一种循环流化床锅炉脱硫脱硝运行优化控制的建模方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及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。
技术介绍
随着国家对环保要求的严格，火电厂烟气污染物排放必须满足超低排放标准。为此，循环流化床锅炉机组也普遍安装了脱硫、脱硝及除尘等环保设施。一般设有SNCR脱硝系统、炉内喷钙干法脱硫和炉外湿法脱硫等环保系统，脱硝与脱硫串联运行，彼此之间又互相影响，故涉及到三者之间的匹配调整，以使得在保证环保要求和机组安全性的前提下，优化脱硫与脱硝之间的调整，最大限度提高脱硫脱硝的经济性。在调整的过程中，如何核算锅炉不同运行工况整体经济性便显得很关键。按照传统的方法，核算系统整体经济性应该是在某一个工况下，对逐项能耗进行分别计算再进行累加，得出在该工况下的最中经济性指标。该方法计算繁琐，而且只能逐个工况进行计算比较，而且无法得知工况调整过程中经济性总的变化趋势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种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的循环流化床锅炉脱硫脱硝运行优化控制的建模方法，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。本专利技术采用如下技术方案：一种循环流化床锅炉脱硫脱硝运行优化控制的建模方法，其包括如下步骤：步骤1、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，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种工况下尿素用量、负荷与出口SO2浓度的数值，计算出尿素用量、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)为表示尿素用量的变量；所述目标函数(3)为表示尿素用量和负荷、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。进一步的，所述用电量L为浆液循环泵电耗。本专利技术的有益效果如下：对于设有炉内喷钙脱硫、SNCR脱硝以及炉外湿法脱硫环保系统循环流化床锅炉，根据本方法能在某一确定负荷、锅炉出口SO2浓度工况下直接得出该工况下的综合能耗成本，即整体经济性指标，并且能够得出经济性指标随锅炉负荷和出口SO2浓度变化的趋势，从而能够根据趋势确定获得整体最佳经济性时的运行工况，在锅炉烟气排放达到超低排放标准的前提下，有效降低石灰石和尿素的耗量，合理分配炉内干法脱硫与炉后湿法脱硫，降低了脱硫电耗；优化炉内脱硝与脱硫运行方式，有效降低尿素用量，达到脱硫脱硝运行优化调整的目的。在电厂应用本方法后，通过炉内干法脱硫、炉后湿法脱硫、SNCR脱硝三者之间的优化运行，具有较大的经济效益。本方法大大降低了物耗和能耗指标，在不同负荷条件下，经过对比计算，脱硫脱硝经济性大幅提升。附图说明图1为本专利技术中根据目标函数得出不同负荷、锅炉出口SO2浓度时的综合能耗成本趋势图。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、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：x1+m1x2+n1x3+m12x4+m1n1x5+n12x6=g1x1+m2x2+n2x3+m22x4+m2n2x5+n22x6=g2x1+m3x2+n3x3+m32x4+m3n3x5+n32x6=g3x1+m4x2+n4x3+m42x4+m4n4x5+n42x6=g4x1+m5x2+n5x3+m52x4+m5n5x5+n52x6=g5x1+m6x2+n6x3+m62x4+m6n6x5+n62x6=g6---(2)]]>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：A=1m1n1m12m1n1n121m2n2m22m2n2n221m3n3m32m3n3n321m4n4m42m4n4n421m5n5m52m5n5n521m6n6m62m6n6n62]]>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种工况下尿素用量、负荷与出口SO2浓度的数值，计算出尿素用量、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)为表示尿素用量的变量；所述目标函数(3)为表示尿素用量和负荷、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：x1+m1x2+n1x3+m12x4+m1n1x5+n12x6=k1x1+m2x2+n2x3+m22x4+m2n2x5+n22x6=k2x1+m3x2+n3x3+m32x4+m3n3x5+n32x6=k3x1+m4x2+n4x3+m42x4+m4n4x5+n42x6=k4x1+m5x2+n5x3+m52x4+m5n5x5+n52x6=k5x1+m6x2+n6x3+m62x4+m6n6x5+n62x6=k6---(4)]]>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：A=1m1n1m12m1n1n121m2n2m22m2n2n221m3n3m32m3n3n321m4n4m42m4n4n421m5n5m52m5n5n521m6n6m62m6n6n62]]>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...

【技术特征摘要】
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、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：x1+m1x2+n1x3+m12x4+m1n1x5+n12x6=g1x1+m2x2+n2x3+m22x4+m2n2x5+n22x6=g2x1+m3x2+n3x3+m32x4+m3n3x5+n32x6=g3x1+m4x2+n4x3+m42x4+m4n4x5+n42x6=g4x1+m5x2+n5x3+m52x4+m5n5x5+n52x6=g5x1+m6x2+n6x3+m62x4+m6n6x5+n62x6=g6---(2)]]>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：A=1m1n1m12m1n1n121m2n2m22m2n2n221m3n3m32m3n3n321m4n4m42m4n4n421m5n5m52m5n5n521m6n6m62m6n6n62]]>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种工况下尿素用量、负荷与出口SO2浓度的数值，计算出尿素用量、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)为表示尿素用量的变量；所述目标函数(3)为表示尿素用量和负荷、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：x1+m1x2+n1x3+m12x4+m1n1x5+n12x6=k1x1+m2x2+n2x3+m22x4+m2n2x5+n22x6=k2x1+m3x2+n3x3+m32x4+m3n3x5+n32x6=k3x1+m4x2+n4x3+m42x4+m4n4x5+n42x6=k4x1+m5x2+n5x3+m52x4+m5n5x5+n52x6=k5x1+m6x2+n6x3+m62x4+m6n6x5+n62x6=k6---(4)]]>其中，m1、m2、m3、m4、m5、m6分别为6种工况下对应的负...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明奎，薛钢，申彦杰，刘灿起，潘建文，刘峰，王瑞永，耿印良，张玉青，陈军福，
申请(专利权)人：河北华电石家庄热电有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13