[發(fā)明專利]一種濕法脫硫工藝中的精確預(yù)測(cè)控制與節(jié)能系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810763856.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108636094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高翔;鄭成航;舒堅(jiān);王毅;劉少俊;張涌新;郭一杉;翁衛(wèi)國(guó);吳衛(wèi)紅;徐甸;曲瑞陽(yáng);張悠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/80
• 分類號(hào): B01D53/80;B01D53/50;G01N33/00;G05D11/13
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 鄭芳;王桂名

本發(fā)明涉及一種濕法脫硫工藝中的精確預(yù)測(cè)控制與節(jié)能系統(tǒng)及方法，包括順次相連通的現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)、出口濃度預(yù)測(cè)模型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)與脫硫塔相連，所述現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化控制系統(tǒng)相連通，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)相連通。本發(fā)明利用模型預(yù)測(cè)和優(yōu)化計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫過(guò)程的智能控制，在提高控制水平、保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)減少了能耗，降低成本，從而實(shí)現(xiàn)濕法脫硫工藝系統(tǒng)的節(jié)能增效，適用于火電廠、鋼鐵廠、燃煤工業(yè)鍋爐等采用濕法脫硫工藝的領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種濕法脫硫工藝中的精確預(yù)測(cè)控制與節(jié)能系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，霧霾等大氣污染問(wèn)題頻發(fā)，人們也越來(lái)越關(guān)注大氣環(huán)境與污染問(wèn)題。火電廠、鋼鐵廠、燃煤工業(yè)鍋爐等煙氣排放總量大的領(lǐng)域成為國(guó)家大氣污染治理的重點(diǎn)。以火電廠為例，環(huán)境保護(hù)部與國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局在2011年發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)，要求火電廠燃煤鍋爐出口 SO₂排放濃度低于100mg/m³，重點(diǎn)地區(qū)低于50mg/m³。

濕法脫硫是目前火電廠采用廣泛的煙氣脫硫工藝。濕法脫硫的整個(gè)反應(yīng)是在脫硫塔內(nèi)完成的。煙氣通過(guò)通道從脫硫塔中部進(jìn)入，從頂部排出；而吸收漿液則通過(guò)循環(huán)泵加壓后從脫硫塔頂部噴淋而下，流至底部漿液池。這樣煙氣和漿液形成逆向流動(dòng)，能夠充分反應(yīng)生成亞硫酸鈣，沉降后在底部漿液池被強(qiáng)制氧化成石膏(硫酸鈣)排出。而未反應(yīng)的漿液則被循環(huán)泵加壓輸送到塔頂部噴淋而下。通常，漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)后便保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的控制方式只能控制漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，要達(dá)到排放限值要求，尤其是超低排放限值要求，往往需要多臺(tái)泵同時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化或者煤質(zhì)參數(shù)變化時(shí)，濕法脫硫工藝系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整易滯后而導(dǎo)致大量的電能浪費(fèi)、吸收劑等資源浪費(fèi)或者造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、出現(xiàn)超標(biāo)排放等現(xiàn)象。

當(dāng)前濕法脫硫工藝中的控制系統(tǒng)運(yùn)行方面仍存在一系列的問(wèn)題：

1、脫硫塔脫硫系統(tǒng)是一個(gè)典型的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，而且由于系統(tǒng)的時(shí)滯性與非線性特點(diǎn)，傳統(tǒng)控制效果并不理想；

2、傳統(tǒng)的控制漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)策略由于是離散的，往往會(huì)造成控制策略選擇的困境：開(kāi)啟較少的泵不能達(dá)到排放限值要求，開(kāi)啟較多臺(tái)數(shù)的泵，則造成電能的浪費(fèi)；

3、工業(yè)運(yùn)行過(guò)程中，吸收塔入口參數(shù)是變化的，而循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速并不能隨之變化只能保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)低負(fù)荷下會(huì)造成電能的浪費(fèi)；類似的，開(kāi)啟后氧化風(fēng)機(jī)也只能始終保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)，造成電能的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)的脫硫塔控制系統(tǒng)控制效果不佳、能耗物耗高或超標(biāo)排放的特點(diǎn)，提出了一種濕法脫硫工藝中的精確預(yù)測(cè)控制與節(jié)能系統(tǒng)及方法。本發(fā)明利用模型預(yù)測(cè)和優(yōu)化計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫過(guò)程的智能控制，在提高控制水平、保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)減少了能耗，降低成本，從而實(shí)現(xiàn)濕法脫硫工藝系統(tǒng)的節(jié)能增效，適用于火電廠、鋼鐵廠、燃煤工業(yè)鍋爐等采用濕法脫硫工藝的領(lǐng)域。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種濕法脫硫工藝中的精確預(yù)測(cè)控制與節(jié)能系統(tǒng)，所述控制與節(jié)能系統(tǒng)包括順次相連通的現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)、出口濃度預(yù)測(cè)模型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)與脫硫塔相連(能檢測(cè)脫硫塔出入口煙氣參數(shù)及內(nèi)部漿液參數(shù))，所述現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化控制系統(tǒng)相連通，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)相連通；

現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)采集系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)煙氣、漿液參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量、傳輸；

出口濃度預(yù)測(cè)模型：將實(shí)時(shí)采集的煙氣、漿液參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)作為輸入量，通過(guò)出口濃度預(yù)測(cè)模型計(jì)算得到預(yù)測(cè)的出口SO₂濃度；