[发明专利]一种超低排放多污染物协同脱除系统的全局优化方法

说明书

本发明涉及一种超低排放多污染物协同脱除系统的全局优化方法，通过超低排放系统多装置多污染物协同脱除过程的精确建模，获得多污染物在多装置生成、迁移、转化和脱除过程的精确描述；通过超低排放系统中全局运行的成本评价方法精确评估不同负荷、煤质、污染物浓度和运行参数下的多污染物减排成本；通过多污染物多目标多工况的全局运行优化方法实现不同排放目标下全局污染减排装置减排量的分钟级规划和优化；通过低排放多污染物排放可靠达标的先进控制方法保证污染物的可靠减排和卡边控制。本发明从模型、架构和算法层面对超低排放系统的建模、优化和控制方法进行了创新，提高了系统的可控和可调能力，指导超低排放系统的高效、可靠和经济运行。

技术领域

本发明属于能源环境工程污染减排装置控制技术领域，具体涉及一种超低排放多污染物协同脱除系统的全局优化方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，能够稳定满足发展对电力的需求，决定了我国发电能源以煤为主的格局。这种能源结构和传统的煤利用方式产生了大量的大气污染物，随着我国经济的不断发展，对环保的要求也在逐步提高，燃煤机组实施清洁化生产大势所趋，燃煤电厂达到超低排放是一个发展趋势。

为满足环保要求，我国燃煤电厂都安装了除尘装置，SCR和WFGD也成为了脱硝和脱硫的主流技术。然而这些技术大多是单独开发的，各自考虑各自的边界条件，形成相对独立的工艺技术和技术装备，各污染物单独脱除，若设计运行不当，会导致一系列问题，如系统复杂，总占地面积偏大，总成本偏高，总阻力偏大，运行和维护难度大等。因此，建立一种超低排放多污染物协同脱除系统的全局优化方法意义重大，能够充分考虑燃煤电厂现有污染物脱除设备性能和协同关系，最大限度地减小环保改造对锅炉热效率，厂用电率和机组效率的影响，实现环保方案可行，技术路线优化，整体投资减少，节能降耗显著的目标，实现超低排放系统的高效绿色运行。

发明内容

本发明针对现有超低排放系统污染物脱除装备相互独立、运行波动大、污染物脱除成本高的问题，提出了一种多变燃料、多变负荷的超低排放多污染物协同脱除系统的全局优化方法。本发明从模型、架构和算法层面对超低排放系统的建模、优化和控制方法进行了创新，突破多工况多污染物多装置多参数的复杂系统建模和成本评估，多输入多输出多装置的多目标优化及大时延、非线性和大范围变负荷装置的控制难题，从而提高系统的可控和可调能力，指导超低排放系统的高效、可靠和经济运行。

为实现上述功能，本发明的技术方案是：

一种超低排放多污染物协同脱除系统的全局优化方法，通过超低排放系统多装置多污染物协同脱除过程的精确建模，获得多污染物(包括氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SO₂和SO₃)、颗粒物(PM)和重金属(Hg)等)在多装置生成、迁移、转化和脱除过程的精确描述；通过超低排放系统中全局运行的成本评价方法精确评估不同负荷、煤质、污染物浓度和运行参数下的多污染物减排成本；通过多污染物多目标多工况的全局运行优化方法实现不同排放目标下全局污染减排装置减排量的分钟级规划和优化；通过低排放多污染物排放可靠达标的先进控制方法保证污染物的可靠减排和卡边控制。

作为优选，所述超低排放系统多装置多污染物协同脱除过程的精确建模包括多污染物生成过程精确预测，脱硫系统多污染物协同脱除过程的精确建模，脱硝系统多污染物协同脱除与转化过程的精确建模，除尘系统多污染物脱除过程精确建模；

多污染物生成过程精确预测：通过采集锅炉侧和污染物连续在线监测系统(CEMS)长时间运行数据，结合煤质检测数据和NOx、SO₂、SO₃、PM、Hg多种污染物测试报告，建立多种工况、多变煤质下的锅炉运行数据库和多污染物出口浓度数据库；通过数据建模的方法，基于锅炉运行数据库和出口污染物数据库，建立描述多种煤质、负荷等工况下锅炉及煤质参数与锅炉出口多种污染物浓度对应关系的模型；