煤气化装置绩效评价方法及系统

摘要

本发明涉及一种煤气化装置绩效评价方法及系统，该煤气化装置绩效评价方法通过采集煤气化装置运行数据，并做预处理，建立标准数据库，并基于该标准数据库中的数据，不断处理得到该煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标，继而再利用这些指标对该煤气化装置做多维度绩效评价，不仅自动实现了对煤气化装置实时采集，而且极大地降低了针对各类运行数据采集统计的耗时问题，适应了煤化工企业数字化建设要求，以更为低成本的方式通过多维度指标实现了对煤气化装置进行绩效实时评价与管理，提高了装置管理效率。

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化装置领域，尤其涉及一种煤气化装置绩效评价方法及系统。

背景技术

煤气化装置是煤化工装置的龙头，其能耗占整个装置能耗比例最大，对其进行绩效评价及对标管理，对指导煤气化装置降低能耗、成本具有至关重要作用。当前，对煤气化装置的评价主要有以下几种方法：一种方法是采用比氧耗、比煤耗等技术指标和参数对煤气化装置进行评价，但该方法未考虑装置负荷、运转率、成本等因素，其受煤质、工艺及目标产品等影响较大，使煤气化装置长周期运行绩效评价及对标管理存在困难；另外一种方法是通过开发针对煤气化装置的装置机理模型进行流程模拟分析与评价，但由于煤气化机理复杂，模型开发校正时间长，且当前的机理模型均是基于装置稳态数据及大量假设基础上开发的，模型在煤质和装置负荷等波动较大情况下存在模型误差大、鲁棒性差等问题。

中国发明专利申请CN110441491A公开了一种煤种气化评价装置和方法，该煤种气化评价装置包括给料系统、气化系统、洗涤脱硫系统、升温引风系统、激冷水系统和渣水处理系统。其中，煤种气化评价方法包括：(I)气化炉升温预热：点燃气化炉，切断洗涤脱硫系统，开启升温引风系统；当升温预热结束后切断升温引风系统，开启洗涤脱硫系统；(II)投料以及气化：将煤粉经煤仓下料至1#煤粉给料仓和/或2#煤粉给料仓中，或者下料至煤粉制浆系统中，并对其充气增压建立煤粉循环或水煤浆循环，煤粉或水煤浆输送量通过流量检测系统计量，将煤粉或水煤浆输送至气化炉内气化；(III)气化指标评价：气化炉气化后产生的气体分别经洗涤塔和脱硫塔后，采用气体检测系统对经洗涤塔和脱硫塔后的气体组分进行分析。该方案以低成本方式实现了对煤种气化指标的评价，降低了因气化技术选择问题带来的巨大工程风险。

但是，上述发明专利申请CN110441491A所公开的煤种气化评价方案存在不足：该煤种气化评价方案侧重于通过实验装置对煤种进行气化性能的评价，但由于实验装置处理量小，其流场和温度场等与工业装置存在较大差异，基于实验装置得到的煤种气化评价结果不能与工业装置完全吻合，且该煤种气化评价方案不能对煤气化装置长周运行状态进行评价与管理。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种煤气化装置绩效评价方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现上述煤气化装置绩效评价方法的煤气化装置绩效评价系统。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：煤气化装置绩效评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，采集煤气化装置运行数据，并对运行数据做预处理，建立标准数据库；其中，标准数据库数据包括实时数据库获取的工艺参数、LIMS系统获得的关键物料分析数据、ERP系统获得的价格数据、能源管理系统获得的能耗数据、报警系统获得的装置报警信息以及生产管理系统获得的指标数据；

步骤S2，基于标准数据库中的数据，计算获得针对煤气化装置的绩效评价基本指标集合；其中，绩效评价基本指标集合包括生产计划执行率指标、装置运转率指标、折纯氢产量指标、单位产品耗原料量指标、单位产品综合能耗指标、非计划停车次数以及长周期运行时间指标；

步骤S3，基于得到的绩效评价基本指标集合，加权计算获得该煤气化装置的绩效评价综合指标；

步骤S4，基于标准数据库数据中的数据，分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗实际值和单位产品耗原料量实际值；

步骤S5，根据所获取煤气化装置的单位产品综合能耗指标值和单位产品耗原料量指标值，分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料量对标差值；

步骤S6，基于标准数据库数据中的数据，分别计算获得煤气化装置的实际折纯氢产量、原料消耗、标油价格和原料价格数据，并再基于所得单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料量对标差值，计算出煤气化装置的价值量化指标；

步骤S7，煤气装置绩效评价管理系统基于所得煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标，对该煤气化装置做多维度绩效评价。

改进地，在所述煤气化装置绩效评价方法中，在步骤S2中：

所述生产计划执行率指标＝(煤气化装置实际产量-装置生产计划产量)/装置生产计划产量*100％；

所述装置运转率指标＝(理论运行时间-装置累积停车时间)/理论运行时间*100％；

所述折纯氢产量＝(∑B

所述单位产品耗原料量指标＝(煤原料消耗总量+焦原料消耗总量)/折纯氢产量；

所述单位产品综合能耗指标＝(∑M

再改进，在所述煤气化装置绩效评价方法中，在步骤S3中，所述绩效评价综合指标标记为P：

其中，A

改进地，在所述煤气化装置绩效评价方法中，在步骤S5中，所述单位产品综合能耗对标差值＝单位产品综合能耗理论值-单位产品综合能耗实际值；所述单位产品原料消耗对标差值＝单位产品原料消耗理论值-单位产品原料消耗量实际值。

进一步地，在所述煤气化装置绩效评价方法中，所述煤气化装置的价值量化指标记为δ：

其中，M为评价周期内标油价格波动总次数，K为评价周期内原料价格波动总次数，N

再进一步地，在所述煤气化装置绩效评价方法中，所述价值量化指δ为正数时，评价该煤气化装置绩效达标。

再改进地，在所述煤气化装置绩效评价方法中，在执行完毕步骤S7之后还包括：

基于所得煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标自动生成装置的标定报告及绩效评价报告；其中，标定报告和绩效评价报告的任一报告内容均包括对效能参数或高或低的设备(或单元)进行分析、煤气化装置标定和绩效评价的结果及结论。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：煤气化装置绩效评价系统，实现所述的煤气化装置绩效评价方法，其特征在于，包括：

数据采集模块，采集煤气化装置运行数据；其中，煤气化装置运行数据包括实时数据库获取的工艺参数、LIMS系统获得的关键物料分析数据、ERP系统获得的价格数据、能源管理系统获得的能耗数据、报警系统获得的装置报警信息以及生产管理系统获得的指标数据；

数据处理模块，对数据采集模块采集的运行数据做预处理；

数据存储模块，基于数据处理模块预处理后的数据建立标准数据库；

绩效评价模块，基于标准数据库中的数据计算获得针对煤气化装置的绩效评价基本指标集合、基于得到的绩效评价基本指标集合加权计算获得该煤气化装置的绩效评价综合指标以及基于所得煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标，对该煤气化装置做多维度绩效评价；其中，绩效评价基本指标集合包括生产计划执行率指标、装置运转率指标、折纯氢产量指标、单位产品耗原料指标、单位产品综合能耗指标、非计划停车次数以及长周期运转时间指标；

其中，数据处理模块还基于标准数据库数据中的数据分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗实际值和单位产品原料消耗实际值；以及，根据所获取煤气化装置的单位产品综合能耗指标和单位产品原料消耗指标，分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料对标差值，并再基于所得单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料对标差值，计算出煤气化装置的价值量化指标。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该发明中的煤气化装置绩效评价方法通过以预处理后的煤气化装置运行数据建立标准数据库，并基于该标准数据库中的数据，不断处理得到该煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标，继而再利用这些指标对该煤气化装置做多维度绩效评价，从而不仅自动实现了对煤气化装置实时采集，而且极大地降低了针对各类运行数据采集统计的耗时问题，适应了煤化工企业数字化建设要求，以更为低成本的方式通过多维度指标实现了对煤气化装置进行绩效实时评价与管理，提高了装置管理效率。

另外，该发明中的煤气化装置绩效评价方案可灵活选取煤气化装置的评价周期，通过获取装置实时运行数据，并进行数据预处理，计算出煤气化装置的各项性能评价指标，自动生成装置的标定报告及绩效评价报告，报告内容包括对效能参数或高或低的设备(或单元)进行分析、煤气化装置标定和绩效评价的结果及结论等；与现有人工标定及绩效评价相比，大幅度地减轻了人工工作量，节省了时间(包括获取运行数据，处理数据，计算评价指标，编制、校审报告的时间)，同时保证了评价报告的准确性与客观性。

附图说明

图1为本发明实施例中的煤气化装置绩效评价方法流程示意图；

图2为本发明实施例中的煤气化装置绩效评价系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例提供一种煤气化装置绩效评价方法。具体地，参见图1所示，该实施例的煤气化装置绩效评价方法包括如下步骤S1～S7：

步骤S1，采集煤气化装置运行数据，并对运行数据做预处理，建立标准数据库；其中，标准数据库数据包括实时数据库获取的工艺参数、LIMS系统获得的关键物料分析数据、ERP系统获得的价格数据、能源管理系统获得的能耗数据、报警系统获得的装置报警信息以及生产管理系统获得的指标数据；

针对运行数据的预处理，包括诸如物料平衡处理、删除无效数据、利用插值方法对缺失值进行插值拟合填充、用数据平滑方法消除噪音信号和异常值、用模型对关键仪表数据进行软校正等处理措施；插值方法可以选择最近邻插值、线性插值以及三次样条插值中的任意一种；原始数据的平滑方法使用快速傅里叶滤波器平滑技术，以消除高频噪音信号以及异常值；关键仪表的软校正可选择数理模型、严格机理模型、数据-严格机理双驱模型中的任意一种；

步骤S2，基于标准数据库中的数据，计算获得针对煤气化装置的绩效评价基本指标集合；其中，绩效评价基本指标集合包括生产计划执行率指标、装置运转率指标、折纯氢产量指标、单位产品消耗原料量指标、单位产品综合能耗指标、非计划停车次数以及长周期运行时间指标；

具体到该实施例中，各相关指标的计算方式如下：

生产计划执行率指标＝(煤气化装置实际产量-装置生产计划产量)/装置生产计划产量*100％；

装置运转率指标＝(理论运行时间-装置累积停车时间)/理论运行时间*100％；

折纯氢产量＝(∑B

单位产品耗原料量指标＝(煤原料消耗总量+焦原料消耗总量)/折纯氢产量；

单位产品综合能耗指标＝(∑M

步骤S3，基于得到的绩效评价基本指标集合，加权计算获得该煤气化装置的绩效评价综合指标；其中，在该实施例中，此处的绩效评价综合指标标记为P：

其中，A

例如，A

步骤S4，基于标准数据库数据中的数据，分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗实际值和单位产品耗原料量实际值；其中，此处通过本领域的常规技术手段就可以得到煤气化装置的单位产品综合能耗实际值和单位产品耗原料量实际值，此处不再赘述；

步骤S5，根据所获取煤气化装置的单位产品综合能耗指标和单位产品耗原料量指标，分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料量对标差值；其中，在该实施例中，单位产品综合能耗对标差值＝单位产品综合能耗指标值-单位产品综合能耗实际值；单位产品原料消耗对标差值＝单位产品耗原料量指标值-单位产品耗原料量实际值；

步骤S6，基于标准数据库数据中的数据，分别计算获得煤气化装置的实际折纯氢产量、原料消耗、标油价格和原料价格数据，并再基于所得单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料对标差值，计算出煤气化装置的价值量化指标；其中，具体到该实施例中，此处的煤气化装置的价值量化指标记为δ，并且该价值量化指标δ的计算方式如下：

其中，M为评价周期内标油价格波动总次数，K为评价周期内原料价格波动总次数，N

例如，假设在针对煤气化装置的一个评价周期内，标油价格波动总次数为5次，即M＝5，原料价格波动总次数为7次，即N＝7，那么，N

步骤S7，煤气装置绩效评价管理系统基于所得煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标，对该煤气化装置做多维度绩效评价。例如，一旦煤气装置绩效评价管理系统判断所得该煤气化装置的价值量化指δ为正数时，则评价该煤气化装置绩效达标。当然，煤气装置绩效评价管理系统不仅可以基于所得煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标分别做对应指标的评价，而且还可以利用加权求和的方式来评价该煤气化装置的综合绩效情况。

另外，该实施例还提供了一种煤气化装置绩效评价系统。该煤气化装置绩效评价系统可以实现上述的煤气化装置绩效评价方法。具体地，参见图2所示，该实施例的煤气化装置绩效评价系统包括：

数据采集模块1，采集煤气化装置运行数据；其中，煤气化装置运行数据包括实时数据库获取的工艺参数、LIMS系统获得的关键物料分析数据、ERP系统获得的价格数据、能源管理系统获得的能耗数据、报警系统获得的装置报警信息以及生产管理系统获得的指标数据；

数据处理模块2，对数据采集模块采集的运行数据做预处理；

数据存储模块3，基于数据处理模块预处理后的数据建立标准数据库；

绩效评价模块4，基于标准数据库中的数据计算获得针对煤气化装置的绩效评价基本指标集合、基于得到的绩效评价基本指标集合加权计算获得该煤气化装置的绩效评价综合指标以及基于所得煤气化装置的绩效评价基本指标、绩效评价综合指标及价值量化指标，对该煤气化装置做多维度绩效评价；

其中，数据处理模块2还基于标准数据库数据中的数据分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗实际值和单位产品耗原料量实际值；以及，根据所获取煤气化装置的单位产品综合能耗指标值和单位产品耗原料量指标值，分别计算获得煤气化装置的单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料对标差值，并再基于所得单位产品综合能耗对标差值及单位产品耗原料量对标差值，计算出煤气化装置的价值量化指标。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。