一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法及系统与流程

1.本发明涉及脱硫系统成本分析及优化领域，具体为一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法及系统。


背景技术：

2.近年来，数字化转型在我国各行业中不断加速，很多火电企业利用数字技术实现科技创新，为生产深度赋能，实现了生产过程的数字化、精细化、自动化及智能化。不少学者和专家对脱硫系统的优化运行开展了深入的研究，也有部分企业搭建了脱硫系统的信息化管理平台，建立了数字化的脱硫系统优化模型，利用大数据技术实现脱硫运行的实时寻优。
3.湿式球磨机是湿法脱硫系统中重要设备，其作用就是磨制石灰石浆液，磨制的石灰石浆液会储存在石灰石浆液箱备用。由于球磨机的工作状态是间歇性的，实时生产所对应消耗的球磨机电耗无法进行实时有效的确定，对采用数据驱动的脱硫成本收益模型准确性有一定影响，无法准确的给出脱硫系统的运行指导。


技术实现要素：

4.为了提高脱硫系统的成本优化模型的准确度，本发明的目的在于提供一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法及系统，该方法利用电厂sis系统采集的实时生产数据对脱硫系统的so2减排量、球磨机的电耗及石灰石的消耗量进行确定，依据本方法对实时工况进行电耗成本分摊，得到球磨机的实时电耗分摊成本，可应用于脱硫系统的成本分析优化模型，提高该模型的准确度，对脱硫系统的运行状态给出最优指导。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法，包括以下步骤：
7.步骤1、根据湿式球磨机的功率确定统计周期内湿式球磨机的总电耗成本；
8.步骤2、根据统计周期内湿式球磨机的总电耗成本以及该统计周期内石灰石的消耗量，确定湿式球磨机的单耗成本；
9.步骤3、根据脱硫系统进出口烟气参数确定so2的实时减排量；
10.步骤4、根据so2的实时减排量确定脱硫系统的石灰石实时消耗量；
11.步骤5、根据石灰石实时消耗量和湿式球磨机的单耗成本，确定实时工况的湿式球磨机的分摊电耗成本。
12.优选的，步骤1中根据湿式球磨机的电流、电压、以及功率因数确定湿式球磨机的功率。
13.优选的，步骤1中所述湿式球磨机的总电耗成本的表达式如下：
[0014][0015]
其中，p为湿式球磨机的功率；u为湿式球磨机的电压；i为湿式球磨机的电流；为湿式球磨机的功率因数。
[0016]
优选的，步骤1中湿式球磨机的总电耗成本的确定方法如下：
[0017][0018]
其中，cost为统计周期内湿式球磨机的总电耗成本；pe为统计周期内的电价；t0为统计周期内的起始时间，t1为统计周期内的结束时间；s是统计周期内湿式球磨机的运行状态；p为统计周期内湿式球磨机的实时功率。
[0019]
优选的，步骤3中所述烟气参数包括原烟气的烟气流量、原烟气中的so2质量浓度、净烟气的烟气流量以及净烟气中的so2质量浓度。
[0020]
优选的，所述so2的实时减排量的确定方法如下：
[0021]
e＝(q
in
·cin-q
out
·cout
)
·
10-6
[0022]
其中，e为so2的实时减排量；q
in
为原烟气的烟气流量；c
in
为原烟气中的so2质量浓度；q
out
为净烟气的烟气流量；c
out
为净烟气中的so2质量浓度。
[0023]
优选的，根据石灰石与so2的化学反应原理，确定脱硫系统实时消耗的石灰石量。
[0024]
优选的，所述实时消耗的石灰石量的确定方法如下：
[0025][0026]
其中，c为每小时石灰石的消耗量；c为so2的减排量；为so2的摩尔质量；为caco3的摩尔质量；γ为石灰石浆液的反应裕度；θ为石灰石的caco3纯度。
[0027]
优选的，步骤5中所述湿式球磨机的分摊电耗成本的方法如下：
[0028]
cs＝c
·
cost
p
[0029]
其中，cs为每小时球磨机的分摊电耗成本；c为每小时石灰石的消耗量，；cost
p
为湿式球磨机每磨制单位量石灰石的电耗成本。
[0030]
一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法的系统，包括，
[0031]
总电耗成本模块，用于根据湿式球磨机的功率确定统计周期内湿式球磨机的总电耗成本；
[0032]
单耗成本模块，用于根据总电耗成本模块输出的统计周期内湿式球磨机的总电耗成本以及该统计周期内石灰石的消耗量，确定湿式球磨机的单耗成本；
[0033]
减排量模块，用于根据脱硫系统进出口烟气参数确定so2的实时减排量；
[0034]
石灰石消耗模块，用于根据减排量模块输出的so2的实时减排量确定脱硫系统的石灰石实时消耗量；
[0035]
分摊电耗成本模块，用于根据石灰石消耗模块输出的石灰石实时消耗量和单耗成本模块输出的湿式球磨机的单耗成本，确定实时工况的湿式球磨机的分摊电耗成本。
[0036]
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0037]
本发明公开的一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法，该方法利用电厂sis系统采集的实时生产数据，确定湿式球磨机的单耗成本，同时根据so2的实时减排量确定石灰石实时消耗量，进而确定湿式球磨机实时电耗分摊成本，实现了球磨机成本的在线分析，将分摊电耗成本输入脱硫系统的成本分析优化模型，提高该模型的准确度，实现对脱硫系统的运行进行精确指导。
附图说明
[0038]
图1为本发明的脱硫系统工艺简图；
[0039]
图2为本发明的分摊方法的流程图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0041]
参阅图1-2，一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法，包括以下步骤：
[0042]
步骤1、获取脱硫系统的运行参数；
[0043]
为实现在线实时分摊，需从sis系统获取脱硫系统的实时参数，具体参数如下：原烟气的烟气流量(q
in
)、原烟气中的so2质量浓度(c
in
)、净烟气的烟气流量(q
out
)、净烟气中的so2质量浓度(c
out
)、石灰石的消耗量湿式球磨机的电压(u)、湿式球磨机的电流(i)；
[0044]
定义：sis系统为火电厂厂级监控信息系统的简称(supervisory information system)，拥有生产数据采集存储的功能；原烟气为进入脱硫系统前的烟气；净烟气为在脱硫系统完成脱硫后的出口烟气。
[0045]
步骤2、根据湿式球磨机的电流、电压、以及功率因数确定湿式球磨机的功率。
[0046]
具体的，采集sis系统实时运行数据，根据湿式球磨机的电流、电压、以及功率因数确定湿式球磨机的功率。
[0047]
为了精确确定湿式球磨机的功率，在本方案的优选实施例中，是通过如下公式实现的：
[0048][0049]
其中，p为湿式球磨机的功率，单位为kw；u为湿式球磨机的电压,单位为kv；i为湿式球磨机的电流，单位为a；为湿式球磨机的功率因数，湿式球磨机的功率因数取0.85。
[0050]
步骤3、根据湿式球磨机的功率以及运行的时间确定统计周期内湿式球磨机的总电耗成本。
[0051]
为了精确确定湿式球磨机的总电耗成本，在本方案的优选实施例中，是通过如下公式实现的：
[0052][0053]
其中，cost为统计周期内湿式球磨机的总电耗成本，单位为元；pe为统计周期内的电价，单位为元/kw
·
h；t0为统计周期内的起始时间，t1为统计周期内的结束时间；s是统计周期内湿式球磨机的运行状态(0或1)；p为统计周期内湿式球磨机的实时功率，单位为kw。
[0054]
具体的，统计周期内的电价pe取值0.3；以球磨机的电流大于5a作为湿式球磨机运行状态s的判定条件，即球磨机电流大于5a时s的数值为1，当球磨机的电流小于5a时s的数值为0；统计周期为1个月，t0取本月的1日0点，t1取下月的1日0点，确定一个月内湿式球磨
机的总电耗成本。
[0055]
步骤4、根据统计周期内石灰石的消耗量以及步骤3中得到的湿式球磨机的总电耗成本，确定湿式球磨机的单耗成本，即石灰石单位量的耗电成本。
[0056]
为了确定磨制1t石灰石的电耗成本，在本方案的优选实施例中，是通过如下公式实现的：
[0057][0058]
其中，cost
p
为湿式球磨机的每磨制1t石灰石的电耗成本(即单耗成本)，单位为元/t；cost为统计周期内湿式球磨机的总电耗成本，单位为元；为统计周期内石灰石的消耗量，单位为t。
[0059]
具体的，统计周期为1个月，开始时刻取本月的1日0点，结束时刻取下月的1日0点，获取sis系统在1个月的石灰石消耗的统计结果。
[0060]
步骤5、根据脱硫系统进出口烟气参数，包括原烟气的烟气流量、原烟气中的so2质量浓度、净烟气的烟气流量以及净烟气中的so2质量浓度，确定脱硫系统so2的实时减排量。
[0061]
为了精确确定so2的减排量，在本方案的优选实施例中，是通过如下公式实现的：
[0062]
e＝(q
in
·cin-q
out
·cout
)
·
10-6
[0063]
其中，e为so2的实时减排量，单位为t/h；q
in
为原烟气的烟气流量，单位为km3/h；c
in
为原烟气中的so2质量浓度，单位为mg/m3；q
out
为净烟气的烟气流量，km3/h；c
out
为净烟气中的so2质量浓度，单位为mg/m3。
[0064]
步骤6、根据so2的实时减排量确定脱硫系统实时消耗的石灰石量。
[0065]
根据脱硫系统吸收塔内的化学反应，石灰石中caco3与烟气中so2的反应，钙硫摩尔比为1:1，确定脱硫系统实时消耗的石灰石量。
[0066]
为了精确的脱硫系统实时消耗的石灰石量，在本方案的优选实施例中，是通过如下公式实现的：
[0067][0068]
其中，c为每小时石灰石的消耗量，单位为t/h；c为so2的减排量，单位为t/h；为so2的摩尔质量，为64，单位为g/mol；为caco3的摩尔质量，为100，单位为g/mol；γ为石灰石浆液的反应裕度，取常数；θ为石灰石的caco3纯度，单位为％。
[0069]
具体的，在本方案中，γ取值范围在1～1.05之间，取值1.05；θ取值90。
[0070]
步骤7、根据步骤6中得到的石灰石实时的消耗量和步骤4中得到的统计周期内球磨机磨制石灰石的单耗成本确定实时工况的球磨机的分摊电耗成本，将分摊电耗成本输入脱硫系统的成本分析优化模型，对脱硫系统的运行进行指导。
[0071]
湿式球磨机
[0072]
为了得到实时工况的球磨机分摊成本，在本方案的优选实施例中，是通过如下公式实现的：
[0073]
cs＝c
·
cost
p
[0074]
其中，cs为每小时球磨机的分摊电耗成本，单位为元/h；c为每小时石灰石的消耗
量，单位为t/h；cost
p
为湿式球磨机每磨制1t石灰石的电耗成本，单位为元/t。
[0075]
步骤8、由于石灰石消耗量统计的滞后性，导致得到的湿式球磨机磨制1t石灰石的电耗成本(cost
p
)也具有滞后性，所以每个周期均采用上个周期得到的作为本周期内的cost
p
进行实时分摊。
[0076]
在本周期结束后会重新执行本周期的历史任务回写数据，这样既保证了球磨机电耗成本分摊的实时性也保证了统计结果的准确性。
[0077]
具体的，以统计周期为1个月，开始时刻取本月的1日0点，结束时刻取下月的1日0点，确定过程如下：
[0078]
s81、根据上月的湿式球磨机磨制1t石灰石的电耗成本(cost
p
)确定实时的球磨机的分摊电耗成本，公式如下：
[0079]
cs
this
＝c1·
cost
p,last
[0080]
其中，cs
this
为本月实时的球磨机的分摊电耗成本，单位为元/h；c1为本月实时的脱硫系统石灰石的消耗量，单位为t/h；cost
p,last
为上月湿式球磨机每磨制1t石灰石的电耗成本，单位为元/t。
[0081]
s82、在本月结束后，延迟一定时间后确定得到准确的本月湿式球磨机每磨制1t石灰石的电耗成本，根据如下公式对数据进行更新：
[0082]
cs
last
＝c0·
cost
p,last,u
[0083]
其中，cs
last
为上月的每个工况对应球磨机的分摊电耗成本，单位为元/h；c0为上月的每个工况的脱硫系统石灰石的消耗量，单位为t/h；cost
p,last,u
为月底结束后的延迟一定时间后更新的上月湿式球磨机每磨制1t石灰石的电耗成本，单位为元/t。
[0084]
具体的，在本方案的优选实施例中，延迟时间取值为10分钟。
[0085]
实施例1
[0086]
为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行实例说明。
[0087]
步骤1、从sis系统获取生产相关的实时参数，具体参数及数值如下：原烟气的烟气流量(q
in
)为2468.93k m3/h、原烟气中的so2质量浓度(c
in
)为2201.73mg/m3、净烟气的烟气流量(q
out
)为2525.96km3/h、净烟气中的so2质量浓度(c
out
)为14.74mg/m3、石灰石的消耗量34.56t/h、湿式球磨机的电压(u)为10.24kv、湿式球磨机的电流(i)为82.61a；
[0088]
步骤2、根据湿式球磨机的电流(u)、电压(i)、以及功率因数确定湿式球磨机的功率p为1245.37kw。
[0089]
步骤3、根据湿式球磨机的功率以及运行的时间确定一个月内湿式球磨机的总电耗成本cost为95533.37元。
[0090]
步骤4、根据一个月内石灰石的消耗量为14906.2t以及步骤3中得到的湿式球磨机的总电耗成本确定湿式球磨机的单耗成本cost
p 6.41元/t。
[0091]
步骤5、确定so2的减排量e 5.4t/h。
[0092]
步骤6、确定脱硫系统实时消耗的石灰石量c 9.84t/h。
[0093]
步骤7、确定实时工况的球磨机的分摊电耗成本cs 62.39元/h。
[0094]
根据某电厂的脱硫的成本优化模型得到的实时成本为1635.77元/h，当采用本方
法计算得到的球磨机的实时分摊电耗成本优化原模型后结果为1698.16元/h，成本上涨了3.8％，结果更为准确，证明了本方法有良好的应用性。
[0095]
本发明还提供了一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法的系统，包括，总电耗成本模块、单耗成本模块、减排量模块、石灰石消耗模块和分摊电耗成本模块。
[0096]
总电耗成本模块，用于根据湿式球磨机的功率确定统计周期内湿式球磨机的总电耗成本；
[0097]
单耗成本模块，用于根据总电耗成本模块输出的统计周期内湿式球磨机的总电耗成本以及该统计周期内石灰石的消耗量，确定湿式球磨机的单耗成本；
[0098]
减排量模块，用于根据脱硫系统进出口烟气参数确定so2的实时减排量；
[0099]
石灰石消耗模块，用于根据减排量模块输出的so2的实时减排量确定脱硫系统的石灰石实时消耗量；
[0100]
分摊电耗成本模块，用于根据石灰石消耗模块输出的石灰石实时消耗量和单耗成本模块输出的湿式球磨机的单耗成本，确定实时工况的湿式球磨机的分摊电耗成本。
[0101]
本发明的目的在于提供一种脱硫系统球磨机成本的在线分摊方法，该方法利用电厂sis系统采集的实时生产数据对脱硫系统的so2减排量、球磨机的电耗及石灰石的消耗量进行确定，对实时工况进行电耗成本分摊，得到球磨机的实时电耗分摊成本，可应用于脱硫系统的成本分析优化模型，提高该模型的准确度。
[0102]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。