李晓辉

（河北工程大学，河北  邯郸  056038）

摘  要：为进一步提高火电厂脱硫系统节能效率，研究聚焦于脱硫系统能耗优化，深入探讨了基于数据挖掘的节能方法。通过对脱硫系统能耗特性与运行问题的剖析，详细阐述了工况聚类（FCM）与LightGBM优化模型的构建方法。某600MW燃煤机组应用该方法后，系统总电耗环比下降6.9%，典型工况下浆液循环泵单耗降幅达26.37%，出口S02浓度≤30mg/m³。该方法为脱硫系统实现能耗与环保约束的动态平衡提供了技术支撑。

关键词：火电厂；燃煤电厂；湿法脱硫；节能改造

0 引言

随着环保法规对火电厂烟气污染物排放限值的不断收紧，脱硫系统作为控制SO，排放的核心设备，其高效稳定运行成为研究热点。现有研究在脱硫脱硝协同控制、超低排放改造技术优化[2]及浆液循环泵节能改造等方面取得显著进展，为系统能效提升提供了重要支撑。然而，脱硫系统能耗特性受多因素耦合影响，尤其在复杂工况下，传统经验式运行策略难以实现能耗与环保约束的动态平衡。基于此，本文以数据挖掘技术为核心，通过工况聚类与特征提取，构建融合能耗成本与环保约束的优化模型，旨在实现脱硫系统的精细化节能控制。

1  脱硫系统能耗特性与关键问题分析

石灰石-石膏湿法脱硫（WFGD)作为燃煤火电厂烟气净化的主导技术，其能耗集中于浆液循环泵与氧化风机。系统能耗受多因素复杂耦合影响，如入口烟气流量、SO，浓度、温度直接决定脱硫反应所需的液气比与氧化风量，驱动泵与风机负荷变化；浆液特性(密度、pH值、氯离子浓度)通过改变黏度、反应活性及起泡倾向，显著影响设备效率；设备运行参数(如泵组启停组合、氧化风量设定)则直接关联实时能耗水平。实际运行中，尤其经历增容改造后，能耗异常升高与稳定性问题凸显。能耗方面，塔体拔高增加循环泵扬程需求，泵组增量及电机功率提升推高电耗；浆液品质恶化迫使系统提升液气比维持脱硫效率，进一步加剧泵耗。稳定性方面，吸收塔结构改变导致烟气流场紊乱，实际流速常>6m/s(远超设计值)，引发烟气分布不均与浆液携带；管束式除尘除雾器的应用虽提升除尘效果，但加剧浆液起泡倾向，造成液位剧烈波动，增加溢流风险并干扰氧化反应与控制稳定性。

2  基于数据挖掘的节能优化方法设计

2.1  数据采集与预处理为构建数据驱动的脱硫系统节能优化模型，首要任务是建立高质量的数据基础。可依托脱硫系统分布式控制系统的实时历史数据库，获取高频率（1min间隔)的运行数据。数据采集范围覆盖影响脱硫过程的关键参数，包括入口烟气条件、浆液状态及设备运行信号等。基于对脱硫工艺机理及能耗影响因素的系统分析，采用特征选择技术，从原始海量参数中识别并提取出与系统能耗及脱硫效率强相关的核心特征变量。为确保后续建模数据的可靠性与代表性，数据预处理阶段引入30准则，以剔除显著偏离正常工况的数据点。同时，为消除过渡过程对稳态模型构建的影响，应用滑动窗口分析算法进行稳态工况识别，通过设定合理的窗口长度及参数稳定性阈值，筛选出表征系统稳定运行的工况数据样本。

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