计算气态污染物的有效小时均值的方法及系统与流程

本发明涉及气态污染物处理领域，具体地，涉及一种计算气态污染物的有效小时均值的方法及系统。

背景技术：

电厂发电过程中，难以避免地会产生烟气，烟气中通常含有硫或氮的氧化物等污染性气体。在排放这些烟气之前需要对烟气中的气态污染物进行处理，否则将会严重污染环境，并且《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》也对烟气中的二氧化硫、二氧化碳等气态污染物的有效小时均值进行了严格的规定。依据该技术规范，气态污染物的有效小时均值为整点1小时内不少于45分钟的有效数据的算术平均值。

在现有技术中，对烟气中气态污染物排放量的控制的目标值是实时排放量的折算值，技术人员无法对气态污染物排放的有效小时均值正行实时监控，因而不能有效地保证整锅炉整体的处理效率，也不能保证环保排放以及达标排放的各种考核指示。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种计算气态污染物的有效小时均值的方法及系统，方法及系统能够准确计算气态污染物的有效小时均值，从而能够实现对气态污染物排放的有效小时均值的控制，保证气体污染物的排放量符合排放指标。

为了实现上述目的，本发明提供一种计算气态污染物的有效小时均值的方法，该方法包括：累计气体污染物排放浓度的折算值，以获取累计折算值；累计对气体污染物排放浓度的折算值进行累计的时间，以获取累计时间；以及根据所述累计折算值和所述累积时间值计算气体污染物的有效小时均值。

其中，所述累计气体污染物排放浓度的折算值，以获取累计折算值可以包括：检测气体污染物的实际排放浓度；以及根据所述实际排放浓度计算所述折算值。

其中，所述根据所述实际排放浓度计算所述折算值可以包括根据以下公式计算所述折算值：

c＝c′×(a′/a)

其中，c为折算后的二氧化硫排放浓度，c′为实测的二氧化硫和排放浓度，a′为实测的过量空气系数，a为规定的过量空气系数。

其中，该方法还可以包括：当所述累计时间达到预定时间时，使所述累计时间和所述累计折算值复位。

其中，该方法还可以包括：对所述累积时间和所述累积折算值进行手动复位。

根据本发明的另一方面还提供一种计算气态污染物的有效小时均值的系统，该系统包括：折算值累计模块，用于累计气体污染物排放浓度的折算值，以获取累计折算值；时间累计模块，用于累计对气体污染物排放浓度的折算值进行累计的时间，以获取累计时间；以及有效小时均值计算模块，用于根据所述累计折算值和所述累积时间值计算气体污染物的有效小时均值。

其中，所述折算值累计模块可以包括：实际排放浓度获取模块，用于检测气体污染物的实际排放浓度；以及折算值计算模块，用于根据所述实际排放浓度计算所述折算值。

其中，所述折算值计算模块可以根据以下公式计算所述折算值：

c＝c′×(a′/a)

其中，c为折算后的二氧化硫排放浓度，c′为实测的二氧化硫和排放浓度，a′为实测的过量空气系数，a为规定的过量空气系数。

其中，该系统还可以包括：自动复位模块，用于当所述累计时间达到预定时间时，使所述累计时间和所述累计折算值复位。

其中，该系统还可以包括：手动复位模块，用于对所述累积时间和所述累积折算值进行手动复位。

通过上述技术方案，能够实时监测气态污染物的有效小时均值，从而对气体污染物的处理地程进行实时控制，能够在保证气体污染物排放量达标的基础上保证气体污染物处理的经济性。并且，上述技术方案的计算功能实现方便，不需要增加额外的设备即可在处理气体污染物的控制系统中使用，因而还具有易于推广的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的方法的流程图；

图2是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的方法的流程图；

图3是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的方法的流程图；

图4是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图；

图5是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图；

图6是根据本发明另一实施例的利用SAMA算法计算气态污染物的折算值的算法结构图；

图7是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图；以及

图8是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图.

附图标记说明

10：折算值累计模块11：实际排放浓度获取模块

12：折算值计算模块 20：时间累计模块

30：有效小时均值计算模块 40：自动复位模块

50：手动复位模块 61：实际排放浓度输入模块

62：实际排放浓度输入模块 63：含氧量输入模块

64：求和算法模块 65：第一除法器算法模块

66：第二模拟量生成算法模块 67：第二除法器算法模块

68：乘法器算法模块 69：第一输出模块

81：软键盘算法模块 82：第一逻辑取非算法模块

83：逻辑与算法模块 84：单脉冲器算法模块

85：第二逻辑取非算法模块 86：折算值输入模块

87：第一模拟量累积算法模块 88：第三除法器算法模块

89：有效小时均值输出模块 810：第三模拟量生成模块

811：第二模拟量累积算法模块 812：第四模拟量生成器算法模块

813：第五模拟量生成器算法模块 814：模拟量切换选择算法模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

在步骤S110中，累计气体污染物排放浓度的折算值，以获取累计折算值。根据《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》对有效小时均值的定义，气态污染物的有效排放浓度为气态污染物排放浓度的折算值，所谓折算值即用过量空气系数将实测的实际排放浓度进行折算后的排放浓度。有效小时均值为整点1小时内不少于45分钟的排放浓度的算术平均值，因此需要对气体污染物排放浓度的折算值进行累计。

在步骤S120中，累计对气体污染物排放浓度的折算值进行累计的时间，以获取累计时间。根据《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》对计算有效有时均值的规定，对气体污染物排放浓度的折算值时行累计的时间应当不低于预定的时间，例如目前的规定为45分钟。在该预定时间内，对排放浓度的折算值进行累计的同时，也对累计该排放浓度的折算值的时间进行累计。

在步骤S130中，根据所述累计折算值和所述累积时间值计算气体污染物的有效小时均值。用累计折算值除以累积时间值即可计算出有效小时均值。

图2是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的方法的流程图。在图2中，步骤S230同步骤S120，步骤S240同步骤S130。如图2所示，该方法还可以包括以下步骤：

在步骤S210中，检测气体污染物的实际排放浓度；

在步骤S220中，根据所述实际排放浓度计算所述折算值。其中，可以根据以下公式1计算所述折算值：

公式1：

c＝c′×(a′/a)

其中，c为折算后的二氧化硫排放浓度，c′为实测的二氧化硫和排放浓度，a′为实测的过量空气系数，a为规定的过量空气系数。规定的过量空气系数例如在燃煤锅炉中为a＝1.4。

实测的过量空气系数可以测得烟气中的含氧量后根据以下公式2计算得出：

公式2：

其中，X_O2为烟气中氧气的体积百分比。

图3是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的方法的流程图。在图3中，步骤S310～步骤S340依次同步骤S210～步骤S240。如图3所示，该方法还可以包括以下步骤：

在步骤S350中，判断当前的累计时间是否达到预定时间，当当前累计时间达到预定时间时前往步骤S370，以进行自动复位。例如，如果预定时间设置为1小时，当系统的扫描周期为1s时，即以1s为单位对折算值时行累值时，当累计时间达到3600s时，使累计折算值和累计时间复位。

其中，根据累计折算值和累计时间计算有效小时均值可以在复位前的任一时间点进行计算，当累计时间小于45分钟时，虽然计算得出的有效小时均值不满足上述技术规范中的要求，但是该计算值可以作为对气态物染物进行处理控制的参考。由此，可以实时地反应气态污染物的有效小时均值，因而有利于及时控制对气态污染物的处理过程。

在步骤S360中，判断是否存在手动复位信号，如果存在，则前往步骤S370，以进行手动复位。例如可以设置软键盘，当需要进行手动复位时，按下相应按键，系统接收到相应按键按下的信号后即可以使累计折算值和累积时间值复位。

在步骤S370中，使所述累计时间和所述累计折算值复位。

图4是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图。如图4所示，该系统包括：折算值累计模块10，用于累计气体污染物排放浓度的折算值，以获取累计折算值；时间累计模块20，用于累计对气体污染物排放浓度的折算值进行累计的时间，以获取累计时间；以及有效小时均值计算模块30，用于根据所述累计折算值和所述累积时间值计算气体污染物的有效小时均值。

图5是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图。如图5所示，所述折算值累计模块10可以包括：实际排放浓度获取模块11，用于检测气体污染物的实际排放浓度；以及折算值计算模块12，用于根据所述实际排放浓度计算所述折算值。

其中，所述折算值计算模块根据上述公式1计算得出。

图6是根据本发明另一实施例的利用SAMA算法计算气态污染物的折算值的算法结构图。SAMA图是美国科学仪器制造协会颁布的图例，是目前世界上广泛使用的控制工程图例之一。SAMA图是包括所有控制仪表的控制系统结构图，SAMA图例易于理解，能清楚地表示系统功能，它反映控制系统的全部控制功能和信号处理功能，其SAMA算法是具有特定功能的SAMA图例程序模块。

如图6所示，烟气中实测气态污染物的实际排放浓度由实际排放浓度输入模块61输入，烟气中的含氧量由含氧量输入模块63输入，第一模拟量生成算法模块62生成常数21，第二模拟量生成算法模块66生成规定的过量空气系数值，例如对于燃煤锅炉，生成常数1.4。求和算法模块64进行运算(21-X_O2)，第一除法器算法模块65进行上述公式2的运算，第二除法器算法模块67进行运算(a′/a)，乘法器算法模块68进行上述公式1的计算。最终在第一输出模块69输出气态污染物排放浓度的折算值。

图7是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图。

如图7所示，自动复位模块40，用于当所述累计时间达到预定时间时，使所述累计时间和所述累计折算值复位。

其中，该系统还可以优选地包括：手动复位模块50，用于对所述累积时间和所述累积折算值进行手动复位。

图8是根据本发明另一实施例的计算气态污染物的有效小时均值的系统的结构图。如图8所示，是利用DCS系统内标的标准SAMA算法实现所述计算气态污染物的有效小时均值的系统的算法结构图。

在图8中，排放浓度折算值从折算值输入模块86输入，第一模拟量累积算法模块37对折算值进行累计，累计结果即累积折算值。第三模拟量生成模块810生成系统的扫描周期，例如可以生成1s，此时第一模拟量累积算法模块以1s为单位对折算值进行一次累计，第二模拟量累积算法模块811在第一模拟量累积算法模块87每累计一次折算值时对时间进行累计，其累计的结果即累计时间。第三除法器算法模块88使累计折算值除以累计时间，所得结果即有效小时均值，该有效小时均值由有效小时均值输出模块89输出。

其中，在图8所示的实施例中，第四模拟量生成器算法模块812用于设定所述预定时间，例如可以设置为3600s，第五模拟量生成器算法模块813的设定值为0，当模拟量切换选择算法模块814的输入信号为0时，模拟量切换选择算法模块814输出第五模拟量生成器算法模块813设定的值，当模拟量切换选择算法模块814的输入信号为1时，模拟量切换选择算法模块814输出第四模拟量生成器算法模块812所设定的值。其中逻辑与算法模块83将第二逻辑取非算法模块85的输出反馈至单脉冲器算法模块84的输入端。

当需要对系统进行手动复位时，按下软键盘算法模块81，使其输出信号1，该信号经过第一逻辑取非算法模块82后被取非为信号0，此时模拟量切换选择算法模块814的输入信号为0，因此模拟量切换选择算法模块814输出信号0，该输出信号0经过单脉冲器算法模块84以及第二逻辑取非算法模块85处理后最终在第二模拟量累积算法模块811第一模拟量累积算法模块87的复位输入端(Reset)输入1，此时第二模拟量累积算法模块811第一模拟量累积算法模块87被复位。由此实现手动复位功能，以在系统出现累计偏差时或其他需要手动复位时对系统进行手动复位。软键盘算法模块81也可以作为系统的启动装置，即按下软键盘算法模块81启动系统，使该系统开始计算有效小时均值。

当软键盘算法模块81未被按下时，其输出信号为0，该信号经过第一逻辑取非算法模块82后被取非为信号1，此时模拟量切换选择算法模块814的输入信号为1，因此模拟量切换选择算法模块814输出第四模拟量生成器算法模块812所设定的所述预定时间，例如3600s，此时经过单脉冲器算法模块84对脉冲宽度进行累计，当其脉冲宽度未达到3600s时持续输出信号1，该信号过第二逻辑取非算法模块85取非后输出0，此时第二模拟量累积算法模块811第一模拟量累积算法模块87的复位输入端(Reset)的输入为0，因此所述累计折算值和累计时间不会被复位。而当单脉冲器算法模块84的脉冲宽度累计到3600时，单脉冲器算法模块84输出低电平，第二逻辑取非算法模块85取非后输出1，此时第二模拟量累积算法模块811第一模拟量累积算法模块87的复位输入端(Reset)的输入为1，所述累计折算值和累计时间被自动复位。由此实现系统的自动复位功能。

为了保证机组的环保达标排放，所述系统为运行人员提供有效的气态污染物排放浓度的监视数据，提高了气态污染物处理过程的经济性，通过利用DCS系统现有的控制算法，且基于SAMA基本算法模块，合理搭建逻辑控制算法，实现了有效小时均值的自动计算和手动复位控制功能。该系统的计算功能实现方便，不需要增加其它设备和算法，成果应用推广方便。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。