[发明专利]一种优化SCR喷氨的方法

摘要

本发明涉及一种优化SCR喷氨的方法，包括步骤有：(1)根据支持向量机，预测机组的SCR脱硝效率；(2)根据预测出来的脱硝效率以及实测的NOX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；(3)对喷氨量进行优化，最终获得脱硝总成本最小时对应的喷氨量。本发明首先根据支持向量机，预测机组的脱硝效率，接着根据所得脱硝效率以及NOX生成量，计算脱硝总成本，最后综合考虑脱硝效率及各脱硝成本，对模型进行优化，得出最佳喷氨量，进而降低脱销成本。

主权项

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，NOX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{xi,yi}N，xi为第i组输入参数，yi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(xi)＝w·φ(xi)+b，f(xi)为模型预测值，w为权重系数向量，b为截距。引入松弛因子ξi*和ξi以及允许拟合误差ε，ξi*≥0、ξi≥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：αi、αi*、γi、γi*为拉格朗日乘子，全部大于零，求函数关于w、b、ξi、ξi*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：αi[ε+ξi‑yi+f(xi)]＝0αi*[ε+ξi+yi‑f(xi)]＝0    i＝1,……,N以此得出：ξiγi＝0、ξi*γi*＝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NOX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+NOX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NOX生成量，计算出NOX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；NOX排放量＝NOX生成量×(1‑脱硝效率)排污费＝NOX排放量×收费标准＝NOX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NOX生成量，计算NOX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+NOX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。