超低排放下脫硫自動(dòng)優(yōu)化控制系統(tǒng)

超低排放下脫硫自動(dòng)優(yōu)化控制系統(tǒng)摘要：以內(nèi)蒙古岱海電廠脫硫系統(tǒng)為實(shí)例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況進(jìn)行分析。通過采用小時(shí)均值作為被調(diào)量，優(yōu)化供漿量自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)計(jì)算漿液循環(huán)泵裕度及時(shí)停泵，最終到了節(jié)能降耗的目的。關(guān)鍵詞：脫硫自動(dòng)；節(jié)能；超低排放；1．引言滿足國(guó)家大氣污染物排放限值要求，保證脫硫系統(tǒng)在不同負(fù)荷工況、煤質(zhì)變化的情況下的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，變得越來越重要。一方面排放不超標(biāo)是到企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，另外一方面SO2排放量低到一定程度，再降低一點(diǎn)就需要付出巨大代價(jià)，企業(yè)需要通過節(jié)能降耗措施，降低脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本。因此需要一個(gè)先進(jìn)控制技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)脫硫出口SO2排放的穩(wěn)定閉環(huán)控制。2．系統(tǒng)概述內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司的脫硫系統(tǒng)采用的是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣的濕法脫硫系統(tǒng)。采用五臺(tái)漿液循環(huán)泵的配置。因系統(tǒng)自身的復(fù)雜性，運(yùn)行控制基本還是依靠運(yùn)行人員手動(dòng)控制吸收塔漿液pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)間接控制脫硫出口SO2濃度排放，脫硫出口SO2濃度的控制處于開環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)。但吸收塔漿液pH值控制品質(zhì)不理想，運(yùn)行人員手動(dòng)頻繁調(diào)節(jié)供漿泵頻率，通過直接調(diào)節(jié)石灰石或電石渣的漿液流量進(jìn)行干預(yù)，這樣有滯后性，很容易造成漿液不足或過量。而且在實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐負(fù)荷及煙氣量、煤質(zhì)中硫份、煙氣溫度、煙塵濃度、吸收劑品質(zhì)等是經(jīng)常變化的，這給運(yùn)行人員帶來很大的操作負(fù)擔(dān)。3．控制難點(diǎn)分析節(jié)能降耗的關(guān)鍵在于兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一是供漿自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)減少運(yùn)行人員手動(dòng)操作的滯后性，實(shí)現(xiàn)供漿自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。但供漿調(diào)節(jié)需考慮吸收塔PH的情況，PH應(yīng)盡量穩(wěn)定。SO2排放濃度較低時(shí)，供漿調(diào)節(jié)應(yīng)以穩(wěn)定為主，而在機(jī)組快速升負(fù)荷時(shí)，短時(shí)間控制增加補(bǔ)漿量，提高PH，確保SO2不超標(biāo)，不用運(yùn)行人員啟動(dòng)漿液循環(huán)泵。二是計(jì)算漿液循環(huán)泵的啟停時(shí)機(jī)，雖然機(jī)組承擔(dān)了調(diào)峰任務(wù)，每天負(fù)荷變化十分復(fù)雜，但在不同時(shí)間段機(jī)組負(fù)荷變化存在一定規(guī)律，通過時(shí)間段預(yù)測(cè)負(fù)荷均值，計(jì)算出需要漿液循環(huán)泵臺(tái)數(shù)。4．供漿量控制方案如圖所示先通過GPC技術(shù)解決pH值控制程大滯后、慢過程的問題，然后通過多變量模型預(yù)測(cè)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脫硫出口SO2濃度閉環(huán)控制問題，提高脫硫自動(dòng)控制品質(zhì)其中廣義預(yù)測(cè)控制(GPC，GeneralizedPredictiveControl)采用受控自回歸積分滑動(dòng)平均(CARIMA，ControlledAuto-RegressiveandIntegratedMoving-Average)模型：=^_LX_j+乞沁其中：'■為t時(shí)刻的系統(tǒng)輸出；為t時(shí)刻的控制量；-■■-■■''-■-■-，?..,—；是零均值方差有界不相關(guān)的隨機(jī)噪聲序列；汁是系統(tǒng)最小純時(shí)延步數(shù)；為差分算子；'為向后一步平移因子；將上述公式變形為增量模型：J?=鳳？'）叫.d十①?gòu)V義預(yù)測(cè)控制方法由于采用了多步預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正的控制策略，更多地利用了反映被控對(duì)象動(dòng)態(tài)行為的有用信息，提高了對(duì)被控對(duì)象時(shí)滯和階次變化的魯棒性，從而可以得到很好的控制性能。通過GPC控制策略有效的解決了pH值控制過程大滯后、慢過程的問題。5SO2控制方案基于物料平衡技術(shù)實(shí)現(xiàn)脫硫超低排放指標(biāo)脫硫出口SO2濃度的小時(shí)均值的閉環(huán)控制功能，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高脫硫出口SO2濃度的自動(dòng)控制品質(zhì),減少脫硫出口SO2濃度控制標(biāo)準(zhǔn)方差10~30%，提供吸收塔漿液循環(huán)泵的優(yōu)化組合方式和脫硫出口SO2濃度預(yù)測(cè)值，減少脫硫設(shè)備的電耗采用時(shí)序多層控制技術(shù)，上層控制脫硫出口SO2濃度小時(shí)均值，下層控制脫硫出口SO2濃度實(shí)時(shí)值。上層通過程序計(jì)算小時(shí)均值，給下層指令，控制脫硫出口SO2濃度實(shí)時(shí)值。有別于傳統(tǒng)控制思路，可以減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。整點(diǎn)時(shí)均值實(shí)時(shí)分段計(jì)算，區(qū)分“時(shí)刻前”B、“時(shí)刻后”A兩段數(shù)據(jù)，B為歷史數(shù)據(jù)，A為未來數(shù)據(jù)。B為當(dāng)前時(shí)刻到0分的實(shí)時(shí)小時(shí)均值，A為當(dāng)前時(shí)刻到59分59秒的未來允許小時(shí)均值，A+B要小于環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)35。因此A會(huì)根據(jù)B時(shí)刻計(jì)算未來允許的控制范圍并協(xié)調(diào)控制器完成小時(shí)均值的控制。數(shù)據(jù)采集器用于采集脫硫出口的SO2濃度、系統(tǒng)脫硫率、實(shí)時(shí)pH值和漿液流量值。MPC控制器分為兩層，上層控制根據(jù)物料平衡，脫硫出口SO2濃度小時(shí)均值，下層控制脫硫出口SO2濃度實(shí)時(shí)值。上層通過物料平衡，計(jì)算SO2小時(shí)均值，給下層指令，控制脫硫出口SO2濃度實(shí)時(shí)值。GPC控制器用于根據(jù)脫硫出口SO2優(yōu)化設(shè)定值和脫硫出口實(shí)時(shí)SO2計(jì)算得到漿液流量?jī)?yōu)化設(shè)定值。流量控制器用于根據(jù)漿液流量?jī)?yōu)化設(shè)定值和漿液信號(hào)控制漿液調(diào)節(jié)閥，使得脫硫出口SO2值等于脫硫出口SO2優(yōu)化設(shè)定值。6．控制方案實(shí)現(xiàn)因直接在DCS系統(tǒng)控制器內(nèi)計(jì)算過于復(fù)雜，且不利于控制器低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。所以增設(shè)普通計(jì)算機(jī)作為計(jì)算單元，采用MODBUS通信方式，在DCS系統(tǒng)增加與計(jì)算單元相通訊的通訊卡件LC卡，將DCS系統(tǒng)和計(jì)算單元相連。通訊接口可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全、雙向通訊，計(jì)算單元就可以通過MODBUS從DCS系統(tǒng)得到控制所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過智能優(yōu)化控制器運(yùn)算后，再向DCS發(fā)出優(yōu)化控制指令進(jìn)行優(yōu)化控制。7．結(jié)語通過將出口SO2出口時(shí)均值的控制策略應(yīng)用到系統(tǒng)上，在保障脫硫吸收塔PH穩(wěn)定的情況下，盡最大可能減少電石渣或石灰石消耗。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)更新當(dāng)前小時(shí)的剩余時(shí)間內(nèi)允許的SO2最大時(shí)均值，幫助運(yùn)