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火电厂烟气处理过程节能智慧控制运行技术

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成果主要完成人

刘 畅、杜东明、张忠华、曹 磊、郭 勇、徐志爽、杨庆治、孙 涛

项目概况

目前火电厂负荷率普遍偏低,脱硫及电除尘器主要参数调整为人为操作,为确保绝对安全,运行设备投运余量较大,能耗很高。火电厂烟气处理节能智慧运行技术旨在不同负荷、硫份、灰份下自动计算指导运行工作,保证安全的前提下高效、节能、精准进行运行控制。项目主要在电除尘高压控制系统、电除尘灰斗蒸汽伴热系统、电除尘输灰系统及脱硫系统四个方面实现智慧控制。 电除尘高压控制柜原采用额定最大功率固定输出,当煤种灰分及烟气量变化时不能做出相应反应,无法实现经济运行。改造后主要有两个控制策略,一是当入炉煤灰分相对稳定时,根据生产负荷分段设置高压控制系统的二次电流;二是当其变化较大时根据电除尘出口浊度值自动调整二次电流。 电除尘灰斗伴热系统原蒸汽加热装置处于全开状态,当负荷变化、灰分温度波动时不能动态调节,造成蒸汽的过度浪费。改造后可以自动控制蒸汽流量,充分利用低低温电除尘系统消除酸露腐蚀的益处,获取蒸汽潜热效益,在保证不挂灰前提下运行。 电除尘气力输灰系统原下灰时间和吹灰周期需要人工设定,为了保证不发生堵灰现象,安全余量较大,从而导致设备频繁动作,缩短了设备的使用寿命,浪费了大量的压缩空气。控制策略改为无缘核子料位计能量值实时监测灰量,当灰斗灰量达到仓泵容积2/3灰量能量值时发出输灰指令。解决因灰斗存灰量大导致的灰斗倒塌的风险及灰斗壁挂灰、蓬灰现象;在节气同时,降低磨损,阀门动作频次降低5倍以上。 湿法脱硫系统自动控制前提为循环泵快速启动、吸收塔液位准确、溢流管通畅、PH趋势判断。循环泵快速启动通过注水保压,高度低于液位,解决入口阀不严堵塞循环泵及启动瞬间反转问题。PH值趋势判断通过对原烟气流量及硫含量的监测,预先判断浆液pH值和变化趋势的合理性,并根据预判结果调整供浆量,使pH值约束在工艺允许范围内,实现了浆液pH值自动控制的同时利用超前调整大大缩短了滞后时间;液位比对装置通过设置倒U形装置,引流塔内实际液位实时观测,并与膜盒式压力变送器计算值比对,偏差较大时及时检查测量管路,确保液位准确;溢流管防堵装置通过设置冲洗管路,定期自动冲洗及在线监测,确保溢流口通畅。脱硫系统在收集所有变量的基础上,利用神经网络的深度学习建模,根据出口二氧化硫变化趋势,优先在合理范围内调整PH值,当不能满足要求时,既定逻辑自动发出启停指令。 该项目经西安热工院性能鉴定,标煤按1216元/吨计,60万机组年节约发电成本700余万(其中不含设备损耗及碳排放费用),节约标煤4826吨。 全国目前火电装机容量在12.45亿千瓦左右。若全面推广应用,可节约直接生产成本145.7亿元,节约标准煤1001万吨。 该项目目前已经授权1项国际专利、2项国内发明专利、6项国内实用新型专利,6项国内发明专利处于受通状态。 该项目目前获得多项荣誉,中国电力报、华能官网、今日头条等多家媒体报道,2022年7月15日,经科技部认定的国家技术转移示范机构进行成果评价,评价结论为:填补火电厂烟气处理过程节能智慧控制方面国内空白,整体达到国际先进水平。