CN113031552A - 炉后环保设备协同控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种炉后环保设备协同控制方法及系统，属于燃煤电厂炉后控制领域。所述方法包括：根据获取的各炉后环保设备的当前运行参数信息，判断各炉后环保设备的当前运行工况；若确定各炉后环保设备的当前运行工况均正常，根据各炉后环保设备的当前运行工况模拟燃煤电厂的当前排放工况；若确定燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令；执行各炉后环保设备的调整指令，对各炉后环保设备的运行参数进行调整。本发明方案实现了燃煤电厂污染排放管控的集成化、稳定化和智能化，实现了协同节能，节省耗材，在达到环保排放标准的情况下，节约能源，节约电厂运行成本。

Description

炉后环保设备协同控制方法及系统

技术领域

本发明涉及炉后控制领域，具体地涉及一种炉后环保设备协同控制方法及一种炉后环保设备协同控制系统。

背景技术

随着环保理念推广，如今的燃煤火电机组的能耗标准和排放标准都越来越高。为了实现不同季节和不同电网负荷下将燃煤火电机组的能耗标准和排放标准均线性且及时的调节到预设标准值，是目前亟待解决的问题。针对此问题，目前常规的解决办法是进行炉后各环保设备运行参数采集，然后判断各环保设备是否按照预设规则运行，当判定某环保设备异常运行时，进行对应环保设备运行调整。这种方式对于维持和环保设备正常运行有明显的效果，但无法保证各环保设备处于最优状态运行。针对排放标准，因为锅炉系统是一个混合系统，即需要所有环保设备进行配合工作才能实现最终排放合格，现有技术下，各环保设备单独判断和单独控制，无法实现联动控制。在进行总体方案调整时，无法及时使得所有环保设备联动调整，使得调整周期长，容易造成短时间排放超标的问题。针对当前炉后各环保设备智能性低和联动控制性能差的问题，需要创造一种新的炉后环保设备协同控制方法。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种炉后环保设备协同控制方法及系统，以至少解决当前炉后各环保设备智能性低和联动控制性能差的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种炉后环保设备协同控制方法，应用于燃煤电厂的多个炉后环保设备，所述方法包括：根据获取的各炉后环保设备的当前运行参数信息，判断各炉后环保设备的当前运行工况；若确定各炉后环保设备的当前运行工况均正常，根据各炉后环保设备的当前运行工况模拟所述燃煤电厂的当前排放工况；若确定所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令；执行各炉后环保设备的调整指令，对各炉后环保设备的运行参数进行调整。

可选的，所述炉后环保设备包括：脱硝系统设备、省煤器系统设备、凝聚器系统设备、除尘系统设备、脱硫系统设备、输灰系统设备、湿电系统设备、相变凝聚系统设备和脱白系统设备中的一种或几种。

可选的，所述确定各炉后环保设备的运行工况均正常，包括：若各炉后环保设备的运行参数均在该炉后环保设备对应的预设正常运行参数范围内，确定各炉后环保设备的运行工况均正常。

可选的，所述方法还包括：针对运行工况异常的炉后环保设备生成对应的报警指令；执行所述报警指令，生成对应的报警信息。

可选的，确定所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，包括：获取预设最优排放标准值；根据炉后环保设备的当前运行参数模拟所述燃煤电厂的当前排放值；所述当前排放值与所述预设最优排放标准值之间的差距值大于预设差距阈值，所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优工况。

可选的，所述根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令，包括：根据各炉后环保设备的当前运行参数信息和所述差距值，生成针对各炉后环保设备的调整方案；根据所述调整方案生成各炉后环保设备的调整指令。

本发明第二方面提供一种炉后环保设备协同控制系统，所述系统包括：

采集单元，用于获取各炉后环保设备的运行参数信息；

处理单元，用于：根据获取的各炉后环保设备的当前运行参数信息，判断各炉后环保设备的当前运行工况；若确定各炉后环保设备的当前运行工况均正常，根据各炉后环保设备的当前运行工况模拟所述燃煤电厂的当前排放工况；所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令；执行单元，用于执行各炉后环保设备的调整指令，对各炉后环保设备的运行参数进行调整。

可选的，所述燃煤电厂的各炉后环保设备设置有对应的采集单元和执行单元。

可选的，所述系统还包括：报警单元，用于执行所述报警指令，生成对应的报警信息；所述报警单元包括：声光报警器，用于生成对应的声光报警信息；显示模块，用于显示运行工况异常的炉后环保设备的运行参数信息。

另一方面，本发明提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的炉后环保设备协同控制方法。

通过上述技术方案，对燃煤电厂锅炉后侧各环保设备的运行状态数据集成、协同分析、智能监测与控制决策，系统实现长期连续高可靠性运行、支持对炉后多环保设备系统的实时在线分析、优化方案推荐、预警，大幅提高设备自动化智慧智能程度等特点；针对性地提出协同减排节能提效解决方案，最大化降低环保岛能耗、物耗和水耗，提高系统运行稳定性，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。实现协同节能，节省成本。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的炉后环保设备协同控制方法的步骤流程图；

图2是本发明一种实施方式提供的炉后环保设备协同控制系统的结构示意图。

附图标记说明

10-采集单元；20-处理单元；30-执行单元；40-报警单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图2是本发明一种实施方式提供的炉后环保设备协同控制系统的系统结构图。如图2所示，本发明实施方式提供一种炉后环保设备协同控制系统，所述系统包括：采集单元10，用于获取各炉后环保设备的运行参数信息；处理单元20，用于根据各炉后环保设备当前的运行参数信息，判断各炉后环保设备的运行工况，若确定各炉后环保设备的运行工况均正常，则根据各炉后环保设备的运行工况模拟所述燃煤电厂的排放工况；对比所述燃煤电厂的排放工况和预设标准工况，判断当前的排放工况不为预设最优排放工况时，根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令；执行单元30，用于执行各炉后环保设备的调整指令，对各炉后环保设备的运行参数进行调整；所述处理单元20还用于针对运行工况异常的炉后环保设备生成对应的报警指令；报警单元40，用于执行所述报警指令，生成对应的报警信息。

优选的，所述采集单元10和所述执行单元30设置在所述燃煤电厂的各炉后环保设备位置处。

优选的，所述报警单元40包括：声光报警器，用于生成对应的声光报警信息；显示模块，用于显示运行工况异常的炉后环保设备的运行参数信息。

图1是本发明一种实施方式提供的炉后环保设备协同控制方法的方法流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种炉后环保设备协同控制方法，所述方法包括：

步骤S10：获取各炉后环保设备的运行参数信息。

具体的，现有进行炉后环保设备控制时，为各环保设备单独控制，无法实现多系统控制，导致进行排放调整时，无法协调多个环保设备进行整体调整实现排放调整的及时性和准确性。本发明提出的炉后环保设备协同控制方法进行多个环保设备数据监测，实现多个环保设备的协同控制。设置在各环保设备的传感器单元实时采集各环保设备的运行参数，并将采集到的运行参数传输到处理单元20。例如，省煤器系统端设置温度传感器和流量传感器，进行省煤器管道中的水温和水量信息采集，以判断省煤器的热量回收性能；脱硝系统中设置温度传感器，获取脱硝系统中的实时温度，以判断脱硝系统中催化物的活性，从而获知脱硝性能。以此规律，根据各环保设备的工作性能，设置对应的传感器设备，采集能够获知对应环保设备工作性能的参数，从而实现对所有环保设备的运行状态实时监测。

步骤S20：根据所述运行参数信息判断对应炉后环保设备的运行工况是否存在异常。

具体的，处理单元20获得各环保设备的运行参数后，进行各环保单元的运行状态判断，即判断各管饱系统的运行参数是否符合正常运行规则。处理单元20首先进行各环保设备的预设标准数据提取，流经省煤器后的烟气温度、省煤器的实时流量和省煤器中给水温度等。然后将获取的对应环保设备的运行参数与预设的标准参数进行对比，判断二者的大小关系，当获取的环保设备的运行参数与预设的标准参数之间的差值大于预设值时，则环保设备通过数据模型(经过分析)进行调整理控制。燃煤锅炉机组的排烟温度、负荷和能量损耗受季节和电网负载影响，所以进行各环保设备的运行状态监测时，需要根据实时的气温和电网负载进行调整。即用电高峰时，燃煤锅炉机组的负荷相对于用电谷值时也就越高，则排烟温度理论上也会随着升高，则此时省煤器内的给水流量也应该最大。随着火电机组的负荷变化和外界的气温变化，炉后各环保设备的运行参数均会发生对应的变化。虽然各运行设备的运行参数在预设的正常参数的阈值范围内，但若在低负荷状态下存在高负荷状态下才有的运行参数，对应的环保设备也存在运行异常。即不仅需要考虑各环保设备的运行参数是否在预设阈值范围内，还需要综合考量各环保设备的运行参数是否符合运行规律。针对此问题，优选的，进行各环保设备状态判断时，采集单元10还需要进行各运行设备的历史趋势数据采集，采集到的各环保设备的运行参数汇总含有时间戳。处理单元20根据获取到的数据时间戳，在历史趋势数据中选择对应时间的正常运行参数，判断采集到的运行参数存在与预设阈值范围内后，还将与获取的对应时间的正常运行参数进行对比，二者的差值也小于预设阈值时，则判定该环保设备为正常运行状态。反之，则输出对应的故障运行信息。

在另一种可能的实施方式中，处理单元20将含有时间戳的各环保设备的运行参数根据时间顺序进行排列，每个固定时间输出一次参数趋势变化图，优选为12-24h。然后将每次生成的参数趋势变化图与历史生成的参数趋势变化图，判断新的参数趋势变化图与历史参数趋势变化图是否存在明显差别。优选的，判断新的参数趋势变化图与历史参数趋势变化图是否存在明显差别的方式主要有两个方面。第一方面进行各个时刻的数据大小对比，即判断在整个参数趋势变化图中，是否存在某个时刻的两个数据的差值大于预设值，且从该时刻过后，对应环保设备的运行参数各时刻对比均较该时刻之前的运行参数各时刻对比差异更大，若识别到当前情况，则证明该时刻时对应环保设备发生了突然变化，后续持续异常运行。不但能够识别出环保设备的故障运行，还能进行故障追踪，即识别出对应环保设备是在哪一个时刻发生故障的。另一方面，还需要进行整体趋势对比，例如，就历史对比数据可知，两次参数趋势变化图之间大小关系是交替更迭的，即前一个时间段的参数趋势变化图在某一些时刻的运行参数是小于后一个时间段的参数趋势变化图的，但同样存在前一个时间段的参数趋势变化图在某一些时刻的运行参数是大于后一个时间段的参数趋势变化图。进行参数趋势变化图对比是，当前参数趋势变化图中某时刻的运行参数大于历史参数趋势变化图对应时刻的运行参数，则计数器计1；若当前参数趋势变化图中某时刻的运行参数小于历史参数趋势变化图对应时刻的运行参数时，计数器减1。根据运行参数的小范围随机性，理论上同一个运行设备在同一个季节的连续两个时间段内的运行参数应该是相近的，即最终的计数器显示应该趋近于0，若处理单元20进行参数趋势变化图对比是，最终计数器的显示数大于预设阈值，优选为100，则判定该运行设备可能存在异常运行情况，输出对应的异常运行信息，提醒相关人员进行确认。

步骤S30：根据各炉后环保设备的运行工况模拟所述燃煤电厂的排放工况，并判断当前的排放工况是否为预设最优排放工况。

具体的，当判定多有环保设备均为正常运行后，则证明所有环保设备均不存在故障情况，即可以实现运行状态调整。即使所有环保设备均在预设的数据模型运行范围内运行，多个系统进行协同控制，但炉后环保设备最终的排放效果为多个环保设备的组合效果，即使某一个环保设备正常运行，若不根据其他环保设备进行适应性的调整，依旧无法达到理想的最优排放效果。对于火电机组来说，排放方案是否合格，主要进行排放烟气的有害物质含量检测、排烟温度检测和各环保设备的能量损耗检测。最理想的状态为，在尽量低的系统能耗下，满足烟气排放标准的同时回收烟气温度，避免能量损耗。所以，获取各个阶段的环保设备的运行参数后，进行对应的运行参数判断，判断是否为最优排放方案。例如，在锅炉末端，烟气进入脱硝系统，以去除烟气中对大气污染严重的氮氧化物，在这个阶段需要用到催化物进行脱硝，催化物的活性受温度影响，其效果对后期除尘脱硫输灰系统均有协同作用，所以在进行后端省煤器温度回收时，需要评估热量回收后的烟气温度是否能够支撑后段设备的正常运行状态。当火电机组低负荷运行时，烟气温度本身便不高，流经脱硝系统时因为温度不足造成催化剂活性不足，若此时省煤器内的给水流量过大，会造成烟气热量被大量回收，导致烟气温度过低，从而使得排烟无法达到环保要求。即使省煤器为正常运行状态，但过大的流量不仅需要更大的泵送能耗，还会造成排放不达标。所以为了实现环保设备之间的协调，实现排放的最优方案，需要进行各环保设备的参数分析，从而进行各环保设备参数调整。即上述举例中，首先确定环保要求的脱硝系统需要的烟气温度，根据此烟气温度确定最优的省煤器给水流量，计算满足当前温度条件的给水流量，然后根据省煤器中的给水流量计算对应需要的泵送能耗。判断将原始烟气降低到当前温度能够回收的热量，然后确定回收能量与泵送能耗之间的关系，当回收能量开始小于泵送能耗时，将此时的给水流量作为最优方案的给水流量。不但降低了省煤器的能量损耗，还在保证脱硝系统催化剂活性的前提下尽量降低了排烟温度，减少了热量损耗。根据上述规律，首先获取各个环保设备需要的排放物的本身参数，然后根据最低标准进行各环保设备的自身能量损耗和调整后的排放物参数协调，从而获得最优的排放方案。

在本发明实施例中，现有的环保设备为分开独立控制，即各个环保设备有独立的控制单元，进行各环保设备参数获取和运行判断时，仅考虑环保设备本身的属性，不会将其他环保设备的参数纳入参考范围。虽然可以保证各自环保设备处于正常工作，但无法保证整个锅炉机组处于最优排放方案，造成更大的能量损耗的同时，还可能造成排放瞬时超标。而本发明提出的炉后环保设备协同控制方法，将所有的环保设备的参数信息纳入到一起进行进行数据模型分析，进行各环保设备独立运行状态监测的同时，还进行环保设备间的协调控制，保证各环保设备不仅正常运行，还能够协调最优运行。满足排放标准的同时尽量降低系统能耗。

步骤S40：若所述当前排放方案不为预设最优工况，则根据所述各炉后环保设备的运行参数信息生成对应的调整指令。

具体的，处理单元20根据各环保设备的运行参数判断当前排放物不符合排放规定或当前系统能耗还能够降低时，判定当前排放方案不为最优方案，则根据上述判断规律进行对应最优方案模拟。即根据模拟的最优排放方案的排放结果，协调各个环保设备后，生成各个环保设备的调节方案。例如省煤器系统的给水流量、除尘系统的电压值、输灰系统的运行速度等。模拟所有环保设备的运行参数调整后，所排放的结果达到预设的最优结果。根据各个环保设备的调整方案，生成各个环保设备对应的调整指令，并将各个环保设备的调整指令发送到对应环保设备的执行单元30处，以便于执行单元30根据调整指令进行各环保设备运行参数的等量定向调整。

步骤S50：执行所述调整指令，进行各炉后环保设备参数调整。

具体的，各执行单元30接收到处理单元20发送的调整指令后，根据提哦啊真指令现实的方案进行对应负责的环保设备运行参数调整。优选的，完成调整后，采集单元10获取调整后的参数信息，处理单元20根据各环保设备调整后的参数信息进行调整判断，判断各环保设备是否调整到模拟的最优方案状态，若判定各环保设备已经处于最优排放方案运行，则完成单次炉后环保设备的协同控制。若判定各环保设备依旧未达到预设的最优方案，则重新生成对应环保设备的调整指令，重复进行对应环保设备运行参数调整，直到调整到预设最优方案。若尝试预设次数均为达到最优方案，则输出调整失败信息，并将对应无法正常调整的环保设备信息一并显示到显示模块中，辅助相关人员进行故障的定向排查，提高系统的运行稳定性。

在一种可能的实施方式中，进行各环保设备调整方案生成时，除了生成各环保设备的调整指令，处理单元还根据烟气流动方向和各环保设备的响应速度生成对应的调整时序。处理单元将包含调整时序的调整方案下发到各个环保设备对应的执行单元，然后执行单元根据调整时序进行对应环保设备的运行状态调整，保证各环保设备运行状态调整完成截止时间点早于烟气到达对应环保设备位置的时间点。一方面避免因为各环保设备响应时间不同，导致烟气达到某环保设备时，对应环保设备还未调整完成造成短时间排超标的问题。另一方面，也可避免各环保设备同时进行状态调整，造成电网过载的问题。

本发明实施方式还提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的炉后环保设备协同控制方法。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种炉后环保设备协同控制方法，应用于燃煤电厂的多个炉后环保设备，其特征在于，所述方法包括：

根据获取的各炉后环保设备的当前运行参数信息，判断各炉后环保设备的当前运行工况；

若确定各炉后环保设备的当前运行工况均正常，根据各炉后环保设备的当前运行工况模拟所述燃煤电厂的当前排放工况；

若确定所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令；

执行各炉后环保设备的调整指令，对各炉后环保设备的运行参数进行调整。

2.根据权利要求1所述的炉后环保设备协同控制方法，其特征在于，所述炉后环保设备至少包括：

脱硝系统设备、省煤器系统设备、凝聚器系统设备、除尘系统设备、脱硫系统设备、输灰系统设备、湿电系统设备、相变凝聚系统设备和脱白系统设备中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的炉后环保设备协同控制方法，其特征在于，若炉后环保设备的当前运行参数在该炉后环保设备对应的预设正常运行参数范围内，确定该炉后环保设备的当前运行工况正常。

4.根据权利要求3所述的炉后环保设备协同控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

针对当前运行工况异常的炉后环保设备生成对应的报警指令；

执行所述报警指令，生成对应的报警信息。

5.根据权利要求1所述的炉后环保设备协同控制方法，其特征在于，确定所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，包括：

获取预设最优排放标准值；

根据炉后环保设备的当前运行参数模拟所述燃煤电厂的当前排放值；

若所述当前排放值与所述预设最优排放标准值之间的差距值大于预设差距阈值，确定所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优工况。

6.根据权利要求5所述的炉后环保设备协同控制方法，其特征在于，所述根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令，包括：

根据各炉后环保设备的当前运行参数信息和所述差距值，生成针对各炉后环保设备的调整方案；

根据所述调整方案生成各炉后环保设备的调整指令。

7.一种炉后环保设备协同控制系统，其特征在于，所述系统包括：

采集单元，用于获取各炉后环保设备的当前运行参数信息；

处理单元，用于：

根据获取的各炉后环保设备的当前运行参数信息，判断各炉后环保设备的当前运行工况；若确定各炉后环保设备的当前运行工况均正常，根据各炉后环保设备的当前运行工况模拟所述燃煤电厂的当前排放工况；若确定所述燃煤电厂的当前排放工况不为预设最优排放工况，根据各炉后环保设备的当前运行参数信息生成各炉后环保设备的调整指令；

执行单元，用于执行各炉后环保设备的调整指令，对各炉后环保设备的运行参数进行调整。

8.根据权利要求7所述的炉后环保设备协同控制系统，其特征在于，所述燃煤电厂的各炉后环保设备设置有对应的采集单元和执行单元。

9.根据权利要求7所述的炉后环保设备协同控制系统，其特征在于，所述系统还包括：报警单元，用于执行所述报警指令，生成对应的报警信息；

所述报警单元包括：

声光报警器，用于生成对应的声光报警信息；

显示模块，用于显示运行工况异常的炉后环保设备的运行参数信息。

10.一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1至6中任一项权利要求所述的炉后环保设备协同控制方法。

Images