循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量及優化控制方法
2023-10-10 22:23:34 1
專利名稱：循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量及優化控制方法
技術領域：
本發明涉及一種循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量及優化控制方法，屬於循環流化床鍋爐技術領域。
背景技術：
當前鍋爐燃燒中控制二氧化硫排放的技術可分為三大類:第一種是燃燒前煤中所含硫的脫除，如洗煤、生物脫硫技術等，燃燒前脫硫是在二氧化硫產生的源頭上加以控制；第二種是燃燒過程中控制二氧化硫的生成，如循環流化床鍋爐爐內脫硫技術，燃燒中脫硫主要是燃燒過程中在爐內添加脫硫劑進行脫硫；第三種是燃燒後煙氣中二氧化硫的脫除，如溼法脫硫、利用海水脫硫等，燃燒後脫硫是將燃燒後的煙氣在排放前進行脫硫處理。我國作為世界上最大的發展中國家，目前的能源生產量居世界第3位，基本能源消費居第2位。但由於我國富煤缺油少氣，形成了以煤為主導的結構，其中50% 60%的煤用來發電，因而也成為燃煤汙染物的主要來源。因此，發展潔淨煤發電技術，提高發電效率，降低汙染排放，成為我國能源戰略的重要方面。據統計，我國煤炭產量的一半甚至一半以上都用於生產電能和供熱，由此排放的二氧化硫量佔據全國排放總量的百分之九十。因此我國面臨著嚴峻的經濟與資源、環境與發展的挑戰，急需一種相對燃煤汙染排放小、發電效率高的潔淨煤發電技術來應對資源枯竭、環境汙染嚴重帶來的挑戰，，實現可持續發展的重要任務。而應用於發電領域的循環流化床鍋爐(CFBB)就是國際上公認的商業化程度最好的潔淨煤技術之一，它具有以下優勢:(I)燃燒效率接近或達到同容量煤粉爐；(2)燃料適應性強，不僅可以燃用煙煤等優質煤，而且可燃用各種劣質燃料；(3)負荷調節比寬，在30%負荷下仍能穩定燃燒；(4)低溫燃燒，NOx生成量少，可用石灰石作脫硫添加劑，從而以低成本實現爐內脫硫；(5)灰渣便於綜合利用。超臨界循環流化床鍋爐(SCCFB)兼備了 CFB燃燒技術和超臨界(SC)蒸汽循環的優點，可以得到較高的供電效率，且煙氣淨化對於脫硫、脫硝的初始投資和運行成本比煙氣脫硫低50%以上，是一種適於大量推廣的高效潔淨煤發電技術。但是現有的循環流化床鍋爐脫硫技術存在以下缺陷:(I)目前，對排放的二氧化硫濃度進行調節的具體方法是:測量煙氣出口的SO2濃度，若超過排放濃度標準，則調節石灰石的給料量進行調節，以此類推，再進行測量、調節、測量，直到二氧化硫的排放濃度符合排放標準為止。很顯然，以上的對排放的二氧化硫濃度進行控制的方法具有嚴重的滯後性，不能從根本上起到調節控制的作用。(2)由於國家對煙氣排放指標的要求越來越嚴格，而國內大多的CFB鍋爐脫硫效率還僅停留在80%左右，如果要達到較高的脫硫效率，就需要加入大量的脫硫劑，過量的脫硫劑又會帶來很大的附加灰渣量和物理熱損失，同時增加爐膛磨損，影響燃燒工況和鍋爐的效率，進而增加成本，影響鍋爐的經濟性。(3)通常在煤質變化後，仍然利用固定的Ca/S比值來調節石灰石的給料量，導致石灰石原料的嚴重浪費和成本的大幅度增加。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量及優化控制方法，它可以有效解決現有技術中存在的問題，尤其是現有技術對排放的二氧化硫濃度的控制具有嚴重的滯後性，不能從根本上起到調節控制作用的問題。本發明的技術方案是這樣構成的:一種循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法，包括以下步驟:SI，採集實際工業裝置的操作數據，構造爐膛內活性石灰石的軟測量模型:
權利要求
1.一種循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量及優化控制方法，其特徵在於，包括以下步驟:S1，採集實際工業裝置的操作數據，構造爐膛內活性石灰石的軟測量模型:
2.根據權利要求1所述的循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法，其特徵在於，所述的硫轉化率ns，當爐膛溫度為750 950°C時，通過Hs = 0.0006Tf+0.147確定，其中Tf為循環流化床鍋爐爐膛溫度。
3.根據權利要求1或2所述的循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法，其特徵在於，還包括:對步驟SI中實際工業裝置採集的操作數據進行預處理，該預處理包括: 用算術平均值法對採樣值進行濾波，即尋找一個r作為本次採樣的平均值，使該值與本次各採樣值間誤差的平方和最小； 用統計判別法或物理判別法剔除異常數據。
4.根據權利要求3所述的循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法，其特徵在於，所述的用統計判別法剔除異常數據，即將採集得到的所有數據進行統計分析，給定一個置信區間，剔除不在置信範圍內的數據，即離線分析數據的奇異性，也即提出測量數據中的異常數據；設測量得到的樣本值為X1, x2，…，Xn，平均值為χ ,，偏差為Wx (i=l，…，n)，根據Bessel公式算出標準差:
5.根據權利要求4所述的循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法，其特徵在於，所述的用物理判別法剔除異常數據，即在採集過程中，隨時發現，隨時剔除；根據物理量的連續性，用一階差分法剔除奇異階差分方程的表達式為:
6.根據權利要求1所述的循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法，其特徵在於，所述的工業裝置包括:石灰石給料機和給煤機，石灰石給料機和給煤機上分別設有電動機，電動機上分別設有轉速傳感器。
7.基於權利要求1 6所述方法的一種循環流化床鍋爐的優化控制方法，其特徵在於，在穩定工況下，根據爐膛內活性石灰石量的軟測量值及爐膛出口二氧化硫排放濃度的軟測量值，對石灰石給料量和給煤量的比值進行調節以控制二氧化硫的排放濃度穩定、符合排放標準，同時減小石灰石給料量，節約資源，提高鍋爐效率。
8.根據權利要求7所述的循環流化床鍋爐的優化控制方法，其特徵在於，所述的對石灰石給料量和給煤量的比值進行調節，具體調節方法如下:
全文摘要
本發明公開了循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量及優化控制方法，所述循環流化床鍋爐煙氣中二氧化硫的軟測量方法包括S1，採集實際工業裝置的操作數據，構造爐膛內活性石灰石的軟測量模型；S2，根據上述爐膛內活性石灰石的軟測量值，結合給煤量構造爐膛出口二氧化硫排放濃度的軟測量模型；S3，根據爐膛出口二氧化硫排放濃度的軟測量值反饋控制石灰石給料機調節石灰石給料量，保證二氧化硫的排放濃度符合標準。本發明通過建立爐膛內活性石灰石的軟測量模型，根據活性石灰石的軟測量值和給煤量構造爐膛出口二氧化硫排放濃度的軟測量模型，預測爐膛出口SO2的排放濃度，從而可以提前反饋調節石灰石給料量，從根本上起到調節控制的作用。
文檔編號G05B13/04GK103197549SQ20131006807
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者劉吉臻, 高明明, 曾德良, 田亮, 楊婷婷 申請人:華北電力大學