焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及工業(yè)煙氣處理信息管理控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)是世界上最大的煉焦生產(chǎn)國(guó)，2015年1月1日起正式實(shí)施的《煉焦化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)焦化工業(yè)的二氧化硫和氮氧化物的排放指標(biāo)提出了嚴(yán)格和明確的量化要求。某焦化廠于國(guó)內(nèi)率先采用濕式氨法強(qiáng)制湍流脫硫和強(qiáng)制氧化尿素脫硝一體化工藝裝置是處理焦化工業(yè)煙氣的一種重要手段?，F(xiàn)有脫硫脫硝一體化裝置包含的設(shè)備有引風(fēng)機(jī)、余熱回收鍋爐、增壓風(fēng)機(jī)、脫硫塔、脫硝塔、硫酸銨循環(huán)槽、固液分離器、尿素溶解槽、管道與輔助泵等相關(guān)設(shè)備、過(guò)程參數(shù)檢測(cè)裝置、過(guò)程參數(shù)調(diào)節(jié)裝置、DCS系統(tǒng)(Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng)，是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng))等(如圖1)。

現(xiàn)有工藝如下：

煉焦過(guò)程煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入余熱回收鍋爐，煙氣溫度由300℃降至160℃左右，經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)，在進(jìn)入脫硫塔之前與臭氧輸入管道匯合，煙氣中的部分NO與臭氧快速反應(yīng)生成NO₂。煙氣進(jìn)入脫硫塔濃縮段，經(jīng)過(guò)噴淋、洗滌，降溫至60℃左右，經(jīng)氣帽進(jìn)入到脫硫塔的吸收段，與頂部噴淋的脫硫吸收液逆流接觸，煙氣中的SO₂與吸收劑中的亞硫酸銨反應(yīng)生成亞硫酸氫銨，SO₂得以脫除凈化。吸收段底部的液體回流到脫硫塔底部的儲(chǔ)液槽。為了恢復(fù)吸收液的吸收能力，需補(bǔ)充氨水。脫硫塔頂部噴淋工藝水以保持儲(chǔ)液槽的液位在合理范圍內(nèi)。儲(chǔ)液槽底部鼓入空氣，將儲(chǔ)液槽中的部分(NH₄)₂SO₃氧化為(NH₄)₂SO₄，供濃縮段中硫酸銨的噴淋-蒸發(fā)-濃縮與后續(xù)處理。

脫硫后的煙氣管道與臭氧輸入管道連接，向脫硫后60℃左右的煙氣中混入臭氧，煙氣中的部分NO與臭氧快速反應(yīng)生成NO₂，隨后進(jìn)入脫硝塔下部，與脫硝塔頂部噴淋的尿素溶液逆流接觸，NO、NO₂與溶液中的尿素發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂、CO₂和H₂O，完成脫硝。達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣在脫硝塔頂部排入大氣，完成煙氣的全部處理過(guò)程。

現(xiàn)有裝置存在如下問(wèn)題：1.僅依靠脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備自身的DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，功能簡(jiǎn)單；2.脫硫脫硝段數(shù)據(jù)來(lái)源少，數(shù)據(jù)僅包括脫硫脫硝工段，沒(méi)有與焦化生產(chǎn)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，不利于過(guò)程的建模、優(yōu)化與控制。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述至少部分問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了以下技術(shù)方案：

一種焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)，包括：

焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)處理單元，與所述焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)相連，用于通過(guò)所述焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)采集焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)計(jì)算大氣污染物排放濃度和脫硫脫硝效率。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理單元具體包括：

第一計(jì)算模塊，被配置為根據(jù)下式計(jì)算所述大氣污染物排放濃度：

c＝c’/[(21-O₂)/(21-O₂’)]；

式中，所述c表示所述大氣污染物排放濃度；所述c’表示焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)檢測(cè)到的污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度；所述O2’表示實(shí)測(cè)的氧含量；所述O2表示基準(zhǔn)氧含量。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理單元具體包括：

第二計(jì)算模塊，被配置為根據(jù)下式計(jì)算所述脫硫脫硝效率：

式中，所述t表示當(dāng)前時(shí)刻；所述X(·)表示未處理廢氣中的SO₂/NO_X的濃度；所述X(·)'表示處理后廢氣中的SO₂/NO_X的濃度；所述k1表示廢氣每小時(shí)入塔體積；所述k2表示廢氣每小時(shí)出塔體積；η(t)表示所述脫硫脫硝效率。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理單元具體包括：

預(yù)處理模塊，用于對(duì)所采集的所述焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及所述煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和去噪處理。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理單元具體包括：

分析模塊，用于通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)、顯著性檢驗(yàn)、相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、主成分分析和聚類(lèi)分析，以分類(lèi)、估計(jì)、預(yù)測(cè)和量化所述焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)中脫硫脫硝裝置的運(yùn)行特性。

進(jìn)一步地，所述管控系統(tǒng)還包括：

過(guò)程優(yōu)化單元，與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，用于基于能源損耗及脫硫過(guò)程中物料平衡約束條件，并利用優(yōu)化算法動(dòng)態(tài)控制所述脫硫脫硝過(guò)程的原料，以最小化生產(chǎn)成本。

進(jìn)一步地，所述過(guò)程優(yōu)化單元具體包括：

目標(biāo)確定模塊，被配置為確定所述脫硫脫硝過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，所述M_T表示生產(chǎn)成本；所述表示耗電成本；所述表示用料成本；所述表示其他成本；所述t表示時(shí)間；所述T表示計(jì)劃期；

決策確定模塊，被配置為將t內(nèi)的脫硫脫硝成本確定為決策變量；

第一約束條件確定模塊，被配置為確定出口煙氣濃度約束條件為：以及工藝約束條件為：4.5<PH<6，P∈6∶4～4∶6，3％<C<10％，120<TS<200，50<TN<90；

其中，所述表示二氧化硫排放濃度閾值；所述表示氮氧化物排放濃度閾值；所述PH表示脫硫吸收劑PH值；所述P表示在臭氧調(diào)節(jié)下的NO與NO₂的濃度；所述C表示氨水質(zhì)量濃度；所述TS表示脫硫煙氣入口的溫度；所述TN表示脫硝煙氣入口的溫度；

第二約束條件確定模塊，被配置為確定所述脫硫過(guò)程中物料平衡約束條件為：

S_配^T＝B1^T×Ps+B2^T×F+Hs^T+S^T+Q^T；

其中，所述T表示時(shí)間段；所述S配T表示當(dāng)前時(shí)間段中配合煤中的總硫含量；所述B1^T表示當(dāng)前時(shí)間段中的焦炭產(chǎn)量；所述Ps表示焦炭中的平均含硫百分比；所述B2^T表示脫硫塔脫硫后所得硫酸銨產(chǎn)量；所述F表示硫酸銨中含硫比；所述S^T表示當(dāng)前煉焦時(shí)段中凈化塔排放的SO₂總量；所述Hs^T表示當(dāng)前煉焦時(shí)段中荒煤氣中含硫總量；所述Q^T表示當(dāng)前時(shí)間段中煤焦油產(chǎn)物含硫總量；

優(yōu)化模塊，與所述目標(biāo)確定模塊、所述決策確定模塊、所述第一約束條件確定模塊和所述第二約束條件確定模塊相連，并被配置為基于所述目標(biāo)確定模塊、所述決策確定模塊、所述第一約束條件確定模塊和所述第二約束條件確定模塊的結(jié)果，利用優(yōu)化算法對(duì)所述脫硫脫硝過(guò)程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)優(yōu)化。

進(jìn)一步地，所述管控系統(tǒng)還包括顯示單元；其中，顯示單元包括：

構(gòu)建模塊，被配置為構(gòu)建焦化煤氣燃燒和脫硫脫硝塔的物理模型；

模擬模塊，與所述構(gòu)建模塊相連，并被配置為對(duì)所述焦化生產(chǎn)段和所述脫硫脫硝一體化工程段的濃度、溫度和壓力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬；

顯示模塊，與所述模擬模塊相連，并被配置為通過(guò)圖形對(duì)數(shù)值模擬后的結(jié)果進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，所述管控系統(tǒng)還包括：

服務(wù)器，包括：

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，與所述焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)相連，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及所述煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)、所述能源數(shù)據(jù)和所述運(yùn)行參數(shù)；

備份服務(wù)器，與所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相連，用于備份所述焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及所述煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)、所述能源數(shù)據(jù)；

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，與所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相連并與終端通信連接，用于基于終端的請(qǐng)求而提供所述焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及所述煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)、所述能源數(shù)據(jù)和所述運(yùn)行參數(shù)的查詢(xún)服務(wù)；

所述終端，用于以圖形的形式顯示所述焦化生產(chǎn)過(guò)程和所述煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程中的變量數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理單元。其中，數(shù)據(jù)處理單元與焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)相連，用于通過(guò)焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)采集焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)計(jì)算大氣污染物排放濃度和脫硫脫硝效率。本發(fā)明實(shí)施例利用焦化生產(chǎn)及脫硫脫硝一體化DCS系統(tǒng)，將焦化生產(chǎn)與脫硫脫硝兩部分有機(jī)集成為一個(gè)完整的工業(yè)流程環(huán)，實(shí)現(xiàn)了焦化生產(chǎn)及煙氣脫硫脫硝一體化兩部分?jǐn)?shù)據(jù)的互聯(lián)互通，充分發(fā)掘焦化生產(chǎn)段對(duì)于脫硫脫硝一體化段的關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了焦化企業(yè)脫硫脫硝一體化設(shè)備數(shù)據(jù)的信息化。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有脫硫脫硝一體化裝置示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)程優(yōu)化單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)。如圖2所示，該系統(tǒng)20可以包括：焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)22和數(shù)據(jù)處理單元24。其中，數(shù)據(jù)處理單元24用于通過(guò)焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)22采集焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)計(jì)算大氣污染物排放濃度和脫硫脫硝效率。

本發(fā)明實(shí)施例利用焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)22，通過(guò)采集焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)，來(lái)實(shí)時(shí)計(jì)算大氣污染物排放濃度和脫硫脫硝效率，解決了現(xiàn)有技術(shù)僅依靠脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備自身的DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，功能簡(jiǎn)單，而且脫硫脫硝段數(shù)據(jù)來(lái)源少，數(shù)據(jù)僅包括脫硫脫硝工段，沒(méi)有與焦化生產(chǎn)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，不利于過(guò)程的建模、優(yōu)化與控制的缺陷。

在上述實(shí)施例中，焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)包括但不限于焦化原料數(shù)據(jù)類(lèi)型(例如：入爐煤成分、裝煤量、回爐煤氣成分)、焦化產(chǎn)物數(shù)據(jù)類(lèi)型(例如：焦炭質(zhì)量及產(chǎn)量、煤焦油等產(chǎn)物量及成分、廢氣量及成分)、生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)型(例如：焦?fàn)t溫度制度、焦?fàn)t壓力制度、煤氣量和空氣流量)。

具體地，焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)可如表一所示。

表一：

煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以包括但不限于液位數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、PH值、濃度數(shù)據(jù)及能源數(shù)據(jù)。其中，能源數(shù)據(jù)例如可以包括臭氧發(fā)生機(jī)組耗電量、噴淋耗電量以及氨水和尿素等原料成本。

具體地，煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù)可如表二所示。

表二：

上述煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過(guò)工業(yè)檢測(cè)儀表獲取到。

運(yùn)行參數(shù)可以包括但不限于焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)檢測(cè)到的污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度、實(shí)測(cè)的氧含量、未處理廢氣中的二氧化硫濃度和氮氧化物濃度、處理后廢氣中的二氧化硫濃度和氮氧化物濃度、廢氣每小時(shí)入塔體積及廢氣每小時(shí)出塔體積。

在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理單元可以作為管控中心通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)與焦化生產(chǎn)DCS系統(tǒng)和脫硫脫硝一體化DCS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)。其中，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)用于單元、模塊之間或設(shè)備、裝置之間(含DCS、SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)服務(wù)器、PLC(可編程邏輯控制器)、RTU(遠(yuǎn)程終端單元)、儀表等)的數(shù)據(jù)采集和通訊鏈路轉(zhuǎn)換，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議上傳給應(yīng)用層，本發(fā)明實(shí)施例采用的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷平衡功能和斷線(xiàn)數(shù)據(jù)緩存功能，支持通過(guò)RS232、RS422、RS485、電臺(tái)、電話(huà)輪巡撥號(hào)、以太網(wǎng)、移動(dòng)GPRS、3G、4G等通信方式。

在一些可選的實(shí)施方式中，上述數(shù)據(jù)處理單元具體可以包括：第一計(jì)算模塊。其中，第一計(jì)算模塊被配置為根據(jù)下式計(jì)算大氣污染物排放濃度：

c＝c’/[(21-O₂)/(21-O₂’)]；

式中，c表示大氣污染物排放濃度(mg/m³)；c’表示焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)檢測(cè)到的污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度(mg/m³)；O₂’表示實(shí)測(cè)的氧含量(％)；O₂表示基準(zhǔn)氧含量(％)；“21”表示氧氣在空氣所占的體積為21％。

其中，污染物排放濃度通過(guò)對(duì)煙氣濃度反折算得到。煙氣濃度例如可以為煙氣氮氧化物濃度。

在一些可選的實(shí)施方式中，上述數(shù)據(jù)處理單元具體可包括第二計(jì)算模塊。其中，第二計(jì)算模塊被配置為根據(jù)下式計(jì)算脫硫脫硝效率：

其中，t表示當(dāng)前時(shí)刻；X(·)表示未處理廢氣中的SO₂/NO_X的濃度(mg/m³)，也即脫硫塔入口處廢氣中的SO₂/NO_X的濃度；X(·)'表示處理后廢氣中的SO₂/NO_X的濃度(mg/m³)；k1表示廢氣每小時(shí)入塔體積；k2表示廢氣每小時(shí)出塔體積。作為示例，k1＝π×R_入²×3600(m³)，其中優(yōu)選地，R_入＝1(m)；k2＝π×R_出²×3600(m³)，其中優(yōu)選地，R_出＝1.25(m)；η(t)表示所述脫硫脫硝效率。

在一些可選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理單元還具體可包括預(yù)處理模塊。其中，預(yù)處理模塊用于對(duì)所采集的焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪處理。

作為示例，本發(fā)明實(shí)施例可以使用小波去噪工具對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。其中，參數(shù)設(shè)定為軟閾值，并采用3層sym8小波。

在另一些在一些可選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理單元還具體可包括分析模塊。其中，分析模塊用于通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)、顯著性檢驗(yàn)、相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、主成分分析和聚類(lèi)分析，以分類(lèi)、估計(jì)、預(yù)測(cè)和量化焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)中脫硫脫硝裝置的運(yùn)行特性。

在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)諸如假設(shè)檢驗(yàn)、顯著性檢驗(yàn)、相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、主成分分析和聚類(lèi)分析等統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘算法實(shí)施大數(shù)據(jù)分析，以分類(lèi)、估計(jì)、預(yù)測(cè)和量化焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)中脫硫脫硝裝置的運(yùn)行特性，從而發(fā)現(xiàn)該脫硫脫硝裝置運(yùn)行中的各種潛在規(guī)律，進(jìn)而可以為脫硫脫硝裝置的改進(jìn)與運(yùn)行優(yōu)化提供信息化技術(shù)支撐，集成了故障診斷，能夠查找故障的根源和傳播路徑，實(shí)現(xiàn)了管控系統(tǒng)的智能化。

在一些可選的實(shí)施方式中，如圖3所示，管控系統(tǒng)還可以包括：過(guò)程優(yōu)化單元26，其與數(shù)據(jù)處理單元相連，用于基于能源損耗及脫硫過(guò)程中物料平衡約束條件，并利用優(yōu)化算法動(dòng)態(tài)控制脫硫脫硝過(guò)程的原料，以最小化生產(chǎn)成本。

這里，脫硫脫硝過(guò)程優(yōu)化的目標(biāo)是在保證出口二氧化硫和氮氧化物嚴(yán)格不高于規(guī)定值的前提下，使生產(chǎn)成本最小。

具體地，如圖4所示，過(guò)程優(yōu)化單元40被配置具體可包括：目標(biāo)確定模塊41、決策確定模塊42、第一約束條件確定模塊43和第二約束條件確定模塊44及優(yōu)化模塊45。其中：

目標(biāo)確定模塊41被配置為確定脫硫脫硝過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，M_T表示生產(chǎn)成本；表示耗電成本，例如臭氧機(jī)組耗電量、各噴淋耗電量及其他裝置或設(shè)備的耗電量；表示用料成本，例如用料成本可以包括氨水、尿素成本及水成本；表示諸如人工成本等其他成本；t表示時(shí)間；T表示計(jì)劃期。

確定目標(biāo)函數(shù)時(shí)通常確定與生產(chǎn)成本、產(chǎn)量等有關(guān)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，優(yōu)化的目的是使其最大或最小化。

決策確定模塊42被配置為將時(shí)間t內(nèi)的脫硫脫硝成本確定為決策變量。

第一約束條件確定模塊43被配置為確定出口煙氣濃度約束條件為以及工藝約束條件為4.5<PH<6，P∈6∶4～4∶6，3％<C<10％，120<TS<200，50<TN<90。

其中，表示二氧化硫排放濃度閾值，例如其可以為《煉焦化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的二氧化硫排放濃度上限；表示氮氧化物排放濃度閾值，例如其可以為《煉焦化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的氮氧化物排放濃度上限；PH表示脫硫吸收劑PH值；P表示在臭氧調(diào)節(jié)下的NO與NO₂的濃度；C表示氨水質(zhì)量濃度；TS表示脫硫煙氣入口的溫度；TN表示脫硝煙氣入口的溫度。

第二約束條件確定模塊44被配置為確定下式為脫硫過(guò)程中物料平衡約束條件：

S_配T＝B1^T×Ps+B2^T×F+Hs^T+S^T+Q^T；

其中，T表示時(shí)間段；S_配^T表示當(dāng)前時(shí)間段中配合煤中的總硫含量；B1^T表示當(dāng)前時(shí)間段中的焦炭產(chǎn)量；Ps表示焦炭中的平均含硫百分比；B2^T表示脫硫塔脫硫后所得硫酸銨產(chǎn)量；F表示硫酸銨中含硫比；S^T表示當(dāng)前煉焦時(shí)段中凈化塔排放的SO₂總量；Hs^T表示當(dāng)前煉焦時(shí)段中荒煤氣中含硫總量；Q^T表示當(dāng)前時(shí)間段中煤焦油產(chǎn)物含硫總量。

上述建立約束條件的過(guò)程是建立設(shè)備負(fù)荷限制、產(chǎn)品質(zhì)量限制及基本規(guī)律的限制等的過(guò)程。

優(yōu)化模塊45與目標(biāo)確定模塊41、決策確定模塊42、第一約束條件確定模塊43和第二約束條件確定模塊44相連，并被配置為基于目標(biāo)確定模塊41、決策確定模塊42、第一約束條件確定模塊43和第二約束條件確定模塊44的結(jié)果，利用優(yōu)化算法對(duì)脫硫脫硝過(guò)程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)優(yōu)化。

在上述實(shí)施例中，優(yōu)化算法包括但不限于二次逼近法、罰函數(shù)法、廣義梯度法、復(fù)合型法、隨機(jī)搜索法、遺傳算法或群集智能優(yōu)化算法。

在利用優(yōu)化算法對(duì)脫硫脫硝過(guò)程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的過(guò)程中，可以將得到的控制量進(jìn)行OPC寫(xiě)入操作，例如：進(jìn)行OPC寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)操作或與DCS進(jìn)行通信。作為示例，具體步驟可以為：創(chuàng)建OPC服務(wù)器并啟動(dòng)；組態(tài)軟件與OPC服務(wù)器進(jìn)行連接；對(duì)變量或控制量進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

通過(guò)采用上述過(guò)程優(yōu)化單元，實(shí)現(xiàn)了脫硫、脫硝過(guò)程的成本最低化，解決了現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫脫硝流程的優(yōu)化操作的缺陷，降低了脫硫脫硝的物耗和能耗等運(yùn)行成本，確保了管控系統(tǒng)運(yùn)行的高效性與經(jīng)濟(jì)性。

在一些可選的實(shí)施方式中，上述管控系統(tǒng)還可以包括顯示單元。

具體地，顯示單元可包括：構(gòu)建模塊、模擬模塊和顯示模塊。其中，構(gòu)建模塊被配置為構(gòu)建焦化煤氣燃燒和脫硫脫硝塔的物理模型。模擬模塊與構(gòu)建模塊相連，并被配置為對(duì)焦化生產(chǎn)段和脫硫脫硝一體化工程段的濃度、溫度和壓力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。顯示模塊與模擬模塊相連，并被配置為通過(guò)圖形對(duì)數(shù)值模擬后的結(jié)果進(jìn)行顯示。

其中，圖形包括但不限于分布圖、三維圖、折線(xiàn)圖或柱形圖亦或是圖表。

在上述實(shí)施例中，數(shù)值模擬可以利用例如Fluent工具等流體力學(xué)分析工具，并結(jié)合有限元或有限容積的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行，在此不再贅述。

上述實(shí)施例通過(guò)多種圖示對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行了顯示，解決了現(xiàn)有技術(shù)表現(xiàn)形式單一，數(shù)據(jù)僅用曲線(xiàn)圖進(jìn)行表示，不夠直觀形象的缺陷，實(shí)現(xiàn)了焦化企業(yè)脫硫脫硝一體化設(shè)備數(shù)據(jù)的可視化，可以幫助操作和管理人員更加及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)管裝置的運(yùn)行，提升管理水平和管理能力，為裝置在工藝、制造和運(yùn)行方面的持續(xù)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

在一些可選的實(shí)施方式中，上述系統(tǒng)還可以包括服務(wù)器和終端。其中，服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、備份服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與焦化生產(chǎn)段及脫硫脫硝一體化工程段DCS系統(tǒng)相連，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)。備份服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相連，用于備份焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相連并與終端通信連接，用于基于終端的請(qǐng)求而提供焦化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)的查詢(xún)服務(wù)。終端用于以圖形的形式顯示焦化生產(chǎn)過(guò)程和煙氣脫硫脫硝一體化過(guò)程中的變量數(shù)據(jù)。

上述備份服務(wù)器例如可以為用于備份的企業(yè)云數(shù)據(jù)庫(kù)。上述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器例如可以為企業(yè)Web服務(wù)器。

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于焦化生產(chǎn)段的數(shù)據(jù)，備份服務(wù)器進(jìn)行全部備份；對(duì)于脫硫脫硝一體化段的數(shù)據(jù)，備份服務(wù)器視實(shí)際情況而定，以DCS系統(tǒng)采樣頻率的若干倍為周期進(jìn)行備份。

在上述實(shí)施例中，該終端優(yōu)選為移動(dòng)顯示終端，尤其是諸如基于IOS或Android系統(tǒng)的智能手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、各類(lèi)移動(dòng)嵌入式設(shè)備、各類(lèi)平板電腦、筆記本電腦、手持終端等。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)服務(wù)器與終端，使相關(guān)人員無(wú)論在何地都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)行情況的隨時(shí)掌握。解決了現(xiàn)有技術(shù)僅能在操作室計(jì)算機(jī)上進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)，不利于進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的缺陷。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚，在具體實(shí)施過(guò)程中，管控系統(tǒng)還可以包括必不可少的接口(例如：OPC(OLE for Process Control,用于過(guò)程控制的OLE(Object Linking and Embedding))接口等)，用于與MATLAB、CFD(例如：CFX、FLUENT等)等工具相連，以進(jìn)行協(xié)同仿真、計(jì)算或數(shù)值模擬。其中，OPC是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，用于過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。此外，管控系統(tǒng)還可以包括處理器和存儲(chǔ)器及總線(xiàn)等公知的結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，管控系統(tǒng)可以包括數(shù)據(jù)處理單元、過(guò)程優(yōu)化單元、顯示單元和接口。其中，數(shù)據(jù)處理單元與過(guò)程優(yōu)化單元和接口雙向互聯(lián)，且與顯示單元單向連接；過(guò)程優(yōu)化單元與接口雙向互聯(lián)，且與顯示單元單向連接。通過(guò)接口，顯示單元可以利用MATLAB、CFD等工具構(gòu)建焦化煤氣燃燒和脫硫脫硝塔的物理模型，并對(duì)焦化段和脫硫脫硝一體化段的濃度、溫度和壓力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)圖形對(duì)數(shù)值模擬后的數(shù)據(jù)中的變量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚，為了確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，上述系統(tǒng)還可以包括諸如工業(yè)防火墻、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等外部設(shè)備，其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元可以保存處理后的數(shù)據(jù)；例如可以使用云數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所有原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)均進(jìn)行實(shí)時(shí)備份，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例提供的焦化煙氣脫硫脫銷(xiāo)一體化設(shè)備集中管控系統(tǒng)在進(jìn)行工作時(shí)，僅以上述各功能模塊、單元的劃分進(jìn)行舉例說(shuō)明，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊、單元來(lái)完成，即將本發(fā)明實(shí)施例中的模塊、單元再分解或者組合，不視為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的不當(dāng)限定。

如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“模塊”、“單元”可以指代在計(jì)算系統(tǒng)上執(zhí)行的軟件對(duì)象或例程?？梢詫⒈疚闹兴枋龅牟煌K、單元實(shí)現(xiàn)為在計(jì)算系統(tǒng)上執(zhí)行的對(duì)象或過(guò)程(例如，作為獨(dú)立的線(xiàn)程)。雖然優(yōu)選地以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)本文中所描述的系統(tǒng)和方法，但是以硬件或者軟件和硬件的組合的實(shí)現(xiàn)也是可以的并且是可以被設(shè)想的。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。