫效率为98.64%，能够与脱硫要求充分符合。

结论：综上所述，本文通过案例分析的方式，以脱硫改造项目为依托，通过烟气脱硫的方式进行分析，结合施工脱硫的工艺特点，对脱硫系统工艺方案进行优化控制。在参考国内外文献的基础上，提出工况管理、脱硫工况优化方式。根据优化结果可知：在研究时段内该指标排放浓度为26.5mg/nm3，与国家规定的浓度低于35mg/nm3相符合，可见脱硫智能优化管理十分高效。力求通过本文研究，为后续工况开展提供解决，取得更加理想的节能效果。

参考文献：

[1]罗睿,吴涛,吴智群,等.火电厂脱硫系统智能优化管理研究[J].热力发电,2019,048(009):71-76.

[2]郝竹筠,王彦,吴春华.火电厂湿法脱硫设备优化计算及运行维护管理信息系统研究与应用[J].吉林电力,2019(06):9-11.

[3]陶明,岳佳全,王琰科.火电厂脱硫系统防火安全管理工作分析[J].电力安全技术,2018,020(002):7-10.