烟气脱硫系统配置与常规热力发电系统一样应以最小的投入和消耗为代价满足对其性能和可靠性的要求为目标。但在热力发电系统由于其工作特性决定，设计主要的追求目标是要求整个系统安全平稳，连续满负荷运行。因此系统中辅机、备用和裕量的设置也是根据此原则而定。为防止某个因辅机故障而影响系统连续满发，一般均设有备用。因此使造价和系统复杂性增加。

 FGD系统的最终目标是脱除原排向大气的SO₂，由于大气层是一个巨大的容纳体，因此脱硫的最终目标不是某时某刻的排硫量，而是要降低在一个统计时段的排SO₂量，可见火电系统内的设备装置是被调度状态。而FGD系统内的设备中某种程度上可以根据自身情况自主调度，由此FGD系统辅机与主发电系统配置原则是不一样的，备用配置相对可以简化，掌握FGD的特点，优化FGD系统配置的是降低造价、降低运行成本的有效途径。

设计优化可分为一般设计优化和基于现代设计技术精确定量优化两大类，传统设计优化建立在经验基础上的以系列化、典型化为特点，以定性分析和一般计算为主要手段，通过在系统的各个环节设置裕量系数和备用设施来统筹考虑各种不确定因素和计算误差，较为粗放。其结果精确程度依赖于经验的长期积累。这在有丰富的经验作后盾、以安全可靠为第一漱求、同时通过发电生产可取得大量收入的发电行业尚不会有问题。但是火电烟气脱硫系统由于其需处理的烟气量极大、装置进口SO₂浓度相对很低，处理后烟气SO₂含量限制又很严格，相应地造成FGD装置设备体积庞大、又要求严格的防腐，故一般造价都很高，装置的运行费用也很高。同时脱硫按目前国内政策又不能为企业直接产生经济效益，对投资和运行费的承受能力有限。对投资和运行费用非常敏感，一般设计优化方法就不能适应了。要实现烟气脱硫系统最优化的关键是运用基于现代设计技术精确定量优化方法，根据每个项目的具体条件从经济性、可靠性等方面对其大而复杂的系统及众多的设计参数进行集约化、精确的综合分析。

1、以经济性为判据优化系统设置

首先建立被优化系统数学模型在数模上对系统可能出现各种工况进行模拟分析得出优化所必需的技术经济数据然后以此为基础依次进行：

1．1确定增设该辅机的直接与间接增加的投资和运行费用，其中包括设备及相关系统购置费、安装调试费、物耗、运行维护费等。

1．2计算增设该辅机所能取得的收益

增设设备后所能取得效益可能来自于以下两个方面：

1）减少非正常停机损失的效益q₁

也可利用公式q₁=q_z´h_xq´λ进行估算，式中：

h_xq——该设备停机将影响FGD总出力的比例。

q_z——FGD正常运行所取得的收益（非正常停运的损失）。

λ——该辅机的失效率λ=1/MTBF（MTBF平均无故障工作时间可利用可靠性工程的方法优化确定得出最佳值后，在招标书和合同上约定）。

2）因设置该备用设备可能收获的收益

也可利用公式q₂=q_zh_zj—t 进行估算，式中：

h_zj——负荷出力增加系数，

t——增开备用设备的费用。

1．3用技术经济评价的方法判定备用机组的设置

在计算出投资与收益以后，我们就可以计算出设置备用辅机的投资效益，如此值大于项目中平均效益，就可判定设置备用在经济上是合理的，反之就不合理。由此分析，备用的设置与以下因素有关：a.设备投资。b.设备对系统的重要性。c.设备本身的平均无故障工作时间MTBF。d.备用设备的附加效益。

   2、以可靠性为方法优化系统配置

除总量控制要求外业主从总体考虑常常还会同时还对FGD系统的可靠性提出要求，另外系统内的一些设施从保证安全的角度考虑必须具有一定的可靠性，故在确定系统设备的配置时应采用可靠性设计的方法，，其基础方法如下：

2．1分配系统可靠性

FGD系统的总的可靠性是由系统中的部件、子系统等要素组成。将FGD 系统的可靠性指标合理地分配给系统各组元是实现总体可靠性目标的事半功倍的方法，可靠性分配的主要目标就是确定每个组元（辅机）的可靠度指标。可靠性分配的方法有多种，对于某个子系统，首先考虑安全性要求的可靠性指标，如在安全方面没有特殊要求最好以花费最小为原则的拉格朗日乘数法对于FGD系统的可靠性分布进行总体优化。但此法需建立数学模型，然后采取适当的优化方法求出，需专文论述，在此暂不作详述。在FGD主流程系统的正常工作期（偶然失效期）可按相对失效率来分配可靠度。按相对失效率进行可靠度分配的基本出发点是每个组元的允许失效率l_ia正比于预计失效率l_i：因为可靠度与失效率之间的关系如下：

将此代入串联系统（因对于辅机或分系统FGD系统可以认为是一个串联系统）可靠度的计算公式中，可推导出串联系统的失效率与组成FGD系统的各个组元失效率之间的关系：

λ_s ( t ) =λ₁ ( t )+ λ₂ ( t )+….+ λ_n ( t ) =

设分配给组元（辅机）的失效率为λ_ia ,系统的失效率指标为   λ_sa 。那么，按相对失效率分配可靠度的方法可以归纳为以下几点：

1） 根据统计数据或现场使用经验，定出各个组元的预计失效率λ_i

2）由各个组元的预计失效率λ_i 计算每一个组元的相对失效率ω_i

ω_i =   , (i=1,2,…..,n)

3)按给定的系统可靠度指标R_sa 及要求的工作时间t计算系统的容许失效率λ_sa

λ_sa = -

4)计算各个组元的容许失效率λ_ia

λ_ia=ω_iλ_sa

5)计算各个组元的可靠度R_ia

R_ia= e^{-λia t}

此外可靠性分配的方法还有：按 子系统复杂程度来分配可靠度和按复杂度与重要度来分配可靠度等在此不再赘述。

 2．2根据组元R_i确定辅机配置

R_i为系统对第i号组元（辅机）的可靠性要求。当该辅机的可靠度R_ig>R_i，不需设置备用。当R_ig<R_i，需提高R_ig，方法有两种：（1）采用R_ig高的设备，具体可在设备招标时规定其可靠性指标。（2）设置并联的备用设备。当采用高R_ig设备增加的费用>增加备用设备的费用时，采用方法（2）。

增加并联备用设备后，按下式计算：

一般n取2。可见增加备用设备后系统对单个设备的可靠度要求大大降低。

以上仅以现代设计方法中的一些基本方法为基础提出FGD 系统工程设计中系统配置的设计方法，其中一些参数如η_xq等的确定将在今后专文讨论。根据先行部门的经验按上述理论进行系统配置设计可比采用传统方法节约总费用5~20%