一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法和系统与流程

1.本发明涉及一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法和系统，属于电厂脱硫系统技术领域。


背景技术：

2.目前电厂脱硫系统的吸收塔能耗大，浆液循环泵最优搭配选择困难，出口硫排放和吸收塔ph值控制难度大；电厂燃料变化频繁，导致污染物生成量远超系统设计值。
3.脱硫吸收塔吸收是整个脱硫系统最核心的系统，其关键设备浆液循环泵的能耗占到整个脱硫系统60％左右。一般通过改变吸收塔液气比，即改变浆液循环泵组合搭配方式来降低其能耗，但是改变浆液循环泵组合搭配方式通常是基于操作人员的个人经验，由于操作人员的水平参差不齐，仅凭操作人员的个人经验进行搭配，往往会导致系统能耗很高。
4.此外，对吸收塔系统的ph值控制和出口硫数值控制是吸收塔系统最重要的参数，运行人员的日常监盘操作中，对ph值和出口硫数值控制操作占到整个操作的50～70％左右。
5.目前脱硫系统的ph值和出口硫的控制策略大概有以下几种方式：
6.1)以运行人员手动操作、或ph值控制为主，对ph值实现定值或变值控制；
7.2)根据入口so2浓度与ph值结合控制策略为主；
8.3)根据ph值或者出口so2控制为主；
9.这些控制策略在湿法石灰石
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石膏脱硫工艺中，由于脱硫吸收塔浆液中含有大量未反应的石灰石，因而浆液ph值相对石灰石浆液的供给来说反应滞后较大。ph值对石灰石浆液供给速率的反应是非线性的。当ph值在5.2～5.5时，石灰石浆液的变化导致ph值变化幅值较大；当ph值为6.0～6.2时，即使石灰石浆液供浆速率大幅增加，ph值幅值也非常小，吸收塔浆液在此区域运行时，ph值微小的偏差可能带来大量的石灰石浪费。
10.这些控制方式虽然是目前主流的控制策略，但并不能很好的适应生产需求。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于，提供一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法和系统，能够保证脱硫吸收塔系统的安全高效运行，提高脱硫系统运行自动化、智能化的水平，降低脱硫吸收塔系统能耗约10～25％左右。
12.为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法，包括如下步骤：步骤s01：选择工况分类参数：通过机理法、皮尔逊线型相关算法、pca主成份分析法从脱硫系统的历史生产数据中确定机组负荷、主蒸汽流量、给煤总量、总风量、原烟气硫份浓度、原烟气温度、净烟气硫份浓度、吸收塔ph值、浆液循环a泵电流、浆液循环b泵电流、浆液循环c泵电流、浆液循环d泵电流、浆液循环e泵电流、吸收塔系统阻力、吸收塔液位、净烟气氧含量和补浆流量这17个变量作为模型的特征变量；步骤s02：建立分类模型：选取负荷、入口总硫份、烟气温度、烟气流量参数，通过k
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means聚类算法对工
况进行分类处理，以s01选取的特征变量作为分类模型的研究参数建立分类模型；步骤s03：建立工况分类知识库：通过步骤s02所建立的分类模型建立脱硫系统的工况分类知识库，工况分类知识库中包括脱硫系统n类标准工况数据，还包括二次计算的寻优指标(如最低能耗、系统最安全运行等)下、每类脱硫系统工况下的最佳运行参数数据；步骤s04：采集脱硫系统的实时工况运行参数；步骤s05：将步骤s04中所采集的实时工况运行参数与步骤s03中所建立工况分类知识库中的最佳运行参数数据进行对比，对当前脱硫系统的工况类别进行识别与分类，确定当前脱硫系统工况的类别；步骤s06：匹配适用于步骤s05所确定当前脱硫系统工况类别的最佳工况运行参数数据；步骤s07：通过步骤s06所匹配的最佳工况运行参数数据建立脱硫系统的控制策略模型；并提供达到运行参数最优需要改变的调节变量输出数值；步骤s08：通过mobus协议推送与当前脱硫系统工况类别相匹配的最佳工况运行参数数值到脱硫系统dcs控制系统。
13.前述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法中，还包括基于数据分析算法，挖掘脱硫系统在不同工况下的最佳运行参数数据，最佳运行参数数据包括最佳液气比、最佳浆液循环泵组合搭配方式、最佳ph值、最佳阻力值和出口硫数值。
14.前述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法中，所述通过步骤s06所匹配的最佳工况运行参数数据建立脱硫系统的控制策略模型包括：通过步骤s06中所匹配最佳工况运行参数数据中的最佳ph值作为设定值，与当前脱硫系统工况下的ph值作偏差，建立ph值
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石灰石脱硫剂流量串级控制模型；还包括通过步骤s06中所匹配最佳工况运行参数数据中的出口硫数值作为设定值，与当前工况的出口硫数值作偏差，建立出口硫
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石灰石脱硫剂流量串级控制模型；还包括通过步骤s06中所匹配最佳工况运行参数数据中的最佳浆液循环泵组合搭配方式，调节当前脱硫系统工况下的非最节能的浆液循环泵组合方式。
15.一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制系统，采用了上述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法，包括生产数据存储模块，生产数据存储模块与数据预处理模块连接，生产数据存储模块用于存储生产数据收集模块所收集的脱硫系统的历史生产数据；数据预处理模块，用于选取特征变量，通过数据预处理模块利用机理法、皮尔逊线性相关算法、pca主成份分析法来确定特征变量，特征变量包括有机组负荷、主蒸汽流量、给煤总量、总风量、原烟气硫份浓度、原烟气温度、净烟气硫份浓度、吸收塔ph值、浆液循环a泵电流、浆液循环b泵电流、浆液循环c泵电流、浆液循环d泵电流、浆液循环e泵电流、吸收塔系统阻力、吸收塔液位、净烟气氧含量和补浆流量；
16.工况分类算法模块，用于通过分类算法模型对脱硫系统各运行工况进行分类，并计算脱硫系统各类工况下的最佳运行参数；并以各类工况下的最佳运行参数数据为基准，通过rbf神经网络建立最佳运行参数预测模型，局部优化部分参数数值(例如ph值，吸收塔阻力数值)；
17.工况分类知识库，用于存储工况分类算法模块提供的各类工况下的最佳运行参数数据；
18.工况归类模块，用于识别当前脱硫系统的工况类别，并从工况分类知识库中选取与当前脱硫系统的工况类别相匹配的最佳运行参数数据；
19.最优参数推送模块，用于将与当前脱硫系统工况类别相匹配的最佳运行参数数据推送给数据通讯子系统；数据通讯子系统包括通讯子模块，通讯子模块用于将与当前脱硫
系统工况类别相匹配的最佳运行参数数据发送到参数接收模块；参数接收模块用于接收通讯子模块所发送的最佳运行参数数据；第一采集数据模块，第一采集数据模块与工况归类模块连接，通过第一采集数据模块将采集到的实时工况运行参数发送到工况归类模块；第二采集数据模块，第二采集数据模块与对标模块连接，通过第二采集数据模块将采集到的实时工况运行参数发送到对标模块，通过对标模块对当前脱硫系统的工况类别进行识别与分类，从工况分类知识库中匹配出与当前脱硫系统工况类别相对应的一类标准工况，通过匹配出的标准工况给出当前脱硫系统工况下的最佳运行参数数据；控制策略模块，用于建立脱硫系统的控制策略模型；第一数据通讯模块，用于将匹配于当前脱硫系统工况类别的最佳工况运行参数数据推送到脱硫吸收塔dcs控制系统。
20.前述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制系统中，所述脱硫吸收塔dcs控制系统包括生产数据收集模块，生产数据收集模块与生产数据存储模块连接，生产数据收集模块用于收集和储存脱硫系统多年的历史生产数据。
21.前述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制系统中，所述脱硫吸收塔dcs控制系统还包括实时数据采集模块，用于采集当前脱硫系统的实时工况运行参数，实时数据采集模块分别与第一采集数据模块和第二采集数据模块连接。
22.前述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制系统中，所述脱硫吸收塔dcs控制系统还包括第二数据通讯模块，与所述第一数据通讯模块连接，用于接收第一数据通讯模块推送的最佳工况运行参数数据，并将最佳工况运行参数数据发送给指令控制模块。
23.前述的一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制系统中，所述脱硫吸收塔dcs控制系统还包括指令控制模块，用于控制脱硫系统的各设备的运行状态，根据第二数据通讯模块发送的最佳工况运行参数数据调节和控制脱硫系统的各个设备运行状态。
24.与现有技术相比，通过本发明方法和系统使得脱硫系统不再依赖于操作人员的经验，通过本发明方法和系统能够为脱硫系统自动选用最佳的浆液循环泵组合搭配方式，大大降低了脱硫吸收塔系统的能耗；可以更加智能的控制ph值和出口硫数值，在脱硫系统的不同工况下能够及时调节相应的ph值和出口硫数值，以更好的满足和适应生产需求。通过本发明方法和系统大大降低了对脱硫系统的出口硫及ph值的控制难度，可随电厂燃料的变化及时进行调整，以防止污染物生成量超出系统设计值。
附图说明
25.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限制。在附图中：
26.图1是本发明控制方法的流程图；
27.图2是本发明控制系统的结构示意图。
28.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
30.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.本发明的实施例1：一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法，包括如下步骤：步骤s01：选择工况分类参数：通过机理法、皮尔逊线型相关算法、pca主成份分析法确定机组负荷、主蒸汽流量、给煤总量、总风量、原烟气硫份浓度、原烟气温度、净烟气硫份浓度、吸收塔ph值、浆液循环a泵电流、浆液循环b泵电流、浆液循环c泵电流、浆液循环d泵电流、浆液循环e泵电流、吸收塔系统阻力、吸收塔液位、净烟气氧含量和补浆流量这17个变量作为模型的特征变量；步骤s02：建立分类模型：通过k
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means聚类算法对工况进行分类处理，以特征变量作为分类模型的研究参数建立分类模型；骤s03：建立工况分类知识库：通过步骤s02所建立的分类模型建立脱硫系统的工况分类知识库，工况分类知识库中包括脱硫系统n类标准工况数据，还包括每类脱硫系统工况下的最佳运行参数数据；步骤s04：采集脱硫系统的实时工况运行参数；步骤s05：将步骤s04中所采集的实时工况运行参数与步骤s03中所建立工况分类知识库中的最佳运行参数数据进行对比，对当前脱硫系统的工况类别进行识别与分类，确定当前脱硫系统工况的类别；步骤s06：匹配适用于步骤s05所确定当前脱硫系统工况类别的最佳工况运行参数数据；步骤s07：通过步骤s06所匹配的最佳工况运行参数数据建立脱硫系统的控制策略模型；步骤s08：通过mobus协议推送与当前脱硫系统工况类别相匹配的最佳工况运行参数数据到脱硫系统dcs控制系统。
32.本发明的实施例2：一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制方法，包括如下步骤：步骤s01：选择工况分类参数：通过机理法、皮尔逊线型相关算法、pca主成份分析法确定机组负荷、主蒸汽流量、给煤总量、总风量、原烟气硫份浓度、原烟气温度、净烟气硫份浓度、吸收塔ph值、浆液循环a泵电流、浆液循环b泵电流、浆液循环c泵电流、浆液循环d泵电流、浆液循环e泵电流、吸收塔系统阻力、吸收塔液位、净烟气氧含量和补浆流量这17个变量作为模型的特征变量；步骤s02：建立分类模型：通过k
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means聚类算法对工况进行分类处理，以特征变量作为分类模型的研究参数建立分类模型；骤s03：建立工况分类知识库：通过步骤s02所建立的分类模型建立脱硫系统的工况分类知识库，工况分类知识库中包括脱硫系统n类标准工况数据，还包括每类脱硫系统工况下的最佳运行参数数据；步骤s04：采集脱硫系统的实时工况运行参数；步骤s05：将步骤s04中所采集的实时工况运行参数与步骤s03中所建立工况分类知识库中的最佳运行参数数据进行对比，对当前脱硫系统的工况类别进行识别与分类，确定当前脱硫系统工况的类别；步骤s06：匹配适用于步骤s05所确定当前脱硫系统工况类别的最佳工况运行参数数据；步骤s07：通过步骤s06所匹配的最佳工况运行参数数据建立脱硫系统的控制策略模型；步骤s08：通过mobus协议推送与当前脱硫系统工况类别相匹配的最佳工况运行参数数据到脱硫系统dcs控制系统。其中，最佳运行参数数据包括最佳液气比、最佳浆液循环泵组合搭配方式、最佳ph值、最佳阻力值和出口硫数值。
33.此外，通过步骤s06所匹配的最佳工况运行参数数据建立脱硫系统的控制策略模型包括：通过步骤s06中所匹配最佳工况运行参数数据中的最佳ph值作为设定值，与当前脱硫系统工况下的ph值作偏差，建立ph值
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石灰石脱硫剂流量串级控制模型；还包括通过步骤s06中所匹配最佳工况运行参数数据中的出口硫数值作为设定值，与当前工况的出口硫数
值作偏差，建立出口硫
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石灰石脱硫剂流量串级控制模型；还包括通过步骤s06中所匹配最佳工况运行参数数据中的最佳浆液循环泵组合搭配方式，调节当前脱硫系统工况下的非最节能的浆液循环泵组合方式。
34.本发明的实施例3：一种湿法脱硫吸收塔系统一体化控制系统，包括生产数据存储模块，生产数据存储模块与数据预处理模块连接，生产数据存储模块用于存储生产数据收集模块所收集的脱硫系统的历史生产数据；
35.数据预处理模块，用于选取特征变量，通过数据预处理模块利用机理法、皮尔逊线性相关算法、pca主成份分析法来确定特征变量，如机组负荷、入口硫份、烟气温度出口硫份、ph值、浆液循环泵电流等；
36.工况分类算法模块，用于通过分类算法模型对脱硫系统各运行工况进行分类，并计算脱硫系统各类工况下的最佳运行参数；并以各类工况下的最佳运行参数数据为基准，通过rbf神经网络建立最佳运行参数预测模型，局部优化部分参数数值；
37.工况分类知识库，用于存储工况分类算法模块提供的各类工况下的最佳运行参数数据；工况归类模块，用于识别当前脱硫系统的工况类别，并从工况分类知识库中选取与当前脱硫系统的工况类别相匹配的最佳运行参数数据；最优参数推送模块，用于将与当前脱硫系统工况类别相匹配的最佳运行参数数据推送给数据通讯子系统；数据通讯子系统包括通讯子模块，通讯子模块用于将与当前脱硫系统工况类别相匹配的最佳运行参数数据发送到参数接收模块；参数接收模块用于接收通讯子模块所发送的最佳运行参数数据；第一采集数据模块，第一采集数据模块与工况归类模块连接，通过第一采集数据模块将采集到的实时工况运行参数发送到工况归类模块；第二采集数据模块，第二采集数据模块与对标模块连接，通过第二采集数据模块将采集到的实时工况运行参数发送到对标模块，通过对标模块对当前脱硫系统的工况类别进行识别与分类，从工况分类知识库中匹配出与当前脱硫系统工况类别相对应的一类标准工况，通过匹配出的标准工况给出当前脱硫系统工况下的最佳运行参数数据；控制策略模块，用于建立脱硫系统的控制策略模型；第一数据通讯模块，用于将匹配于当前脱硫系统工况类别的最佳工况运行参数数据推送到脱硫吸收塔dcs控制系统。脱硫吸收塔dcs控制系统包括生产数据收集模块，生产数据收集模块与生产数据存储模块连接，生产数据收集模块用于收集和储存脱硫系统多年的历史生产数据。脱硫吸收塔dcs控制系统还包括实时数据采集模块，用于采集当前脱硫系统的实时工况运行参数，实时数据采集模块分别与第一采集数据模块和第二采集数据模块连接。脱硫吸收塔dcs控制系统还包括第二数据通讯模块，与第一数据通讯模块连接，用于接收第一数据通讯模块推送的最佳工况运行参数数据，并将最佳工况运行参数数据发送给指令控制模块。脱硫吸收塔dcs控制系统还包括指令控制模块，用于控制脱硫系统的各设备的运行状态，根据第二数据通讯模块发送的最佳工况运行参数数据调节和控制脱硫系统的各个设备(如泵、阀等设备)的运行状态。