[发明专利]一种循环流化床锅炉脱硫脱硝运行优化控制的建模方法

摘要

本发明公开了一种循环流化床锅炉脱硫脱硝运行优化控制的建模方法，其属于脱硫脱硝控制领域，首先通过采集不同工况下炉内干法脱硫石灰石用量、尿素用量、炉内湿法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，分别计算炉内干法脱硫石灰石用量、尿素用量和炉内湿法脱硫石灰石用量与负荷与出口SO₂浓度之间的关系，将上述关系集合计算得到综合能耗成本，根据综合能耗成本随负荷和出口SO₂浓度变化的趋势，确定获得整体最佳经济性时的运行工况，达到脱硫脱硝运行优化调整的目的。本发明的优点是既能满足锅炉烟气超低排放标准，又能有效降低石灰石和尿素的耗量，在合理分配炉内干法脱硫与炉后湿法脱硫的同时降低了脱硫电耗。

主权项

1.一种循环流化床锅炉脱硫脱硝运行优化控制的建模方法，其特征在于：其包括如下步骤：步骤1、分别计算炉内干法脱硫石灰石用量、SNCR脱硝尿素用量和炉内湿法脱硫石灰石用量，具体计算方法如下：(1)采集6种工况下炉内干法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，根据拉格朗日插值法及二元函数的泰勒公式，代入所述6种工况下炉内干法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，计算出炉内干法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值之间的函数关系，首先构造目标函数(1)如下：F₁(x,y)＝x₁+x₂x+x₃y+x₄x²+x₅xy+x₆y²    (1)其中，x为表示负荷的变量；y为表示出口SO₂浓度的变量；F₁(x,y)为表示炉内干法脱硫石灰石用量的变量；所述目标函数(1)为表示炉内干法脱硫石灰石用量和负荷、出口SO₂浓度之间关系的函数；所述目标函数(1)中的系数x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆根据如下非齐次线性方程组(2)计算得到，所述非齐次线性方程组(2)如下：其中，m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、m₆分别为6种工况下对应的负荷的数值；n₁、n₂、n₃、n₄、n₅、n₆分别为6种工况下对应的出口SO₂浓度的数值；g₁、g₂、g₃、g₄、g₅、g₆分别为6种工况下对应的炉内干法脱硫石灰石用量的数值；记所述非齐次线性方程组(2)的系数矩阵为：且常向量未知向量然后，所述非齐次线性方程组(2)可以转化为矩阵方程其中A^‑1是系数矩阵A的可逆矩阵；根据数学软件Matlab求出A的可逆矩阵A^‑1，然后根据矩阵的乘法公式可得x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆的值，将其代入目标函数(1)；(2)采集6种工况下SNCR脱硝尿素用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，根据拉格朗日插值法及二元函数的泰勒公式，代入所述6种工况下SNCR脱硝尿素用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，计算出SNCR脱硝尿素用量、负荷与出口SO₂浓度的数值之间的函数关系，首先构造目标函数(3)如下：F₂(x,y)＝x₁+x₂x+x₃y+x₄x²+x₅xy+x₆y²    (3)其中，x为表示负荷的变量；y为表示出口SO₂浓度的变量；F₂(x,y)为表示SNCR脱硝尿素用量的变量；所述目标函数(3)为表示SNCR脱硝尿素用量和负荷、出口SO₂浓度之间关系的函数；所述目标函数(3)中的系数x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆根据如下非齐次线性方程组(4)计算得到，所述非齐次线性方程组(4)如下：其中，m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、m₆分别为6种工况下对应的负荷的数值；n₁、n₂、n₃、n₄、n₅、n₆分别为6种工况下对应的出口SO₂浓度的数值；k₁、k₂、k₃、k₄、k₅、k₆分别为6种工况下对应的SNCR脱硝尿素用量的数值；记所述非齐次线性方程组(4)的系数矩阵为：且常向量未知向量然后，所述非齐次线性方程组(4)可以转化为矩阵方程其中A^‑1是系数矩阵A的可逆矩阵；根据数学软件Matlab求出A的可逆矩阵A^‑1，然后根据矩阵的乘法公式可得x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆的值，将其代入目标函数(3)；(3)采集6种工况下炉内湿法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，根据拉格朗日插值法及二元函数的泰勒公式，代入所述6种工况下炉内湿法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值，计算出炉内湿法脱硫石灰石用量、负荷与出口SO₂浓度的数值之间的函数关系，首先构造目标函数(5)如下：F₃(x,y)＝x₁+x₂x+x₃y+x₄x²+x₅xy+x₆y²    (5)其中，x为表示负荷的变量；y为表示出口SO₂浓度的变量；F₃(x,y)为表示炉内湿法脱硫石灰石用量的变量；所述目标函数(5)为表示炉内湿法脱硫石灰石用量和负荷、出口SO₂浓度之间关系的函数；所述目标函数(5)中的系数x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆根据如下非齐次线性方程组(6)计算得到，所述非齐次线性方程组(6)如下：其中，m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、m₆分别为6种工况下对应的负荷的数值；n₁、n₂、n₃、n₄、n₅、n₆分别为6种工况下对应的出口SO₂浓度的数值；s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆分别为6种工况下对应的炉内湿法脱硫石灰石用量的数值；记所述非齐次线性方程组(6)的系数矩阵为：且常向量未知向量然后，所述非齐次线性方程组(6)可以转化为矩阵方程其中A^‑1是系数矩阵A的可逆矩阵；根据数学软件Matlab求出A的可逆矩阵A^‑1，然后根据矩阵的乘法公式可得x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆的值，将其代入目标函数(5)；步骤2、将所述F₁(x,y)、F₂(x,y)、F₃(x,y)代入如下公式(7)，计算得到综合能耗成本F(x,y)：F(x,y)＝a·F₁(x,y)+b·F₂(x,y)+c·F₃(x,y)+d·L    (7)其中，F(x,y)为表示综合能耗成本；a为炉内干法脱硫石灰石用量的单价；b为SNCR脱硝尿素用量的单价；c为炉内湿法脱硫石灰石用量的单价；d为用电量的单价；L为用电量；步骤3、根据公式(7)可知综合能耗成本F(x,y)随负荷x和出口SO₂浓度y变化的趋势，从而根据所述趋势确定获得整体最佳经济性时的运行工况，达到脱硫脱硝运行优化调整的目的。