一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，包括：步骤S1：建模数据筛选，采用机组历史运行数据及化验数据作为建模原始数据；步骤S2：建立吸收塔CaSO

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法
本专利技术属于火电厂氧化风机控制
，特别是涉及一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法。
技术介绍
为保障湿法脱硫系统浆液品质，大部分火电厂采用氧化风系统风机持续运行的运行方式，但由于一般工况下，氧化风机供风量均具有一定的裕量，采用该种运行方式会造成较大的电能浪费，因此对氧化风系统进行间歇启停对火电机组脱硫系统节能降耗具有重要意义；当前，氧化风机运行方式主要有3种，分别为：1、氧化风机持续运行方式；2、带有吸收塔浆液CaSO3浓度实时在线测量的氧化风机按需启停方式；3、基于固定过量空气系数的氧化风机变频控制方式；但目前的三种方式都存在一定的弊端，具体如下：1、氧化风机持续运行方式：绝大多数火电厂为避免部分工况下石膏及吸收塔浆液CaSO3浓度超限，均采用氧化风机持续运行的方式，该种运行方式具有很大的运行裕量，给脱硫系统带来了极大的能源浪费；2、带有吸收塔浆液CaSO3浓度实时在线测量的氧化风机按需启停方式：个别电厂在脱硫系统安装亚硫酸盐实时在线监测系统，并以亚硫酸盐实时化验浓度作为氧化风系统风机启停的判断依据，但亚硫酸盐在线实时监测系统价格昂贵且维护量大，相较于氧化风机启停所带来的收益，性价比较低，一般不被电厂人员所接受；3、基于固定过量空气系数的氧化风机变频控制方式：部分电厂采用带有变频的6kV电机带动的氧化风机，并依据固定的过量空气系数对变频进行控制，以达到降低氧化风系统电耗的作用，该方式同样存在前期投资成本高的问题，且对于绝大多数电厂而言，其氧化风系统风机均为罗茨风机，若进行设备改造，投资成本将进一步增加，另外，采用固定过量空气系数的方式计算氧化风量，为保证氧化风能够满足全工况要求，需要选取较大的过量空气系数，同样会造成较大的能源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，通过设计火电厂氧化风机智能启停方案解决降低氧化风系统能耗的问题；本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，其包括以下步骤：步骤S1：建模数据筛选，采用机组历史运行数据及化验数据作为建模原始数据；步骤S2：建模，选取机组历史运行数据中的氧化风机运行台数、机组负荷、FGD入口SO2浓度、浆液循环泵运行台数、吸收塔浆液PH、原烟气粉尘浓度、吸收塔浆液密度作为建模输入变量，选取吸收塔CaSO3浓度化验数据作为系统输出，采用基于历史数据驱动的人工神经网络、偏最小二乘、支持向量机、多元线性回归、多项式拟合等数据驱动建模方式进行建模，获取吸收塔CaSO3浓度预测模型；步骤S3：氧化风机的启停控制，包括，步骤S3.1：应用CaSO3浓度预测模型及所选输入变量的实时输入对吸收塔CaSO3浓度进行实时预测；步骤S3.2：当CaSO3浓度预测模型所得浓度低于停运浓度阈值时，停止氧化风机，同时应用机理计算方式计算各时刻单位时间吸收塔内CaSO3增量，辅以吸收塔浆液实时密度及液位等信息，滚动计算吸收塔内CaSO3浓度；步骤S3.3：当机理计算所得CaSO3浓度高于CaSO3浓度允许值时，启动氧化风机，同时继续应用机理计算方式滚动计算吸收塔内CaSO3浓度，并将该计算浓度与CaSO3浓度预测模型输出浓度进行比较，当机理计算所得CaSO3浓度低于CaSO3浓度预测模型输出CaSO3浓度后，停止机理滚动计算CaSO3浓度，返回步骤S3.2继续进行氧化风机停运条件的判断。进一步，步骤S1中的氧化风系统历史运行数据从DCS中直接导出，吸收塔CaSO3化验浓度数据从日常的化验记录中获取，然后依据化验采样时刻，筛选化验时间点与化验浓度对应的机组历史运行数据，同化验浓度组合后获取原始建模数据。进一步，步骤S1还包括筛选稳态工况数据，包括，步骤1.1：选取步骤S1中所获取的数据，综合考虑机组容量及脱硫系统布置方式，选定最低稳定运行时间阈值ts，查询各采样时刻及该时刻之前ts时间段的运行历史数据机组负荷值，当该时间段内负荷波动大于Lmax则将该组数据删除，获取稳态建模数据；步骤1.2：应用步骤1.1中获取的稳态建模数据，对输入变量数据与CaSO3浓度化验数据进行皮尔逊相关性分析，选取相关系数大于0.2的变量作为输入变量，与CaSO3化验浓度共同组成最终建模数据。进一步，机理计算方式应用机组实时运行数据计算吸收塔内CaSO3浓度，设启用机理计算方式后已经历了k时刻，则该时刻吸收塔内CaSO3浓度NG(k)(％)计算方式为：NG(k)＝(SQ(k)+abs(SQ(k)))/2/BQ(k)，其中，SQ(k)(kg)为现时刻吸收塔净亚硫酸钙质量，BQ(k)为吸收塔净副产物质量，SQ(k)(kg)＝SQ(k-1)-Q(k)+IQ(k)；其中，SQ(k-1)(kg)为上时刻吸收塔净亚硫酸钙质量，Q(k)(kg)为脱水系统排出亚硫酸钙质量，IQ(k)(kg/s)为瞬时亚硫酸钙产量，SQ(k-1)＝V(k)×D(k)×CR(k)×NG(k-1)，其中，NG(k-1)(％)为吸收塔上时刻所得亚硫酸钙浓度，CR(k)为吸收塔固体洁净系数、V(k)(m3)为吸收塔浆液体积、D(k)(kg/m3)为吸收塔密度；IQ(k)＝(Fp(k)×S(k)×Eta(k)×0.25×(1-Alpha)-OF(k)×Beta)×0.75，其中，Fp(k)(Km3/s)为脱硫入口烟气流量、S(k)(mg/s)为脱硫入口SO2浓度、Eta(k)(％)为脱硫效率、Alpha为自然氧化率、OF(k)为氧化风量、Beta为强制氧化率。进一步，脱水系统排出亚硫酸钙质量Q(k)，应用石膏排出泵台数NU(k)、石膏排出泵流量FP(k)、上时刻吸收塔净亚硫酸钙质量SQ(k-1)、吸收塔浆液体积V(k)，计算脱水系统排出亚硫酸钙质量Q(k)(kg)，计算公式为：Q(k)(kg)＝SQ(k-1)×NU(k)×FP(k)÷V(k)。进一步，机理计算中所采用的机组实时运行数据从DCS系统中实时导出。进一步，停运浓度阈值和CaSO3浓度允许值为预设的固定值。本专利技术提供的一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，其有益效果为：采用建模与机理计算相结合的方式实现吸收塔CaSO3浓度的实时预测，无需增加新的测量设备，即可实现亚硫酸钙浓度的实时预测，投资成本低；本方法应用长时间跨度的历史及化验数据作为建模原料，其建模结果可以代表机组更加广泛的运行工况，以模型输出CaSO3浓度为氧化风机停运的判断依据，避免了采用机理计算方式获取CaSO3浓度过程中产生的累积误差，保障了氧化风机停运判断的合理性；停运后以机理计算方式获取的实时CaSO3浓度作为氧化风机启动的判断依据，克服了采用模型预测CaSO3浓度时，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：建模数据筛选，采用机组历史运行数据及化验数据作为建模原始数据；/n步骤S2：建模，选取机组历史运行数据中的氧化风机运行台数、机组负荷、FGD入口SO

【技术特征摘要】
1.一种基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：建模数据筛选，采用机组历史运行数据及化验数据作为建模原始数据；
步骤S2：建模，选取机组历史运行数据中的氧化风机运行台数、机组负荷、FGD入口SO2浓度、浆液循环泵运行台数、吸收塔浆液PH、原烟气粉尘浓度、吸收塔浆液密度作为建模输入变量，选取吸收塔CaSO3浓度化验数据作为系统输出，采用基于历史数据驱动的人工神经网络、偏最小二乘、支持向量机、多元线性回归、多项式拟合等数据驱动建模方式进行建模，获取吸收塔CaSO3浓度预测模型；
步骤S3：氧化风机的启停控制，包括，
步骤S3.1：应用CaSO3浓度预测模型及所选输入变量的实时输入对吸收塔CaSO3浓度进行实时预测；
步骤S3.2：当CaSO3浓度预测模型所得浓度低于停运浓度阈值时，停止氧化风机，同时应用机理计算方式计算各时刻单位时间吸收塔内CaSO3增量，辅以吸收塔浆液实时密度及液位等信息，滚动计算吸收塔内CaSO3浓度；
步骤S3.3：当机理计算所得CaSO3浓度高于CaSO3浓度允许值时，启动氧化风机，同时继续应用机理计算方式滚动计算吸收塔内CaSO3浓度，并将该计算浓度与CaSO3浓度预测模型输出浓度进行比较，当机理计算所得CaSO3浓度低于CaSO3浓度预测模型输出CaSO3浓度后，停止机理滚动计算CaSO3浓度，返回步骤S3.2继续进行氧化风机停运条件的判断。


2.根据权利要求1所述的基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的氧化风系统历史运行数据从DCS中直接导出，吸收塔CaSO3化验浓度数据从日常的化验记录中获取，然后依据化验采样时刻，筛选化验时间点与化验浓度对应的机组历史运行数据，同化验浓度组合后获取原始建模数据。


3.根据权利要求1所述的基于数据模型和机理运算的氧化风系统控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括筛选稳态工况数据，包括，
步骤1.1：选取步骤S1中所获取的数据，综合考虑机组容量及脱硫系统布置方式，选定最低稳定运行时间阈值ts，查询各采样时刻及该时刻之前ts时间段的运行历史数据机组负荷值，当该时间段内负荷波动大于Lmax则将该组数据删除，获取稳态建模数据；
步骤1.2：应用步骤1.1中获取的稳态建模数据，对输入变量数据与Ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳春，
申请(专利权)人：北京国电龙源环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11