专利名称：循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量及优化控制方法
技术领域：
本发明涉及一种循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量及优化控制方法，属于循环流化床锅炉技术领域。
背景技术：
当前锅炉燃烧中控制二氧化硫排放的技术可分为三大类:第一种是燃烧前煤中所含硫的脱除，如洗煤、生物脱硫技术等，燃烧前脱硫是在二氧化硫产生的源头上加以控制；第二种是燃烧过程中控制二氧化硫的生成，如循环流化床锅炉炉内脱硫技术，燃烧中脱硫主要是燃烧过程中在炉内添加脱硫剂进行脱硫；第三种是燃烧后烟气中二氧化硫的脱除，如湿法脱硫、利用海水脱硫等，燃烧后脱硫是将燃烧后的烟气在排放前进行脱硫处理。我国作为世界上最大的发展中国家，目前的能源生产量居世界第3位，基本能源消费居第2位。但由于我国富煤缺油少气，形成了以煤为主导的结构，其中50% 60%的煤用来发电，因而也成为燃煤污染物的主要来源。因此，发展洁净煤发电技术，提高发电效率，降低污染排放，成为我国能源战略的重要方面。据统计，我国煤炭产量的一半甚至一半以上都用于生产电能和供热，由此排放的二氧化硫量占据全国排放总量的百分之九十。因此我国面临着严峻的经济与资源、环境与发展的挑战，急需一种相对燃煤污染排放小、发电效率高的洁净煤发电技术来应对资源枯竭、环境污染严重带来的挑战，，实现可持续发展的重要任务。而应用于发电领域的循环流化床锅炉(CFBB)就是国际上公认的商业化程度最好的洁净煤技术之一，它具有以下优势:(I)燃烧效率接近或达到同容量煤粉炉；(2)燃料适应性强，不仅可以燃用烟煤等优质煤，而且可燃用各种劣质燃料；(3)负荷调节比宽，在30%负荷下仍能稳定燃烧；(4)低温燃烧，NOx生成量少，可用石灰石作脱硫添加剂，从而以低成本实现炉内脱硫；(5)灰渣便于综合利用。超临界循环流化床锅炉(SCCFB)兼备了 CFB燃烧技术和超临界(SC)蒸汽循环的优点，可以得到较高的供电效率，且烟气净化对于脱硫、脱硝的初始投资和运行成本比烟气脱硫低50%以上，是一种适于大量推广的高效洁净煤发电技术。但是现有的循环流化床锅炉脱硫技术存在以下缺陷:(I)目前，对排放的二氧化硫浓度进行调节的具体方法是:测量烟气出口的SO2浓度，若超过排放浓度标准，则调节石灰石的给料量进行调节，以此类推，再进行测量、调节、测量，直到二氧化硫的排放浓度符合排放标准为止。很显然，以上的对排放的二氧化硫浓度进行控制的方法具有严重的滞后性，不能从根本上起到调节控制的作用。(2)由于国家对烟气排放指标的要求越来越严格，而国内大多的CFB锅炉脱硫效率还仅停留在80%左右，如果要达到较高的脱硫效率，就需要加入大量的脱硫剂，过量的脱硫剂又会带来很大的附加灰渣量和物理热损失，同时增加炉膛磨损，影响燃烧工况和锅炉的效率，进而增加成本，影响锅炉的经济性。(3)通常在煤质变化后，仍然利用固定的Ca/S比值来调节石灰石的给料量，导致石灰石原料的严重浪费和成本的大幅度增加。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量及优化控制方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是现有技术对排放的二氧化硫浓度的控制具有严重的滞后性，不能从根本上起到调节控制作用的问题。本发明的技术方案是这样构成的:一种循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法，包括以下步骤:SI，采集实际工业装置的操作数据，构造炉膛内活性石灰石的软测量模型:
权利要求
1.一种循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量及优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤:S1，采集实际工业装置的操作数据，构造炉膛内活性石灰石的软测量模型:
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法，其特征在于，所述的硫转化率ns，当炉膛温度为750 950°C时，通过Hs = 0.0006Tf+0.147确定，其中Tf为循环流化床锅炉炉膛温度。
3.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法，其特征在于，还包括:对步骤SI中实际工业装置采集的操作数据进行预处理，该预处理包括: 用算术平均值法对采样值进行滤波，即寻找一个r作为本次采样的平均值，使该值与本次各采样值间误差的平方和最小； 用统计判别法或物理判别法剔除异常数据。
4.根据权利要求3所述的循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法，其特征在于，所述的用统计判别法剔除异常数据，即将采集得到的所有数据进行统计分析，给定一个置信区间，剔除不在置信范围内的数据，即离线分析数据的奇异性，也即提出测量数据中的异常数据；设测量得到的样本值为X1, x2，…，Xn，平均值为χ ,，偏差为Wx (i=l，…，n)，根据Bessel公式算出标准差:
5.根据权利要求4所述的循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法，其特征在于，所述的用物理判别法剔除异常数据，即在采集过程中，随时发现，随时剔除；根据物理量的连续性，用一阶差分法剔除奇异阶差分方程的表达式为:
6.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法，其特征在于，所述的工业装置包括:石灰石给料机和给煤机，石灰石给料机和给煤机上分别设有电动机，电动机上分别设有转速传感器。
7.基于权利要求1 6所述方法的一种循环流化床锅炉的优化控制方法，其特征在于，在稳定工况下，根据炉膛内活性石灰石量的软测量值及炉膛出口二氧化硫排放浓度的软测量值，对石灰石给料量和给煤量的比值进行调节以控制二氧化硫的排放浓度稳定、符合排放标准，同时减小石灰石给料量，节约资源，提高锅炉效率。
8.根据权利要求7所述的循环流化床锅炉的优化控制方法，其特征在于，所述的对石灰石给料量和给煤量的比值进行调节，具体调节方法如下:
全文摘要
本发明公开了循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量及优化控制方法，所述循环流化床锅炉烟气中二氧化硫的软测量方法包括S1，采集实际工业装置的操作数据，构造炉膛内活性石灰石的软测量模型；S2，根据上述炉膛内活性石灰石的软测量值，结合给煤量构造炉膛出口二氧化硫排放浓度的软测量模型；S3，根据炉膛出口二氧化硫排放浓度的软测量值反馈控制石灰石给料机调节石灰石给料量，保证二氧化硫的排放浓度符合标准。本发明通过建立炉膛内活性石灰石的软测量模型，根据活性石灰石的软测量值和给煤量构造炉膛出口二氧化硫排放浓度的软测量模型，预测炉膛出口SO2的排放浓度，从而可以提前反馈调节石灰石给料量，从根本上起到调节控制的作用。
文档编号G05B13/04GK103197549SQ20131006807
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者刘吉臻, 高明明, 曾德良, 田亮, 杨婷婷 申请人:华北电力大学