CFB发电机组环保岛智能监控系统及一体化分析方法与流程

本发明属于循环流化床锅炉，具体涉及cfb发电机组环保岛智能监控系统及一体化分析方法。

背景技术：

1、中国的能源结构以煤炭为主，多种能源相互补充。煤炭占一次能源消费的50％以上，其中70％的煤炭消费用于火力发电。但是，在燃煤发电过程中会产生大量的污染物，包括烟尘、so2、nox等，这些污染物会对生态环境和人类健康造成严重危害。因此，在保障能源供应和经济发展的同时要求燃煤发电机组实现超低排放，烟尘、so2、nox的质量排放浓度需符合上限，分别为10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。为了达到超低排放水平，燃煤电厂应用了脱硫、脱硝、除尘等烟气污染物处理技术，这些烟气污染物处理技术构成了燃煤电厂的环保岛，并已成为其重要组成部分。同时，在碳减排背景下，随着电力行业纳入碳交易体系，煤电企业的温室气体排放量也成为企业的内部成本，其节能减排措施带来的碳减排量可作为企业资产。因此煤电企业在保证常规污染物so2、nox以及烟尘的达标排放，增加了对温室气体排放量的关注。

2、循环流化床(cfb)发电技术因其燃料适应性广、燃烧效率高、环保性能好、运维成本低等优势，被广泛应用于大型电站和分布式能源系统。它不仅能够满足电力需求，提高能源利用效率，还能够降低运营成本，提高经济效益，同时在环保要求日益严格的今天，cfb技术成为了绿色、可持续发展的重要选择。此外，随着科技的快速发展，数字化转型已成为各行各业的重要趋势。对于煤电行业来说，数字化转型有助于提高生产效率、降低运营成本、增强能源利用效率，并推动行业向更环保、可持续的方向发展。然而，对于cfb机组建立数字化系统的关键是机组运行过程中各个参数的分析计算方法。但目前关于cfb机组运行过程中环保岛各烟气处理单元运行情况系统性计算方面未有报道。并且现有的cfb机组sis(safety instrumented system)系统中一般只对nox、so2和烟尘等污染物排放前进行监控，而炉膛内的污染物生成、能耗情况，环保岛各烟气污染物处理单元的运行情况以及各位置烟气污染物的排放情况未能实时显示，不利于系统及时作出运行调整。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，解决现有cfb机组各烟气处理单元缺乏系统性计算、污染物运行情况及排放情况未能实时显示等技术问题，本发明提供cfb发电机组环保岛智能监控系统及一体化分析方法。

2、本发明通过以下技术方案予以实现。

3、本发明提供了cfb发电机组环保岛智能监控系统，包括数据采集层、应用层和显示层，所述数据采集层、应用层和显示层设于服务器上；

4、所述数据采集层用于与电厂的sis系统实时通信，通过采集技术和控制措施实现初始数据的采集并将采集到的初始数据传输到所述服务器的数据库中；

5、所述应用层包括若干计算单元、数据存储单元、输入参数单元、服务通信单元和用户管理单元，所述应用层用于将采集到的初始数据进行处理和分析实现集中监控、历史与实时数据趋势曲线图、历史数据查询和污染物排放超标报警；若干所述计算单元包括燃料燃烧计算单元、炉内脱硫计算单元、sncr脱硝计算单元、布袋除尘计算单元、湿法脱硫计算单元和湿电除尘计算单元，若干所述计算单元用于对采集的初始数据进行计算；所述数据存储单元用于对智能监控系统的所有数据进行存储；所述输入参数单元用于输入煤质参数、炉渣含碳量、飞灰含碳量、飞灰占总灰渣量份额、炉内脱硫钙硫比、氨氮摩尔比、石灰石碳酸钙含量、湿法脱硫钙硫比、石膏含水率、工艺水中氯离子浓度、石膏中氯离子浓度、废水中氯离子浓度确保若干计算单元进行准确分析计算；所述服务通信单元用于通过websocket、http、tcp/udp协议建立通信连接确保不同服务或系统的数据交换；所述用户管理单元用于用户登录、服务配置和管理角色权限；

6、所述显示层用于将websocket、http、tcp/udp实现的通信连接结果显示在web客户端。

7、进一步，所述采集技术包括实时通信协议技术、数据格式标准化技术和故障恢复技术，所述实时通信协议技术用于确保初始数据的快速传播和及时更新；所述数据格式标准化技术用于确保初始数据的一致化；所述故障恢复技术用于应对网络故障或数据传输中断情况，确保初始数据的连续性；

8、所述控制措施包括实时校验措施、初始数据清洗和滤波措施、异常数据处理措施，所述实时校验措施用于验证初始数据排除异常数据；所述初始数据清洗和滤波措施用于对初始数据进行清洗和滤波处理消除存在的噪声和波动；所述异常数据处理措施用于将异常数据标记并报警。

9、进一步，所述初始数据包括负荷、燃煤量、烟气含氧量、平均床温、原烟气so2浓度、原烟气nox浓度、原烟气烟尘浓度、净烟气so2浓度、净烟气nox浓度、净烟气烟尘浓度。

10、进一步，cfb发电机组环保岛智能监控系统的一体化分析方法，包括以下步骤：

11、1)将燃料燃烧计算单元所需参数输入上传到燃料燃烧计算单元中，计算得到cfb发电机组环保岛锅炉燃煤产生的烟气数据信息和锅炉热损失信息；

12、2)将燃料燃烧计算单元得到的炉内燃煤so2产生量/浓度信息结合炉内脱硫计算单元所需参数输入上传到炉内脱硫计算单元中，计算得到炉内脱硫的工艺运行信息和污染物排放信息；

13、3)将燃料燃烧计算单元得到的炉内燃煤nox产生量/浓度信息结合sncr脱硝计算单元所需参数输入上传到sncr脱硝计算单元中，计算得到sncr脱硝的工艺运行信息和污染物排放信息；

14、4)将燃料燃烧计算单元得到的烟气污染物信息、炉内脱硫计算单元得到的炉内脱硫的污染物排放信息和sncr脱硝计算单元得到的污染物排放信息结合，计算得到cfb发电机组环保岛锅炉出口烟气污染物的质量流量和浓度信息；

15、5)将cfb发电机组环保岛锅炉出口烟气污染物的质量流量和浓度信息结合布袋除尘计算单元所需参数输入上传到布袋除尘计算单元中，计算得到布袋除尘的工艺运行信息和污染物排放信息；

16、6)将cfb发电机组环保岛锅炉出口烟气污染物的质量流量和浓度信息和布袋除尘计算单元得到的污染物排放信息结合，计算得到吸收塔入口烟气污染物的质量流量和浓度信息；

17、7)将吸收塔入口烟气污染物的质量流量和浓度信息结合湿法脱硫计算单元所需参数输入上传到湿法脱硫计算单元中，计算得到湿法脱硫的工艺运行信息和污染物排放信息；

18、8)将吸收塔入口烟气污染物的质量流量和浓度信息结合湿电除尘计算单元所需参数输入上传到湿电除尘计算单元中，计算得到湿电除尘的工艺运行信息和污染物排放信息；

19、9)将吸收塔入口烟气污染物的质量流量和浓度信息、湿法脱硫计算单元得到的污染物排放信息和湿电除尘计算单元得到的污染物排放信息结合，计算得到净烟气的烟气污染物信息。

20、进一步，所述步骤1)中燃料燃烧计算单元所需参数为燃煤量、烟气含氧量、平均床温、煤质参数、炉渣含碳量、飞灰含碳量、飞灰占总灰渣量份额。

21、进一步，所述步骤2)中炉内脱硫计算单元所需参数为燃煤so2浓度、吸收塔入口so2浓度、炉内脱硫钙硫比、石灰石碳酸钙含量。

22、进一步，所述步骤3)中sncr脱硝计算单元所需参数为燃煤nox浓度、吸收塔入口nox浓度、氨氮摩尔比。

23、进一步，所述步骤5)中布袋除尘计算单元所需参数为锅炉出口烟尘浓度、吸收塔入口烟尘浓度。

24、进一步，所述步骤7)中湿法脱硫计算单元所需参数为吸收塔入口so2浓度、净烟气so2浓度、湿法脱硫钙硫比、石灰石碳酸钙含量、石膏含水率、工艺水中氯离子浓度、石膏中氯离子浓度、废水中氯离子浓度。

25、进一步，所述步骤8)中湿电除尘计算单元所需参数为吸收塔入口飞灰浓度、净烟气烟尘浓度。

26、本发明所达到的有益效果是：本发明提出了cfb发电机组环保岛智能监控系统，数据采集层、应用层和显示层的设置，达到cfb发电机组环保岛全面的监控和分析计算，采集技术的设置确保了数据采集的准确性和实时性；控制措施的设置确保了采集数据的数据质量；此外本发明还提供了cfb发电机组环保岛智能监控系统的一体化分析方法，通过对燃料燃烧计算单元、炉内脱硫计算单元、sncr脱硝计算单元、布袋除尘计算单元、湿法脱硫计算单元和湿电除尘计算单元的工艺运行信息和污染物排放信息进行整体的分析与计算，实现了若干计算单元污染物脱除效果、资源消耗、废物排放以及机组各位置烟气污染物的排放情况的计算，为电厂构建数字化系统提供关键算法，提供了更及时、精准的数据，使机组可以及时调整脱硫剂、脱硝剂用量，采取最佳的工艺运行参数，从而降低运营成本，为电厂提供更为经济高效的运营方案，达到了cfb发电机组环保岛各个关键位置烟气污染物的全面监测以及整个工艺的运行分析，相较于传统环保系统，提供了更先进、高效、全面的环保岛一体化解决方案，对于循环流化床机组的清洁燃烧和环保处理工艺的节能减排具有显著的改进。

27、与现有技术相比，本发明具有cfb发电机组环保岛各个关键位置烟气污染物的全面监测以及整个工艺的运行分析、数据采集的准确性、实时性和质量提高等优点。