基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法、电子设备及存储介质与流程

本发明属于石灰石-石膏湿法烟气脱硫，具体涉及基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、so2是燃煤电厂排放的主要大气污染物之一。为了限制so2的排放，多数燃煤电厂均安装了烟气脱硫装置。其中，带有强制氧化系统的石灰石-石膏湿法脱硫装置由于吸收剂价格低、so2脱除效率高等特点，成为了目前最常用的烟气脱硫装置之一。氧化系统是石灰石石膏法湿法脱硫(wet flue gas desulfurization,wfgd)装置重要的子系统之一，其主要的作用是将浆液中的四价硫及时氧化为硫酸盐。氧化不充分不仅会造成浆液致盲，影响脱硫效率，还会降低脱硫石膏的品质，甚至还有可能导致循环泵等关键设备结垢，影响脱硫系统的安全运行。因此，在湿法脱硫装置的设计过程中，氧化系统通常根据锅炉满负荷运行时的烟气参数进行设计。然而在实际运行过程中，燃煤机组燃用煤的含硫量常低于设计含硫量，且经常处于低负荷工作状态，此时氧化风机仍运行在额定功率会造成较大的能量浪费，具有较大的节能潜力。

2、因此，在保证脱硫装置安全、稳定运行的条件下，如何实时准确计算脱硫装置的氧化风需求量，并对氧化系统进行运行优化，从而实现氧化系统的节能降耗，对降低燃煤机组的厂用电率、提升燃煤电厂的经济效益具有重要意义。专利cn113648801 a公开了一种湿法脱硫氧化风机优化控制方法及系统，其基于脱硫历史数据和石灰石浆液氧化率构建样本数据集；采用样本数据集对ann神经网络模型进行训练和优化，根据最终优化计算的结果判断氧化风机是否需要工作，从而降低氧化风机的能耗。专利cn114073888 a公开了一种石灰石-石膏湿法脱硫系统中氧化风系统的优化方法，该方法以浆液中的亚硫酸盐含量作为脱硫系统完全氧化的评价指标，根据脱硫系统实际情况建立浆液中溶氧量与浆液中亚硫酸盐含量的关系，进而确定最佳溶氧量，实现对氧化风机频率或氧化风流量的优化控制。

3、上述已公开的专利虽然从结果表明都能有效降低氧化风机运行能耗，然而，其通通未对脱硫装置氧化系统的运行优化过程中脱硫塔的自然氧化与强制氧化过程机理进行精确建模，这难以保证在机组复杂工况条件下的吸收塔氧化风供应量最优。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是基于机理对氧化系统的自然氧化过程和强制氧化过程进行精确建模，利用物料守恒定理构建氧化系统混合模型，用于实现复杂工况条件下实现氧化风量的实时连续优化调控，提出基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法、电子设备及存储介质。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法，包括如下步骤：

4、步骤1、基于so2的强制氧化和自然氧化过程机理，构建脱硫氧化系统的自然氧化过程模型与强制氧化过程模型，基于脱硫氧化系统的自然氧化过程模型与强制氧化过程模型计算自然氧化率和氧化风利用率；

5、步骤2、利用步骤1得到的自然氧化率和氧化风利用率，计算脱硫氧化系统中被吸收和氧化的亚硫酸盐变化量，构建脱硫系统氧化过程模型；

6、步骤3、在步骤2中得到脱硫系统氧化过程模型中设置修正系数，构建脱硫氧化系统混合模型，并利用历史运行数据对构建的脱硫氧化系统混合模型中的关键参数进行辨识；

7、步骤4、湿法脱硫过程中，基于步骤3得到的脱硫氧化系统混合模型对脱硫氧化系统中的氧化风机进行优化调控。

8、进一步的，步骤1中基于so2的强制氧化和自然氧化过程机理，构建脱硫氧化系统自然氧化过程模型与强制氧化过程模型包括如下步骤：

9、步骤1.1、基于脱硫氧化系统中的o2浓度入口so2浓度烟气流量vf、循环泵流量va、自然氧化过程增强因子zn、液滴半径rr、液体流量vl及自然氧化区槽高度bn，构建自然氧化过程模型，计算公式为：

10、

11、其中，s1为自然氧化率；

12、步骤1.2、基于空气流量qa、浆液phω、浆液密度ρ、浆液液位高度h、强制氧化过程增强因子zf、气泡初始时刻半径rb,0及强制氧化区高度bf，构建强制氧化过程模型，计算公式为：

13、s2＝f2(qa,ω,ρ,h,zf,rb,0,bf)

14、其中，s2为氧化风利用率。

15、进一步的，步骤2的具体实现方法包括如下步骤：

16、步骤2.1、构建单位时间内被吸收的硫xab的计算公式为：

17、

18、其中，δt为时间段，为脱硫效率，设为1，为so2的分子量；

19、步骤2.2、构建单位时间被氧化的硫xs的计算公式为：

20、

21、其中，为空气中o2的摩尔分数，vm为气体的摩尔体积；

22、步骤2.3、基于单位时间内被吸收的硫和单位时间被氧化的硫的计算公式，构建单位时间内浆液中的亚硫酸盐的物质的量浓度的变化量，计算公式为：

23、

24、其中，为单位时间内浆液中的亚硫酸盐的物质的量浓度的变化量，a为浆料槽截面积，h为浆料槽内料浆液高度；

25、步骤2.4、将步骤2.1和步骤2.2的计算公式带入步骤2.3的计算公式中，得到脱硫氧化系统模型的计算公式为：

26、

27、进一步的，步骤3的具体实现方法包括如下步骤：

28、步骤3.1、对步骤2得到的脱硫氧化系统模型设置修正参数，得到脱硫氧化系统混合模型的计算公式为：

29、

30、其中，y1为第一修正参数，y2为第二修正参数。

31、步骤3.2、利用历史运行数据对步骤3.1设置的脱硫氧化系统混合模型的关键参数进行辨识与修正，在机组正常运行过程中定时采集脱硫塔底部的石灰浆液样品，计算不同时刻四价硫浓度的差值，然后基于测量到的四价硫浓度的差值，利用粒子群算法辨识得到脱硫氧化系统混合模型的关键参数zn、zf、rr、rb,0、y1、y2。

32、进一步的，步骤4当湿法脱硫过程采用的氧化风机为非变频驱动时，基于步骤3得到的脱硫氧化系统混合模型计算亚硫酸盐累积或消耗量，以亚硫酸盐累积或消耗量对判断氧化风机是否工作，对氧化风机进行优化调控。

33、进一步的，步骤4当湿法脱硫过程采用的氧化风机为变频驱动时，基于步骤3得到的脱硫氧化系统混合模型的关键参数，计算亚硫酸盐所需的最小氧化空气量，并以最小氧化空气量作为最优氧化风量，调节氧化风机的工作频率，对氧化风机进行优化调控；

34、最小氧化空气量的计算公式为：

35、

36、其中，qa为氧化空气流量。

37、电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法的步骤。

38、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法。

39、本发明的有益效果：

40、本发明所述的一种基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法，对脱硫装置氧化系统中的自然氧化和强制氧化过程进行精确建模，根据物料守恒构建脱硫氧化系统混合模型，并对脱硫氧化系统混合模型进行修正以确保准确性，基于模型与数据修正可保证在机组复杂工况条件下的吸收塔氧化风供应量最优，实现氧化风量的实时连续优化调控。

41、本发明所述的一种基于机理与数据修正的脱硫氧化系统优化调控方法，在氧化风机为非变频驱动的情况下，通过模型计算出亚硫酸盐累积或消耗量作为判断氧化风机工作与否的依据；当采用的氧化风机为变频驱动时，计算亚硫酸盐所需的最小氧化空气量，并以最小氧化空气量为依据调节氧化风机的工作频率。因此，本发明针对不同类型的氧化风机，提出相对应的优化策略，对于变频氧化风机可实现节能降耗23％以上，对于非变频氧化风机可实现节能降耗30％以上。