張 亮 陳 瓏

（浙江天地環(huán)保工程有限公司，浙江 杭州310003）

1 概述

燃煤發(fā)電廠煙氣超低排放，就是通過多污染物高效協(xié)同控制技術(shù)，使燃煤機(jī)組的大氣主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到天然氣燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，即煙塵≤5mg／Nm3，SO2≤35mg／Nm3，NOx≤50mg／Nm3。浙能某電廠脫硫系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)出口SO2≤35mg／Nm3的目標(biāo)，采用的脫硫增效改造方式為：新增兩臺漿液循環(huán)泵，將第二層和第三層噴淋層由標(biāo)準(zhǔn)式改為交互式；同時，隨著漿液循環(huán)量增大，原吸收塔漿池容積不夠，在吸收塔旁增加一個塔外漿池，以保證漿液停留時間。

脫硫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超低排放后對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行要求不斷提高。Matlab是美國MathWorks公司于1984年推出的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，經(jīng)過不斷發(fā)展，已經(jīng)成為最優(yōu)秀的高技術(shù)數(shù)值計算仿真軟件。應(yīng)用Matlab軟件對超低排放后的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行辨識，可使運(yùn)行人員從宏觀上更精準(zhǔn)操作脫硫運(yùn)行，具有重要的運(yùn)行指導(dǎo)意義。

2 基于Matlab的脫硫系統(tǒng)辨識

使用Matlab內(nèi)嵌的System Identification Toolbox對脫硫系統(tǒng)進(jìn)行辨識，主要步驟如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)辨識流程圖

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析及先期背景分析

燃煤發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中與出口SO2排放濃度密切相關(guān)的主要因素有：機(jī)組負(fù)荷、吸收塔入口原煙氣SO2濃度、吸收塔入口溫度、吸收塔漿液pH、石灰石供漿量等。本文使用黑箱模型作為系統(tǒng)辨識手段，故設(shè)定的輸入、輸出如下：u1——石灰石供 漿 量 （t／h）、u2——機(jī) 組 負(fù) 荷 （MW）、u3——吸 收 塔 漿 液pH、u4——吸收塔入口原煙氣SO2濃度（mg／Nm3）、u5——吸收塔入口溫度（℃）為系統(tǒng)輸入；y1——吸收塔出口SO2濃度（mg／Nm3）為系統(tǒng)輸出。

各輸入及輸出數(shù)據(jù)如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)辨識模型類型選擇

充分考慮模型精度及其復(fù)雜度，選用ARX模型建模，其模型通過最小二乘法估計得出。ARX為帶控制量的自回歸模型，模型中僅存白噪聲。ARX模型的表現(xiàn)形式為：

式中，y（t）為輸出；u（t）為輸入；e（t）為噪聲信號。

圖2 系統(tǒng)輸入及輸出

2.3 模型計算及模型辨識

使用Matlab內(nèi)嵌的System Identification Toolbox進(jìn)行系統(tǒng)辨識。選擇脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、常用工況條件下，由脫硫DCS系統(tǒng)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，同時比較不同模型參數(shù)條件下辨識結(jié)果，擇優(yōu)使用。系統(tǒng)辨識結(jié)果如圖3所示。

圖3 實(shí)測輸出與仿真輸出

如圖3所示，通過比較實(shí)測輸出與仿真輸出差異，同時兼顧模型精度及其復(fù)雜度，選取模型“ARX351”作為系統(tǒng)辨識結(jié)果，此ARX模型可靠有效，可用于粗略仿真本文所研究的燃煤電廠脫硫系統(tǒng)。

此模型具體參數(shù)為：

2.4 數(shù)據(jù)分析及后期工作

由圖2可知，使用本文所選模型進(jìn)行系統(tǒng)辨識，雖可一定程度上仿真此脫硫系統(tǒng)，但精度并不十分理想。影響其精度的可能原因有：

（1）DCS系統(tǒng)采樣所用傳感器精度不足；

（2）脫硫系統(tǒng)外設(shè)備（如引風(fēng)機(jī)）對系統(tǒng)有顯著影響；

（3）采樣數(shù)據(jù)樣本不夠大。

以上所述問題在后續(xù)工作中有望進(jìn)一步改進(jìn)完善。

3 結(jié)語

應(yīng)用強(qiáng)大的Matlab軟件對實(shí)現(xiàn)超低排放后的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行辨識，結(jié)果表明：Matlab是一款程序簡單、使用方便、功能強(qiáng)大的仿真軟件，其可視化程度高，方便利用脫硫運(yùn)行數(shù)據(jù)計算結(jié)果，為運(yùn)行人員提供邏輯關(guān)聯(lián)思考與運(yùn)行參數(shù)指導(dǎo)。當(dāng)然，脫硫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超低排放后，出口SO2濃度≤35mg／Nm3，而脫硫效率受進(jìn)口SO2濃度、液氣比、pH、煙氣溫度等多種因素影響。本次辨識設(shè)計只考慮常用工況下的模式，進(jìn)行了初步的運(yùn)算，伴隨脫硫系統(tǒng)在各種工況下運(yùn)行得到更多數(shù)據(jù)后，此辨識模型可進(jìn)一步優(yōu)化完善。

［1］李丹，李立清，宋劍飛.應(yīng)用 Matlab仿真煙氣脫硫除塵過程［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004（5）

［2］于佰建，劉君，陳磊.基于 MATLAB的ARX模型辨識［A］.華北電力大學(xué)第五屆研究生學(xué)術(shù)交流年會論文集［C］，2007