[发明专利]一种优化SCR喷氨的方法

权利要求书

1.一种优化SCR喷氨的方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)根据支持向量机，预测机组的SCR脱硝效率；具体预测方法为：

①以锅炉运行数据为基础，选择以下影响脱硝效率的变量：代表锅炉负荷的发电负荷，代表过量空气系数的炉膛氧量，喷氨量，NO_X生成量作为输入变量，输出变量为锅炉脱硝效率；

②选取不同负荷段的N组数据用来训练，用来建模样本的输入参数与输出参数表示为{x_i,y_i}^N，x_i为第i组输入参数，y_i为第i组输出参数，N为样本数量，

采用支持向量机方法建模，支持向量机核函数选径向基函数：

K(xi,xj)=φ(xi)·φ(xj)=exp|(||xi-xj||22σ2)|]]>

参数σ为径向基函数的宽度，φ(x)为映射函数，设所求目标函数为f(x_i)＝w·φ(x_i)+b，f(x_i)为模型预测值，w为权重系数向量，b为截距。引入松弛因子ξ_i^*和ξ_i以及允许拟合误差ε，ξ_i^*≥0、ξ_i≥0，约束条件为：

yi-w·φ(xi)-b≤ϵ+ξiw·φ(xi)+b-yi≤ϵ+ξi*ξi*≥0ξi≥0,i=1,······N]]>

模型建立为：

minR(w,ξ,ξ*)=12w·w+cΣi=1kξ+ξ*]]>

其中常数c为惩罚系数，c≥0；

引入拉格朗日函数

L(w,b,ξ,ξ*,α,α*,γ,γ*)=12w·w+CΣi=1N(ξ+ξ*)-Σi=1Nαi[yi-(ξi+ϵ+f(xi))]-Σi=1Nαi*[ξi*+ϵ+f(xi)-yi]-Σi=1N(γiξi+γi*ξi*)]]>

其中：α_i、α_i^*、γ_i、γ_i^*为拉格朗日乘子，全部大于零，

求函数关于w、b、ξ_i、ξ_i^*的极小值点，得到：

∂∂wL=0⇒w=Σi=1N(αi-αi*)φ(xi)∂∂bL=0⇒Σi=1N(αi-αi*)=0∂∂ξiL=0⇒C-αi-γi=0∂∂ξi*L=0⇒C-αi*-γi*=0]]>

得出拉格朗日的对偶函数：

ω‾(α,α*)w,b,ξ,ξ*=-12Σi,j=1N(αi-αi*)(αj-αj*)K(xi,xj)-Σi=1N(αi+αi*)ϵ+Σi=1N(αi+αi*)yi]]>

此时：

w=Σi=1N(αi-αi*)φ(xi),f(x)=Σi=1N(αi-αi*)K(x,xi)+b]]>

根据KKT条件定理，在极值点处有：

α_i[ε+ξ_i-y_i+f(x_i)]＝0

α_i^*[ε+ξ_i+y_i-f(x_i)]＝0    i＝1,……,N

以此得出：

ξ_iγ_i＝0、ξ_i^*γ_i^*＝0   i＝1,……,N

从而得出b，获得输入量与输出量之间的关系模型；

(2)根据预测出来的脱硝效率以及实测的NO_X生成量、锅炉负荷、烟气含氧量，烟气量、喷氨量计算脱硝总成本；具体计算方法为：

用线性拟合的方法，建立脱硝设备电流与喷氨量的关系模型；

总电流＝k×喷氨量+b

其中系数k与b利用所采集数据线性拟合得到；

计算脱硝总成本，包括：

①脱硝电耗成本：根据上述建立的脱硝设备电流与喷氨量的关系模型，通过喷氨量得出各电机电流总和，从而计算出耗电量，结合电价计算电耗出成本；

消耗功率＝1.732×设备电压×设备总电流×功率因数

耗电费用＝耗电功率×内部电价

联立三式得：

耗电费用＝1.732×设备电压×(k×喷氨量+b)×功率因数×内部电价

②氨水消耗成本：

总成本＝氨水消耗成本+脱硝电耗成本+排污收费-电价补偿＝喷氨量×氨水价格+1.732×设备电压×(k×喷氨量+b)×功率因数×内部电价+NO_X生成量×(1-脱硝效率)×收费标准-电价补偿

氨水消耗成本＝喷氨量×氨水价格；

③排污收费：根据预测出的脱硝效率以及实测的NO_X生成量，计算出NO_X排放量，结合排污及收费标准，得到单位排污量的收费标准，从而计算出排污费用；

NO_X排放量＝NO_X生成量×(1-脱硝效率)

排污费＝NO_X排放量×收费标准＝NO_X生成量×(1-脱硝效率)×收费标准；

④NOx的成本：根据预测出的脱硝效率以及实测NO_X生成量，计算NO_X排放量成本；

合计成本：NOx的成本＝Σ煤种i比例×煤种i的NOx生成量×[SCR脱硝效率×氨水价格+(1-SCR脱硝效率)×排放NOx的罚款]；

其中，i为机组燃烧使用的N种混合煤中的第i种；

(3)对喷氨量进行优化，结合电价补偿，最终获得脱硝总成本最小时对应的喷氨量；

以：

min(总成本)＝min(喷氨量×氨水价格+1.732×设备电压×(k×喷氨量+b)×功率因数×内部电价+NO_X生成量×(1-脱硝效率)×收费标准-电价补偿)

为目标，采用无约束下的最速下降法优化喷氨量，最终获得脱硝总成本最小时对应的喷氨量。