蓝天郎凤娥：“工业锅炉智能云平台”集远程监控及辅助决策为一体

山西蓝天郎凤娥在研讨会上分享“工业锅炉智能云平台”技术

“工业锅炉智能云平台”是利用先进的物联网技术、移动互联技术、云计算技术、大数据技术和智能控制技术与热源、热网、热用户高度集成而形成智能云端管控中心，将现场的数据传送到云端的智能分析中心，中心智能分析平台灵活应用大数据软件和资深专家建议库，向用户反馈实时监控、数据分析、优化建议、维修保养、安全报警等信息的智能远程平台。山西郎凤娥介绍说。

“智能锅炉云平台”可以实现：现场运行状态实时掌握、技术和经济问题预警、行业专家诊断和建议、节能减排技术改造、全生命周期售后、锅炉运行人员绩效考核、核心数据行业对标、年度/月度运行报告等服务。

近日，山西郎凤娥出席了工业锅炉技术研讨会，会上详细的介绍了“工业锅炉智能云平台”的若干问题。

适用范围

带有PLC、DCS等控制系统，支持Modbus协议、具有RS232/485串口的工业锅炉。

基本原理

工业锅炉远程集中监控及智能辅助决策云平台技术国家环境保护燃煤工业锅炉节能与污染控制工程技术中心在工业锅炉和自动控制方面的产品与技术优势，利用先进的物联网技术、移动互联技术、云计算技术、大数据技术和智能控制技术与热源、热网、热用户高度集成而形成智能云端管控中心，将现场的数据传送到云端的智能分析中心，中心智能分析平台灵活应用大数据软件和资深专家建议库，向用户反馈实时监控、数据分析、优化建议、维修保养、安全报警等信息，提高资源综合利用效率。

工艺流程

该技术是通过现场数据采集器将现场工业锅炉运行的实时数据收集到数据采集服务器，加密后的数据通过无线/有线网络传输到中心的云端服务器的数据存储数据库，分析数据库灵活应用数学模型和专家经验对数据进行加工、汇总、分析、预测，并提出问题诊断和解决方案，实现可监测、可报警、可建议优化和系统全生命周期管理。具体工艺流程如图1所示：

关键技术或设计特征

1. 数据采集技术：在自控系统的基础上加装数据采集器，进行数据采集；
2. 数据远程传输及接收技术：对数据采集器进行配置，将数据通过有线/无线网络将数据传输到中心服务器的数据接收软件。
3. 数据转储技术：通过数据转储软件，将接收到的数据转储到需要的关系型数据库。
4. 数据分析技术：结合技术人员的知识、经验，利用实时数据库和关系型数据库，建立数学模型对数据进行加工、汇总、分析、预测；分析采用不同的数学模型对分析结果的影响，结合工业锅炉的运行情况、检测结果、专家分析等条件，确定最适合的数学模型。
5. 数据展示技术：工业锅炉运行数据通过WEB端和APP端进行展示，进行数据展示平台研发，实现可监测、可报警、可建议优化和系统全生命周期管理。

山西蓝天郎凤娥认为:“智能锅炉云平台”是锅炉行业“工业4.0”时代的产物，是将物联网、云计算、大数据、移动互联等先进技术与传统锅炉行业深度融合。无论是燃油燃气锅炉、链条锅炉、煤粉锅炉、循环流化床锅炉，还是生物质锅炉，都是“智能锅炉云平台”的服务对象。“智能锅炉云平台”让普通锅炉拥有了智慧的大脑，让锅炉更节能、更环保、更安全。

郎凤娥同志出生于1961年1月，山西省忻州市人，中共党员，本科学历，高级工程师。郎凤娥曾带领团队研发新型高效煤粉工业锅炉系统技术，用了4年的时间，完成了第一代新型高效节能环保煤粉锅炉的市场化、商业化推广和实践验证，填补了我国煤粉锅炉小型化难的技术空白。

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今后，除了“郎凤娥 环保厅专栏”以外，“山西郎凤娥环保技术专栏”将同时为读者提供最新的环保技术资讯。

郎凤娥个人简介，郎凤娥同志出生于1961年1月，山西省忻州市人，中共党员，本科学历，高级工程师，郎凤娥任山西蓝天环保设备有限公司董事长。郎凤娥兼任中国节能协会常务理事、中国环境保护产业协会第四届理事会常务理事、山西省环境保护产业协会第四届理事会副会长、山西省环境和资源综合利用协会副理事长、忻州市女企业家协会会长。

郎凤娥谈锅炉改造http://langfenge11.sxltjt.com

郎凤娥谈锅炉节能http://langfenge12.sxltjt.com

山西郎凤娥推荐环保技术：工业锅炉直排式烟塔合一烟气脱硫系统

工业锅炉大气污染物超低排放控制技术对于提高我国环境质量、生活质量起到至关重要的作用，是推动节能减排的有效措施对于实现我国经济社会的可持续发展具有十分重要的推动作用。近日，山西环保人蓝天郎凤娥在直播中详细介绍直排式烟塔合一烟气脱硫系统技术。

打开山西环保郎凤娥直播平台，可以看到具体课件。直排式烟塔合一烟气脱硫系统主要包括以下几个子系统：烟气系统、吸收系统、脱硫剂制备存储系统、脱硫产物处置系统、工艺水系统、电气系统、仪表及自动化控制系统。

1.烟气系统

烟气系统是指从吸收塔进口烟道至脱硫塔出口烟道范围内的所有构筑物及设备，本系统主要设备包括：烟道、挡板门、膨胀节。

所有没有接触到低温饱和烟气冷凝液的烟道或没有接触从吸收塔循环喷淋夹带雾滴的烟道，用普通碳钢或相当材料制作，接触腐蚀环境的净烟气烟道和部分原烟气烟道将采用防腐措施。靠近吸收塔一侧的局部进口烟道及所有出口烟道将进行内部防腐处理，所有烟道均进行外部油漆防腐。

2.SO2吸收系统

SO2吸收系统是指洗涤烟气，将烟气中SO2进行捕集下来的主要构筑物及相关设备，是整套脱硫装置内的核心设备，在整个系统中起到至关重要的作用，主要设备包括：吸收塔主体、雾化喷淋层、除雾层、氧化层。

A．吸收塔主体

吸收塔主体采用空塔结构，吸收塔主体采用碳钢材料制作，内表面采用玻璃鳞片防腐设计，防腐厚度在2~4mm范围之内，吸收塔外壁进行油漆防腐。脱硫塔将根据其运行负荷进行结构设计，吸收塔设计成气密性结构，以防止液体泄漏。塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护，吸收塔内部喷淋系统和支撑等应尽可能不堆积污物和结垢，并且应设有通道以便于清洁。

吸收塔系统还包括必需的就地和远方测量装置，提供吸收塔温度、除雾器压差测点。

B．雾化喷淋层

脱硫塔中部设置浆液雾化喷淋层，该装置由玻璃钢材质分配管网和碳化硅喷嘴组成。

喷淋层的数量为3层，每层喷淋层根据工艺要求在塔体断面的不同位置安装空心和实心喷嘴，并保证吸收塔每个喷淋截面的脱硫液覆盖面积超过200%。

所有喷嘴均采用耐腐耐磨SiC材料制作，并尽可能避免快速磨损、结垢和堵塞。喷嘴与管道采用缠绕方式连接。

C．除雾层

除雾器系统由PP材质制作而成的除雾器本体及冲洗管路组成，除雾器本体由除雾器单元块组成，方便安装、拆卸和更换，除雾器冲洗管路有管道及喷嘴组成，也能够单独拆卸，方便检修维护，除雾器前后设置压差监测仪表，能够对除雾器运行情况进行实时监测，并为冲洗系统设置冲洗电动阀门，与压差变送器实现自动连锁，可以自动运行也可手动操作。

D．氧化层

烟气中的SO2与Ca(OH)2反应后生成CaSO4中间产物，通过氧化风机提供的氧化空气对其进行强制氧化生成CaSO4。本系统包括氧化曝气管和氧化风机。与反应浆液接触的管道采用防腐耐磨材质管道。

3.脱硫剂制备系统

工程脱硫剂采用生石灰粉，外购合格的生石灰粉，由罐车运至厂内，并利用罐车自带气力输送泵输送至生石灰粉仓。使用时，生石灰粉通过星型给料机和螺旋给料机输送到稀释熟成罐内与罐内加入的工艺水进行强制搅拌充分混合为一定浓度的浆液，并加热，以提高脱硫剂活性，再经过稀释熟成罐的输送泵输送到储存罐内存储。使用时，由供给泵将熟化后的脱硫剂浆液输送到脱硫塔内。

脱硫剂制备系统内罐体全部采用碳钢制作，外部进行油漆防腐，系统内管道和阀门选用普通碳钢材质，有特殊要求另附说明及要求，室外管路根据实际情况需要，进行保温处理。

4.脱硫产物处置系统

吸收塔塔底部脱硫浆液在吸收氧化反应后生成CaSO4，并在脱硫塔底部循环浆液内停留，其浆液浓度及PH值达到一度数值后经塔底部排出管道排出到厂区污水管网。

如果脱硫产物不能直接外排，则塔底部循环浆液通过脱硫塔抽出泵输送到压滤机内进行脱水处理，脱水后产生的脱硫产物落入脱硫渣车间进行暂时储存，然后通过车辆外运处置，压滤机过滤液通过滤液收集槽收集，并通过管道回流到脱硫塔循环使用。

所有与浆液接触的管道均采用防腐耐磨材料制作，所有管路系统均进行保温处理。

5.工艺水系统

工艺水系统由工艺水箱、工艺水泵以及相应的管路系统组成。工艺水泵为系统内脱硫剂制备、管道冲洗、设备冲洗、以及脱硫塔除雾器冲洗提供用水。

工艺水箱为碳钢结构，工艺水泵采用铸铁材质的离心泵。

工艺水箱设液位监控仪表。

该系统内管道采用碳钢无缝钢管，外壁进行油漆防腐，室外管道进行保温处理。

6.杂用气和仪用压缩空气系统

FGD区域的压缩空气（含仪用、杂用）由锅炉房空压机提供。

7.管道和阀门

脱硫系统内由我方提供的设备、阀门、管件与业主接口的管道、设备接口处的法兰、紧固件（垫片、螺栓、螺母、垫圈）的设计尺寸采用公制并按国标执行。

脱硫浆液和含氯液体：衬胶钢管/玻璃钢管/PE。

吸收塔循环管：衬胶钢管/玻璃钢管/PE。

脱硫剂浆液管：碳钢管。

8.箱罐、容器、坑和沟道

所有箱罐和容器的设计包括必需的连接件、人孔门、排水/排空措施，以及运行和维护必需的通道楼梯和栏杆。箱罐、容器、坑和沟道的设计应适合于介质特性和使用条件。

9.保温、油漆

具有下列情况之一的设备、管道及附件按相应的要求进行保温或油漆：

外表温度高于50℃，且需要减少热损失者；

要求防冻、防凝露或延迟介质凝结者；

工艺生产不需要保温的，其外表面温度超过50℃，而又无法采取其他措施防止烫伤人员的地方；

对于防烫伤保温，保温结构外表面温度不应超过50℃。

对不保温和介质温度低于120℃保温的设备、管道及其附件、支吊架、平台扶梯进行涂漆。

烟道保温采用预制保温板保温。保温层主材采用岩棉。

对露天设备的保温层外装板采用能防止雨水入侵的保温层。

机械、电气设备及部件的油漆工作应在制造厂内完成，钢结构部分在现场完成。以上是山西蓝天郎凤娥在近日的直播中的分享内容。

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山西蓝天郎凤娥专访：谈工业锅炉网络化智能监测技术方案

山西郎凤娥同志出生于1961年1月，山西省忻州市人，中共党员，本科学历，高级工程师。郎凤娥曾带领团队研发新型高效煤粉工业锅炉系统技术，用了4年的时间，完成了第一代新型高效节能环保煤粉锅炉的市场化、商业化推广和实践验证，填补了我国煤粉锅炉小型化难的技术空白。

近日，山西蓝天郎凤娥在采访中谈到了工业锅炉网络化智能监测技术方案。

（一）数据采集层构架及技术方案

本方案主要目的是阐述锅炉数据采集过程的功能性说明，主要实现目的为将客户现场锅炉的实时信息通过数据接口采集，采集之后将数据发送至位于网络化智能监测系统的应用数据库，数据库为SQLSERVER。

现场端锅炉种类多样，数据接口形式多样，主要存在三种方式，一种为通过OPC协议方式发送锅炉数据，一种通过DTU设备以MODBUS RTU协议串口或TCP方式发送数据，一种为现场配置工控机，通过工控机连接多台锅炉采用MODBUS RTU或TCP方式发送数据。所有方式均支持数据缓存和断点续传功能，确保数据传输不会出现丢失，保证数据传输的准确性。

数据采集之后，通过现场配置的数据发送程序通过TCP协议发送至位于网络化智能监测系统的数据接收服务器，数据接收服务器中配置接收程序接收来自子站的数据并解析后存储进现有数据库中。数据存储可进行初始化配置和存储点的数据调整，以补充在接口中不存在的点的关系数据库中的数据。

数据采集构架及方案原理图

（二）数据存储及转储层构架及设计方案

1. 分布式文件系统

大数据平台存储系统使用分布式文件系统（HDFS）对海量数据进行存储。

HDFS采用master/slave架构。一个HDFS集群是由多个Namenode和一定数量的Datanodes 组成。Namenode是一个中心服务器，负责管理文件系统的名字空间（namespace）以及客户端对文件的访问。Namenode执行文件系统的名字空间操作，比如打开、关闭、重命名文件或目录。它也负责确定数据块到具体Datanode节点的映射。StandbyNameNode用于辅助NameNode工作。

大数据平台存储系统架构示意图

此大数据平台能够自动化的对数据进行备份、管理、维护。部分节点宕机失效时不会影响集群的正常使用，不会影响业务需求。

1. 分布式数据库

HDFS能够存储结构化数据、半结构化数据、非结构化数据。但是HDFS对于结构化数据的管理维护不是很友好。Hbase为面向列的分布式数据库，以表格的形式维护数据，能够存储数亿条数据。其特点是行可以数亿行，列可达数亿列。主要应用场景为对于实时性要求高的精确查询业务需求。

分布式数据库关系维护示意图

Hbase同样使用master/slave架构，master为HMaster主要负责各个数据区与对应的服务器之间的关系维护以及启动关闭Hbase集群等。Slave为Region server主要负责本节点的数据与切分区域，并接受HMaster的指令。

Hbase对于海量数据的存储依赖于HDFS，将数据存储到HDFS中。Hbase内部数据的维护使用分区管理（HRegion）的机制。

数据使用分区管理机制示意图

当分区达到一定数目时，进行分布式管理维护。

1. 数据仓库

Hive是基于Hadoop的一个数据仓库工具，可以将结构化的数据文件映射为一张数据库表，并提供完整的sql查询功能，可以将sql语句转化为MapReduce任务进行运行。其优点是学习成本低，可以通过类SQL语句快速实现简单的MapReduce统计，不必开发专门的MapReduce应用，十分适合数据仓库的统计分析。

Hive对于数据的存储依赖于HDFS，对于数据的计算依赖于MapReduce。Hive适用于实时性要求不高的，对局部数据的简单运算等业务需求。

数据仓库映射示意图

Hive的运行机制，前端接收到SQL语句后，经由驱动传递给编译器将SQL转换成MapReduce程序，再由驱动器将程序传递给执行器，执行器将任务发送给MapReduce编程框架。最终运行完的结果经驱动器返回给用户。

（三）数据转储架构及设计方案

SQLServer是一个可扩展的、高性能的、为分布式客户机/服务器计算所设计的数据库管理系统，实现了与WindowsNT的有机结合，提供了基于事务的企业级信息管理系统方案。

由于现有锅炉系统APP使用SELSERVER关系型数据库，故在网络化智能监测系统上需将存储服务器数据库中的数据通过数据转储软件实时转储到SELSERVER关系型数据库中。

SELSERVER数据库数据存储方式：

1. 每台锅炉新增一张数据表，表名按照固定格式生成，表中字段按照固定格式生成；
2. 表中部分字段无法从接口中获取数据，需要定义模拟数据写入程序；
3. 数据转储过程中，每隔固定时间，对锅炉运行停炉情况进行判定，当判定结果为，锅炉停炉时，不进行数据转储；

（四）智能分析层构架及设计方案

智能分析层即数据处理层，该部分的核心是专家知识库及其扩展组件。智能分析层首先是将各类设备数据汇总到数据库进行存储，然后通过上层分析组件进行分析计算，实现模型对象组建、逻辑关系运算、报警事件检测等，对现场故障原因进行判断，对问题进行总结，对设备效率和故障率进行统计等，使得系统具有高效的实时数据处理功能和分析结果的功能，同时数据库库支持高效的数据并发存储和检索功能，并对分析结果提供相应的决策建议。

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山西郎凤娥直播系列之直排式烟塔合一烟气脱硫技术

山西蓝天郎凤娥介绍蓝天研发的直排式烟塔合一烟气脱硫装置可省去混凝土烟道和烟囱及挡板门、膨胀节等具有较高防腐蚀要求的设备，同时保证较高的脱硫效率、脱硫装置运行的安全性与稳定性。

直排式烟塔合一烟气脱硫装置包括脱硫塔、直排烟囱、除雾装置三部分。具体技术方案如下：

（1）脱硫塔顶部连接直排烟囱，使脱硫后净烟气经脱硫塔顶部的直排烟囱直接排放，不再设置挡板门、膨胀节等防腐蚀要求较高的设备，能够减少设备故障率，保证脱硫塔的连续稳定运行，并降低设备投资费用。

（2）净烟气经塔顶直排烟囱直接排放，不再返回易被腐蚀的原有混凝土烟道及烟囱，因此不再设置混凝土烟道及烟囱，消除安全隐患，降低工程投资费用。

（3）脱硫塔内及脱硫塔顶部直排烟囱内均设置多重除雾装置，所述除雾装置为折叶式除雾器，该除雾器通过惯性力及离心力作用，能够有效捕集净烟气中大颗粒水雾，凝结形成水滴掉落在吸收塔内，从而降低水资源浪费。

（4）脱硫塔顶部直排烟囱内设有防腐措施，所述防腐措施为在直排烟囱内壁喷涂玻璃鳞片，具有良好的防腐蚀效果，可使直排烟囱经久耐用。

烟塔合一烟气脱硫技术结构示意图  传统分体式脱硫塔结构示意图

直排式烟塔合一烟气脱硫技术系统图

    山西郎凤娥介绍说直排式烟塔合一烟气脱硫技术与现有技术相比具有下述优点创新性:

（1）直排式烟气脱硫装置省去了原有的混凝土烟道及烟囱，挡板门、膨胀节等设备，可降低工程投资费用及设备投资费用；

（2）原有混凝土烟道及烟囱，挡板门、膨胀节等设备防腐蚀要求较高，需要相应的防腐措施，本脱硫装置将不再设置这些设备，因此一方面可节省投资费用，另一方面可减少设备的故障率，消除安全隐患，保证运行的安全稳定性；

（3）本脱硫装置内设置的折叶式除雾器可有效捕集净烟气内含有的水蒸汽，从而降低水资源的浪费；

（4）在净烟气流经脱硫塔顶部的直排烟囱过程当中，净烟气内的水蒸汽在相互碰撞、吸附及冷凝的作用下会形成颗粒较大的水滴而掉落在吸收塔内，提高了水资源的利用效率。

（5）直排烟囱内设置的防腐材料为玻璃鳞片，具有很高的粘结力与抗渗透性、优良的耐腐蚀性与抗老化性，一方面可对直排烟囱起到良好的防腐蚀保护作用，另一方面也可避免水蒸气的扩散。【蓝天郎凤娥环保专栏】

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