CN112926826A - 一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，包括：读取在线监控系统的各项数据并进行判断与修正；筛选反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的运行参数；将上述筛选参数分类为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标四个二级指标类别；设置二级指标参数影响算子与影响算子权变指数的评价指数，通过实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；通过趋势推演、反算等方法，根据评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放；将实时评价指数在可视化系统上进行展示和/或预警、报警、提示报警原因，进行除尘系统的运行检修和排放监管。

Description

一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统
技术领域
本发明属于钢铁行业烟粉尘排放监测技术领域，特别涉及一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统。
背景技术
作为粗钢生产大国，钢铁企业烟气排放监管一直是我国重中之重。钢铁行业烟气超低排放的实行对钢铁企业的烟气除尘系统提出了更高的要求，烟气除尘系统的稳定运行在保证钢铁企业环保达标中的作用也日益凸显。
目前大部分钢铁企业烟气除尘在线监控系统仅针对烟囱排放，缺少对除尘设施运行状态的监控和管理，部分企业存在偷排现象。监控系统仅有简单的报警功能，信息化程度低，未实现远程自动控制，人员无法离岗操作，无法对具体设备、具体故障做出有效判断，进而无法指导维修工作，报警后还需点检人员去故障现场进行确认，造成了处理时间的极大浪费。同时除尘系统运行不稳定，波动大，短时存在超标排放现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法及系统。
为达到上述目的，第一方面，本发明采用以下技术方案：
一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，包括以下步骤：
S1：读取在线监控系统的各项数据，并对数据进行判断与修正；
S2：结合钢铁企业烟气除尘系统的运行特性及烟粉尘排放指标，筛选反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的运行参数；
S3：将步骤S2中筛选参数分类为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标四个二级指标类别；
S4：设置二级指标参数影响算子与影响算子权变指数的评价指数，通过实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；
S5：通过趋势推演、反算方法，根据评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放；
S6：将实时评价指数在可视化系统上进行展示和/或预警、报警、提示报警原因，进行除尘系统的运行检修和排放监管。
进一步地，所述步骤S3中，强制指标包含：颗粒物排放质量浓度、SO2排放质量浓度、NOX排放质量浓度、除尘器前烟道旁路挡板门开度；运行指标包含：CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气流量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速、除尘主抽风机的进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流；维检指标包含：除尘器本体维检记录、除尘风机电机的设备维检记录、电气仪表维检记录、在线监测设备维检记录；参考指标包含：生产工艺运行负荷率、生产工艺生产利用系数、相关配套除尘净化系统运行情况，相关配套除尘净化系统运行情况包括脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况。
进一步地，所述步骤S4中，根据分类模块的二级指标类别及参数性质，分别设置强制指标内各参数的强制达标值、运行指标内各参数的最优常态值、维检指标内的维检周期和参考指标内各参数的参考值以及各二级指标参数的影响算子，计算结果用于二级指标的指数计算，根据二级指标参数影响算子设置二级指标参数影响算子的权变指数，根据二级指标权变指数的计算方法，建立评价模块。
进一步地，所述步骤S4中，在设定了强制指标的强制达标值、运行指标的最优常态值、维检指标的维检记录周期和参考指标的比对值后，制定如下二级指标内各参数的影响算子计算方法：
①强制指标中各参数的影响算子q(x)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000021
式中，x为颗粒物、SO2、NOX排放质量浓度，以及除尘器前烟道旁路挡板门开度的在线监测值，σ为国家或地方排放标准、技术规范中规定的颗粒物、SO2和NOX排放质量浓度限值，以及旁路挡板门开度要求值；
②运行指标中各参数的影响算子y(a)分为以下两种：
(1)除尘器进口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速的影响算子y(a)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000022
式中，a为除尘器进口烟气流量、主抽风机电流及其转速的在线监测值，θ为除尘系统烟气流量设计值、除尘主抽风机在设计风量及风压下的稳定电流值及额定转速，η为生产工艺运行负荷率；
(2)CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流的影响算子y(a)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000031
式中，a为CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机进口风门开度、除尘器前后压差、电除尘器各电场的电源电压和电流的在线监测值，θ为以上参数的最优常态值；
③维检指标中各参数w(mj)的分析按下式计算：
w(mj)＝mj(w(mj-1)+mj)
其中，
Figure BDA0002908702720000032
式中，j为维检记录周期计数，mj为第j个维检记录周期的设备维检情况，w(m0)＝0；当设备故障报警时记录不合格，并与运行实际情况比对；
④参考指标中参数的影响算子c(η,l)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000033
式中，η为生产工艺运行负荷率，l为生产工艺生产利用系数，Ti为相关配套除尘净化系统运行情况，相关配套除尘净化系统运行情况包括脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况。
进一步地，所述步骤S4中，设定二级指标影响因子的权变系数以及权变指数计算方法如下：
①强制指标的权变指数Q按下式计算：
Figure BDA0002908702720000034
式中，qi(xi)为强制指标中第i个参数的影响因子计算值；
②运行指标的权变指数Y按下式计算：
Figure BDA0002908702720000035
式中，yi(ai)为运行指标中第i个参数的影响因子计算值，ψi为各影响因子的权变系数，计算方法如下：
Figure BDA0002908702720000041
③维检指标的权变指数W按下式计算：
Figure BDA0002908702720000042
式中，wi(mi,j)为维检指标中第i个参数在第j个维检记录周期的影响因子计算值；
④参考指标的权变指数C按下式计算：
Figure BDA0002908702720000043
式中，ci(η,l)为在生产工艺负荷率η和生产工艺生产利用系数l下的相关配套除尘净化系统运行情况的影响因子计算值。
当C>1时，进行报警显示，对相关维检人员进行预警提示。
进一步地，所述步骤S4中总体评估模型中钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数计算方法如下：
Z＝Q×W+Y
式中，Z为钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数；
钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法为：
当Z的浮点前数值＝0时，评价为排放超标，进行报警显示；
当Z的浮点前数值＝1时，评价为排放达标，进行合格显示；
当Z的浮点前数值1<Z<5时，评价为维检记录不完善，进行警告显示；
当Z的浮点前数值>5时，评价为维检记录不合格，进行报警显示；
当Z的浮点后数值<0.1时，评价为运行稳定，进行合格显示；
当Z的浮点后数值0.1<Z<0.2时，评价为运行不稳定，进行警告显示；
当Z的浮点后数值0.2<Z<0.99时，评价为运行存在问题，进行报警显示。
进一步地，所述步骤S1中，读取在线监控系统的各项数据，进一步包括：基于钢铁企业现有的信息化网络资源，包括工艺信号、物流过程、烟气参数、除尘设备运行DCS数据和烟粉尘排放浓度，通过硬接线方式从监控生产设施和除尘设施的电气仪器仪表端直接采集数据或通过与企业的中控系统或DCS/数据采集传输仪连接获取监控生产设施和除尘设施的运行数据和电气参数。
进一步地，所述步骤S1中，对数据进行判断与修正进一步包括：在末端监控数据有效性判别的基础上，将所发现的逻辑不一致数据予以标识，确定数据逻辑不一致源于末端监控设备时，利用过程监控数据进行反推得出理论排污数据，对无效数据进行较为精准的修正，确保采集的数据合格后再进行评价指数的计算。
进一步地，所述步骤S6中，进一步包括：对评价指数实时计算结果进行修饰处理，并进行可视化展示；在评价指数出现预警、报警状态时，根据可视化系统的响应结果对影响评价指数的一个或多个参数进行展示输出，以提醒维检人员进行巡查检修。
为达到上述目的，第二方面，本发明还采用以下技术方案：
一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价系统，包括数据采集模块、筛选模块、分类模块、评价模块、预测模块、显示模块，其中：
数据采集模块读取在线监控系统的各项数据，并对数据进行判断与修正；
筛选模块结合钢铁企业烟气除尘系统的运行特性及烟粉尘排放指标，筛选反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的运行参数；
分类模块将筛选参数分类为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标四个二级指标类别；
评价模块设置二级指标参数影响算子与影响算子权变指数的评价指数，通过实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；
预测模块通过趋势推演、反算方法，根据评价模块的评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放；
显示模块将实时评价指数在可视化系统上进行展示和/或预警、报警、提示报警原因，进行除尘系统的运行检修和排放监管。
进一步地，所述评价模块根据分类模块的二级指标类别及参数性质，分别设置强制指标内各参数的强制达标值、运行指标内各参数的最优常态值、维检指标内的维检周期和参考指标内各参数的参考值以及各二级指标参数的影响算子，计算结果用于二级指标的指数计算。
进一步地，所述评价模块还包括设置二级指标参数影响算子的权变系数，根据二级指标权变指数的计算方法，建立评价模块。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明在现有末端排放监测系统基础上，充分利用企业现有CEMS、DCS及生产和物流信息，不仅对钢铁企业烟气除尘系统末端排放进行监控，也对钢铁企业烟气除尘系统运行状态进行监控，实现双在线监控。
(2)本发明方法从运维检修方面出发，通过对钢铁企业烟气除尘系统运行状态评价指数Z的实时评估分析，克服了现有钢铁企业烟气除尘在线监控系统关注的重点仅仅是末端排放是否达标，而缺少对除尘系统的运行稳定性的评价。本发明通过数值统计分析的手段，提供了除尘系统运行不良时，设备发生的主次要问题，供维检工作人员参考比对，提高了检修效率。
(3)本发明通过对除尘系统运行状态进行评价，可防止企业偷排现象的发生，既服务于于环保部门的污染排放监测与环境监管要求，又可以为企业的除尘系统运营情况提供数据分析，辅助企业实现节能增效。
附图说明
图1为本发明实施例一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1所示，一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法及系统，该方法包括以下步骤：
S1：结合钢铁企业烟气除尘系统的运行特点及烟粉尘排放要求，筛选出反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的重点运行参数；
具体地，根据钢铁企业烟气除尘系统运行特点及烟粉尘排放要求，筛选出的重点运行参数包括：颗粒物排放质量浓度、SO2排放质量浓度、NOX排放质量浓度、除尘器前烟道旁路挡板门开度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气流量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速、除尘主抽风机的进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流、除尘器本体维检记录、除尘风机电机等设备维检记录、电气仪表维检记录、在线监测设备维检记录、相关配套除尘净化系统运行情况等(如脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况等)。
S2：将以上参数按照性质与功能，分为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标等四个二级指标类别，建立一套钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指标体系；
具体地，将选定的参数分为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标等四个二级指标类别。其中强制指标包含：颗粒物排放质量浓度、SO2排放质量浓度、NOX排放质量浓度、除尘器前烟道旁路挡板门开度；运行指标包含：CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气流量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速、除尘主抽风机的进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流；维检指标包含：除尘器本体维检记录、除尘风机电机等设备维检记录、电气仪表维检记录、在线监测设备维检记录；参考指标包含：生产工艺运行负荷率、生产工艺生产利用系数、相关配套除尘净化系统运行情况(如脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况等)。
S3：综合国家及地方的排放标准与技术规范、除尘系统设计值、设备选型参数，依据二级指标的类型及相应参数性质，分别设定强制指标内各参数的强制达标值、运行指标内各参数的最优常态值、维检指标内的维检周期和参考指标内各参数的参考值，然后，分别制定各二级指标内参数的影响算子，计算结果用于二级指标的指数计算与分析；
具体地，在设定了强制指标的强制达标值、运行指标的最优常态值、维检指标的维检记录周期和参考指标的比对值后，制定如下二级指标内各参数的影响算子计算方法：
①强制指标中各参数的影响算子q(x)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000071
式中，x为颗粒物、SO2、NOX排放质量浓度，以及除尘器前烟道旁路挡板门开度的在线监测值，σ为国家或地方排放标准、技术规范中规定的颗粒物、SO2和NOX排放质量浓度限值，以及旁路挡板门开度要求值；
②运行指标中各参数的影响算子y(a)分为以下两种：
(1)除尘器进口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速的影响算子y(a)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000081
式中，a为除尘器进口烟气流量、主抽风机电流及其转速的在线监测值，θ为除尘系统烟气流量设计值、除尘主抽风机在设计风量及风压下的稳定电流值及额定转速，η为生产工艺运行负荷率；
(2)CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流的影响算子y(a)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000082
式中，a为CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机进口风门开度、除尘器前后压差、电除尘器各电场的电源电压和电流的在线监测值，θ为以上参数的最优常态值；
③维检指标中各参数w(mj)的分析按下式计算：
w(mj)＝mj(w(mj-1)+mj)
其中，
Figure BDA0002908702720000083
式中，j为维检记录周期计数，mj为第j个维检记录周期的设备维检情况，w(m0)＝0；当设备故障报警时记录不合格，并与运行实际情况比对。
④参考指标中参数的影响算子c(η,l)按下式计算：
Figure BDA0002908702720000084
式中，η为生产工艺运行负荷率，l为生产工艺生产利用系数，Ti为相关配套除尘净化系统运行情况(如脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况等)。
S4：首先，制定二级指标内影响算子的权变系数计算方法，然后，制定二级指标权变指数的计算方法，最后，制定总体评价模型，实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，用以判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；
具体地，设定二级指标各影响因子的权变系数以及权变指数计算方法如下：
①强制指标的权变指数Q按下式计算：
Figure BDA0002908702720000091
式中，qi(xi)为强制指标中第i个参数的影响因子计算值。
②运行指标的权变指数Y按下式计算：
Figure BDA0002908702720000092
式中，yi(ai)为运行指标中第i个参数的影响因子计算值，ψi为各影响因子的权变系数，计算方法如下：
Figure BDA0002908702720000093
③维检指标的权变指数W按下式计算：
Figure BDA0002908702720000094
式中，wi(mi,j)为维检指标中第i个参数在第j个维检记录周期的影响因子计算值。
④参考指标的权变指数C按下式计算：
Figure BDA0002908702720000095
式中，ci(η,l)为在生产工艺负荷率η和生产工艺生产利用系数l下的相关配套除尘净化系统运行情况的影响因子计算值。
当C>1时，进行报警显示，对相关维检人员进行预警提示。
具体地，总体评估模型中钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数Z计算方法如下：
Z＝Q×W+Y
钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法如表1：
表1钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价
Figure BDA0002908702720000096
S5：通过读取在线监控系统的各项数据，在数据合格的基础上，通过趋势推演、反算等方法，根据评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放。
具体地，基于钢铁企业现有的信息化网络资源，包括工艺信号、物流过程、烟气参数、除尘设备运行DCS数据和烟粉尘排放浓度等，通过硬接线方式从监控生产设施和除尘设施的电气仪器仪表端直接采集数据或通过与企业的中控系统或DCS/数据采集传输仪连接获取监控生产设施和除尘设施的运行数据和电气参数等手段。
具体地，在末端监控数据有效性判别的基础上，将所发现的逻辑不一致数据予以标识，通过现场核查确定数据逻辑不一致源于末端监控设备时，可利用过程监控数据进行反推得出理论排污数据，对无效数据进行较为精准的修正。确保采集的数据合格后再进行评价指数Z的计算。
S6：将计算得到的实时评价指数Z在可视化系统上进行展示和预警、报警，同时及时提示报警原因，为除尘系统的运行检修和排放监管提供技术支撑。
具体地，对评价指数Z实时计算结果进行修饰处理，并进行可视化展示；在评价指数Z出现预警、报警状态时，根据可视化系统的响应结果对影响评价指数Z的最主要的2个参数进行展示输出，以提醒维检人员进行巡查检修。
基于本发明提供的上述钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，本发明继而提供一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价系统，包括数据采集模块、筛选模块、分类模块、评价模块、预测模块、显示模块，其中：
数据采集模块读取在线监控系统的各项数据，并对数据进行判断与修正；
筛选模块结合钢铁企业烟气除尘系统的运行特性及烟粉尘排放指标，筛选反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的运行参数；
分类模块将筛选参数分类为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标四个二级指标类别；
评价模块设置二级指标参数影响算子与影响算子权变指数的评价指数，通过实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；
预测模块通过趋势推演、反算等方法，根据评价模块的评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放；
显示模块将实时评价指数在可视化系统上进行展示和/或预警、报警、提示报警原因，进行除尘系统的运行检修和排放监管。
所述评价模块根据分类模块的二级指标类别及参数性质，分别设置强制指标内各参数的强制达标值、运行指标内各参数的最优常态值、维检指标内的维检周期和参考指标内各参数的参考值以及各二级指标参数的影响算子，计算结果用于二级指标的指数计算。
所述评价模块还包括设置二级指标参数影响算子的权变系数，根据二级指标权变指数的计算方法，建立评价模块。
下面给出了三个具体的实施例，以具体说明本发明公开的钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法及系统。
实施例1
本发明实施例1为对某钢铁厂的烧结单元的除尘系统运行状态监测参数进行在线监控，数据采集间隔为4小时，数据分析方法以5月份烧结单元的数据为例。
根据烧结烟气除尘系统运行特点及烟粉尘排放要求，筛选出的重点运行参数如表2所示。
Figure BDA0002908702720000111
表2烧结烟气除尘运行状态及排放效果评价指标体系
通过本发明提供的一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法及系统，在烧结烟气除尘系统的186个记录数据中：烟粉尘排放全部达标，系统运行稳定的数据为155个；系统运行不稳定的数据为31个；系统运行存在问题的数据为6个。在6个系统运行存在问题的数据中，根据各个设备运行参数的波动情况，总结出如表3所示的除尘设备运行的主次要问题，供维检工作人员参考比对，以便及时发现问题设备，避免进一步的损失。
Figure BDA0002908702720000121
表3烧结机尾除尘系统运行问题汇总
实施例2
本发明实施例2为对某钢铁厂的高炉单元的除尘系统运行状态监测参数进行在线监控，数据采集间隔为4小时，数据分析方法以5月份高炉单元的数据为例。
根据高炉烟气除尘系统运行特点及烟粉尘排放要求，筛选出的重点运行参数如表2所示。
Figure BDA0002908702720000122
Figure BDA0002908702720000131
表4高炉烟气除尘运行状态及排放效果评价指标体系
通过本发明提供的一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法及系统，在高炉烟气除尘系统的176个记录数据中：烟粉尘排放全部达标，系统运行稳定的数据为161个；系统运行不稳定的数据为15个；系统运行存在问题的数据为3个。在3个系统运行存在问题的数据中，根据各个设备运行参数的波动情况，总结出如表3所示的除尘设备运行的主次要问题，供维检工作人员参考比对，以便及时发现问题设备，避免进一步的损失。
Figure BDA0002908702720000132
表5高炉除尘系统运行问题汇总
实施例3
本发明实施例为对某钢铁厂的转炉单元的除尘系统运行状态监测参数进行在线监控，数据采集间隔为4小时，数据分析方法以6月份转炉单元的数据为例。
根据转炉烟气除尘系统运行特点及烟粉尘排放要求，筛选出的重点运行参数如表2所示。
Figure BDA0002908702720000133
Figure BDA0002908702720000141
表6转炉烟气除尘运行状态及排放效果评价指标体系
通过本发明提供的一种转炉烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法及系统，在180个记录数据中：烟粉尘排放全部达标，系统运行稳定的数据为162个；系统运行不稳定的数据为18个；系统运行存在问题的数据为6个。在6个系统运行存在问题的数据中，根据各个设备运行参数的波动情况，总结出如表3所示的除尘设备运行的主次要问题，供维检工作人员参考比对，以便及时发现问题设备，避免进一步的损失。
Figure BDA0002908702720000142
表7转炉除尘系统运行问题汇总
可以看到通过烟粉尘净化设施在线监测系统及相应的运行状态指数计算，既能够做到对强制监控指标的达标与否做出反应，实现当系统运行不稳定时，提前做出预警报告，当出现故障时，能及时报警，并将故障设备的相关信息通知维检人员，有效提高了工作效率又能够方便企业日常管理，及早发现和解决烟粉尘净化设施运行中存在的问题。
本发明基于钢铁企业烧结烟气除尘系统现有的在线监控系统，针对目前监控系统仅有简单的报警功能，无法对具体设备、具体故障做出有效判断，仍需维检人员去故障现场进行确认的问题，通过总体评估烧结烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数Z确定除尘系统运行稳定性，当除尘系统出现问题时，提供主次要问题报警，从而实现对运维检修的辅助决策功能。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：读取在线监控系统的各项数据，并对数据进行判断与修正；
S2：结合钢铁企业烟气除尘系统的运行特性及烟粉尘排放指标，筛选反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的运行参数；
S3：将步骤S2中筛选参数分类为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标四个二级指标类别；
S4：设置二级指标参数影响算子与影响算子权变指数的评价指数，通过实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；
S5：通过趋势推演、反算方法，根据评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放；
S6：将实时评价指数在可视化系统上进行展示和/或预警、报警、提示报警原因，进行除尘系统的运行检修和排放监管。
2.根据权利要求1所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S3中，强制指标包含：颗粒物排放质量浓度、SO2排放质量浓度、NOX排放质量浓度、除尘器前烟道旁路挡板门开度；运行指标包含：CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气流量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速、除尘主抽风机的进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流；维检指标包含：除尘器本体维检记录、除尘风机电机的设备维检记录、电气仪表维检记录、在线监测设备维检记录；参考指标包含：生产工艺运行负荷率、生产工艺生产利用系数、相关配套除尘净化系统运行情况，所述相关配套除尘净化系统运行情况包括脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况。
3.根据权利要求1所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S4中，根据分类模块的二级指标类别及参数性质，分别设置强制指标内各参数的强制达标值、运行指标内各参数的最优常态值、维检指标内的维检周期和参考指标内各参数的参考值以及各二级指标参数的影响算子，计算结果用于二级指标的指数计算，根据二级指标参数影响算子设置二级指标参数影响算子的权变指数，根据二级指标权变指数的计算方法，建立评价模块。
4.根据权利要求3所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S4中，在设定了强制指标的强制达标值、运行指标的最优常态值、维检指标的维检记录周期和参考指标的比对值后，制定如下二级指标内各参数的影响算子计算方法：
①强制指标中各参数的影响算子q(x)按下式计算：
Figure FDA0002908702710000021
式中，x为颗粒物、SO2、NOX排放质量浓度，以及除尘器前烟道旁路挡板门开度的在线监测值，σ为国家或地方排放标准、技术规范中规定的颗粒物、SO2和NOX排放质量浓度限值，以及旁路挡板门开度要求值；
②运行指标中各参数的影响算子y(a)分为以下两种：
(1)除尘器进口烟气流量、除尘主抽风机的电流和转速的影响算子y(a)按下式计算：
Figure FDA0002908702710000022
式中，a为除尘器进口烟气流量、主抽风机电流及其转速的在线监测值，θ为除尘系统烟气流量设计值、除尘主抽风机在设计风量及风压下的稳定电流值及额定转速，η为生产工艺运行负荷率；
(2)CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机进口风门开度、除尘器前后压差、布袋除尘器各分室压差、电除尘器各电场的电源电压和电流的影响算子y(a)按下式计算：
Figure FDA0002908702710000023
式中，a为CO排放质量浓度、排放烟气流量、排放烟气温度、排放烟气含氧量、除尘器进口烟气温度、除尘器出口烟气流量、除尘主抽风机进口风门开度、除尘器前后压差、电除尘器各电场的电源电压和电流的在线监测值，θ为以上参数的最优常态值；
③维检指标中各参数w(mj)的分析按下式计算：
w(mj)＝mj(w(mj-1)+mj)
其中，
Figure FDA0002908702710000024
式中，j为维检记录周期计数，mj为第j个维检记录周期的设备维检情况，w(m0)＝0；当设备故障报警时记录不合格，并与运行实际情况比对；
④参考指标中参数的影响算子c(η,l)按下式计算：
Figure FDA0002908702710000031
式中，η为生产工艺运行负荷率，l为生产工艺生产利用系数，Ti为相关配套除尘净化系统运行情况，相关配套除尘净化系统运行情况包括脱硫系统运行负荷、脱硝系统运行负荷、生产工艺的其他除尘系统运行情况。
5.根据权利要求3所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S4中，设定二级指标影响因子的权变系数以及权变指数计算方法如下：
①强制指标的权变指数Q按下式计算：
Figure FDA0002908702710000032
式中，qi(xi)为强制指标中第i个参数的影响因子计算值；
②运行指标的权变指数Y按下式计算：
Figure FDA0002908702710000033
式中，yi(ai)为运行指标中第i个参数的影响因子计算值，ψi为各影响因子的权变系数，计算方法如下：
Figure FDA0002908702710000034
③维检指标的权变指数W按下式计算：
Figure FDA0002908702710000035
式中，wi(mi,j)为维检指标中第i个参数在第j个维检记录周期的影响因子计算值；
④参考指标的权变指数C按下式计算：
Figure FDA0002908702710000036
式中，ci(η,l)为在生产工艺负荷率η和生产工艺生产利用系数l下的相关配套除尘净化系统运行情况的影响因子计算值，
当C>1时，进行报警显示，对相关维检人员进行预警提示。
6.根据权利要求1所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S4中总体评估模型中钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数计算方法如下：
Z＝Q×W+Y
式中，Z为钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数；
钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价方法为：
当Z的浮点前数值＝0时，评价为排放超标，进行报警显示；
当Z的浮点前数值＝1时，评价为排放达标，进行合格显示；
当Z的浮点前数值1<Z<5时，评价为维检记录不完善，进行警告显示；
当Z的浮点前数值>5时，评价为维检记录不合格，进行报警显示；
当Z的浮点后数值<0.1时，评价为运行稳定，进行合格显示；
当Z的浮点后数值0.1<Z<0.2时，评价为运行不稳定，进行警告显示；
当Z的浮点后数值0.2<Z<0.99时，评价为运行存在问题，进行报警显示。
7.根据权利要求1所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S1中，读取在线监控系统的各项数据，进一步包括：基于钢铁企业现有的信息化网络资源，包括工艺信号、物流过程、烟气参数、除尘设备运行DCS数据和烟粉尘排放浓度，通过硬接线方式从监控生产设施和除尘设施的电气仪器仪表端直接采集数据或通过与企业的中控系统或DCS/数据采集传输仪连接获取监控生产设施和除尘设施的运行数据和电气参数。
8.根据权利要求1所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S1中，对数据进行判断与修正进一步包括：在末端监控数据有效性判别的基础上，将所发现的逻辑不一致数据予以标识，确定数据逻辑不一致源于末端监控设备时，利用过程监控数据进行反推得出理论排污数据，对无效数据进行较为精准的修正，确保采集的数据合格后再进行评价指数的计算。
9.根据权利要求1所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价方法及系统，其特征在于，所述步骤S6中，进一步包括：对评价指数实时计算结果进行修饰处理，并进行可视化展示；在评价指数出现预警、报警状态时，根据可视化系统的响应结果对影响评价指数的一个或多个参数进行展示输出，以提醒维检人员进行巡查检修。
10.一种钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价系统，其特征在于，包括数据采集模块、筛选模块、分类模块、评价模块、预测模块、显示模块，其中：
数据采集模块读取在线监控系统的各项数据，并对数据进行判断与修正；
筛选模块结合钢铁企业烟气除尘系统的运行特性及烟粉尘排放指标，筛选反应钢铁企业烟气除尘系统运行状态与烟粉尘排放效果的运行参数；
分类模块将筛选参数分类为强制指标、运行指标、维检指标和参考指标四个二级指标类别；
评价模块设置二级指标参数影响算子与影响算子权变指数的评价指数，通过实时计算钢铁企业烟气除尘系统运行状态与排放效果评价指数，判定除尘系统是否正常稳定运行及其烟粉尘排放是否达标；
预测模块通过趋势推演、反算方法，根据评价模块的评价指数预测预警除尘系统的非正常运行及烟粉尘超标排放；
显示模块将实时评价指数在可视化系统上进行展示和/或预警、报警、提示报警原因，进行除尘系统的运行检修和排放监管。
11.根据权利要求10所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价系统，其特征在于，所述评价模块根据分类模块的二级指标类别及参数性质，分别设置强制指标内各参数的强制达标值、运行指标内各参数的最优常态值、维检指标内的维检周期和参考指标内各参数的参考值以及各二级指标参数的影响算子，计算结果用于二级指标的指数计算。
12.根据权利要求11所述的钢铁企业烟气除尘系统运行状态在线评价系统，其特征在于，所述评价模块还包括设置二级指标参数影响算子的权变系数，根据二级指标权变指数的计算方法，建立评价模块。
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