具体实施方式

本发明中，所有表示“XX的量”的，可采用体积、质量、物质的量等多种表示方式来进行，只需要确保计算过程中量纲正确。同理，“XX的流量”可采用体积流量、质量流量、物质的量流量等多种表示方式来进行；“XX的浓度”可采用体积分数、质量浓度、物质的量浓度等多种表示方式来进行，只需要确保计算过程中量纲正确。

本实施例中，所有“XX的量”，均为质量，所有“XX的流量”，均为质量流量，所有“XX的浓度”均为质量浓度。SO_X以SO₂来计，其余类型的SO_X忽略不计。

一种湿法脱硫喷淋量与喷淋浆液pH值耦合控制优化方法，用于采用石膏法进行脱硫时在确保脱硫效果的前提下使脱硫装置运行费用最小化，包括以下步骤：

步骤一：进行分式析因设计，求取各操纵变量对脱硫装置的吸收塔1出口烟气SO_X浓度的影响、对电量消耗的影响、以及对物料消耗的影响；操纵变量指的是供浆流量等调节手段；

如图1所示，步骤二：建立脱硫装置中浆液循环回路的优化模型，基于该模型的输出构建统一量纲的经济性目标函数；得到目标函数的算法，记作寻优算法；各循环泵3的启停状态，记作泵状态；当前泵状态下反映脱硫装置运行状态的参数，记作寻优变量；

各循环泵3的启停状态，也即有哪些循环泵3启动，有哪些循环泵3关闭，反映的是脱硫装置硬件上的变化，需要先确定脱硫装置的硬件，然后才能比较脱硫装置的运行状态。

寻优变量，只考虑各浆液循环回路中喷淋浆液的流量和pH值这种与脱硫装置的脱硫能力有关的参数，温度等无关的参数不考虑。本实施例中，寻优变量为各浆液循环回路中喷淋浆液的pH值。由于本发明中，为达到最佳的经济性，脱硫装置是压红线运行的，也即吸收塔1出口烟气SO_X浓度是依靠预测控制器稳定在允许排放的浓度上限附近的，在这一前提下，当各浆液循环回路中喷淋浆液的pH值确定时，各浆液循环回路中喷淋浆液流量也是确定的。

步骤三：在当前的泵状态下，通过寻优算法遍历所有的浆液循环回路中寻优变量组合情况，找出经济性最优的寻优变量组合，并根据经济性最优的寻优变量组合调整脱硫装置的各控制器中的设定值，实现闭环优化。

步骤二中，寻优算法为遗传算法或粒子群算法，本实施例中选用遗传算法；寻优算法中的惩罚因子为过脱除的SO_X的量，目标函数的否决条件为应脱除而未脱除的SO_X的量大于0。这里的否决条件指的是，一旦目标函数不能使脱硫装置出口的SO_X的浓度达标，存在应脱除而未脱除的SO_X，该目标函数直接舍去并重新寻优。应脱除的SO_X的量，指的是脱硫装置入口烟气SO_X浓度减去出口烟气SO_X达标浓度后乘以烟气体积；过脱除，指的是吸收塔1出口烟气SO_X的浓度比设计的要低，本来不需要脱除的SO_X被脱除了。

步骤二中，寻优算法中的约束条件包括各浆液循环回路中喷淋浆液的pH值调节范围，也即在调节喷淋浆液的pH值时，应使其保持在这一范围内，这是一个人为规定的范围，实际调节能力不限于此。

如图2所示，本实施例中的脱硫装置是一个典型的单塔双循环设备。

吸收塔1由收集碗11分成两段，由此使得装置中存在上循环和下循环两个浆液循环回路，烟气自下而上通过吸收塔1。上循环配备有氧化塔2。新浆管4中的新浆液，以及从吸收塔1抽出来的浆液，混合后经循环泵3沿喷淋浆管5打回吸收塔1。下循环中的循环泵3包括两台工频泵和一台在运的变频泵，上循环中的两台循环泵3都是工频泵。因此，约束条件还包括循环泵3可调节的频率范围。在运的，也即一直投入运行。

本实施例中，下循环包括两台工频泵和一台变频泵，上循环包括两台工频泵，下循环中至少应有两台循环泵3在运行，且变频泵常开，因此，本实施例中，泵状态有以下六种：

1. 下循环：2台循环泵运行，包括1台工频泵，1台变频泵；上循环：0台工频泵运行；

2. 下循环：2台循环泵运行，包括1台工频泵，1台变频泵；上循环：1台工频泵运行；

3. 下循环：2台循环泵运行，包括1台工频泵，1台变频泵；上循环：2台工频泵运行；

4. 下循环：3台循环泵运行，包括2台工频泵，1台变频泵；上循环：0台工频泵运行；

5. 下循环：3台循环泵运行，包括2台工频泵，1台变频泵；上循环：1台工频泵运行；

6. 下循环：3台循环泵运行，包括2台工频泵，1台变频泵；上循环：2台工频泵运行。

泵状态以运行操作指导的方式给出，若某一泵状态能够满足烟气负荷处理需求，则将这种泵状态标注为绿色，若无法满足烟气负荷处理需求，则将这种泵状态标注为红色。标注颜色的同时，还给出各组合方式下的经济性指标，提示并指导运行人员是否需要进一步切换到更经济的泵状态下。

步骤三中，当下循环中喷淋浆液的pH值靠近下循环中pH值调节范围的上限；同时在满足脱硫效果的前提下，工频泵的启动台数最小且变频泵的频率靠近该变频泵的频率调节范围的下限时，运行费用最小化。这里上循环中喷淋浆液的pH值影响很小，因此主要调整下循环中喷淋浆液的pH值。

变频泵的频率以吸收塔1出口烟气SO_X浓度为反馈值反馈控制，步骤三中，采用闭环置换法实现闭环优化，具体如下：

吸收塔1出口烟气SO_X浓度稳定且未超标的情况下，如果变频泵的频率没有达到最低，并且下循环喷淋浆液pH值没有达到调节范围的上限时，逐渐提升下循环喷淋浆液pH值，则在SO_X浓度反馈控制作用下，变频泵的频率逐渐降低，完成pH值到频率的置换，直到变频泵的频率最低或下循环喷淋浆液pH值最高为止。

由于本发明中存在喷淋浆液pH值-变频泵频率的闭环置换，因此在变频泵频率达到上限，但下循环喷淋浆液pH值未达到调节范围的上限时，仍可通过调节下循环喷淋浆液pH值来调节吸收塔1出口烟气SO_X浓度。

但若下循环的变频泵频率达到最高值，同时下循环喷淋浆液pH值达到最高值时，吸收塔1出口烟气SO_X浓度仍有上升趋势，说明当前已投入的设备负荷已满，则自动启动一台下循环或上循环中的工频泵，然后采用上述的闭环置换法使变频泵的频率最低或下循环喷淋浆液pH值最高。注意这里应该优先启动功率最小的工频泵。并且在额外启动工频泵的同时，可以将下循环喷淋浆液pH值设置为一个高出当前下循环喷淋浆液pH值调节范围上限的值，本实施例中，下循环喷淋浆液pH值调节范围上限为5.2，但在额外启动工频泵的同时，可以采用诸如切换到手动调节的方式进行超上限调节，将下循环喷淋浆液pH值调整到5.5，这样可提高调节的灵敏度，并避免启动工频泵的时候SO_X浓度长时间超标。泵启动后，出口SO_X浓度如果迅速下降，先逐渐下降下循环喷淋浆液pH值到5.4，下循环喷淋浆液pH值稳定后，再逐渐降低变频频率到可能最低频率。待出口SO_X浓度稳定后，再进行pH值-变频置换，保持高喷淋浆液pH值-低变频泵频率运行。

考虑到脱硫过程受到的扰动因素非常多，在不同烟气温度、烟气流量、二氧化硫浓度、含氧量、浆液雾化程度下，脱硫过程的发生机理都不明确，并且局部测点检测的过程参数很难描述吸收塔1及氧化塔2内部的真实情况，因此通过建立准确的机理模型来开展脱硫吸收塔1双循环优化过程非常困难。步骤一中，采用正交试验法进行分式析因设计。

步骤一中，进行的正交试验如下：

喷淋浆液pH值正交试验，且若存在多个浆液循环回路，则每个浆液循环回路分别进行试验；

喷淋浆液流量正交试验，且若存在多个浆液循环回路，则每个浆液循环回路分别进行试验；

机组负荷工况正交试验。

整个正交试验过程，不包含工况调整约需6小时，试验过程涉及：

1. 上循环喷淋浆液pH值的正交试验,pH值在可调范围内分三段，低值-中间值-高值;

2. 上循环喷淋浆液流量的正交试验，为防止越红线，采用启泵过程试验；

3. 下循环喷淋浆液pH值的正交试验pH值可调范围内分三段，低值-中间值-高值；

4. 下循环喷淋浆液流量的正交试验为防止越红线，仅对变频循环泵3进行试验，频率分三段，低值-中间值-高值；

5. 机组负荷工况的正交试验在50%，75%，95%工况进行试验，根据不同负荷工况下的烟气流量、烟气温度、含氧量等，校正试验结果。

以95%负荷工况试验为例，详细试验步骤如下：

1. 试验前准备

将机组负荷调整到95%负荷工况，解除AGC，汽机主控切手动，锅炉主控切手动，保持锅炉燃烧稳定，烟气负荷稳定；变频泵频率切手动，下循环的新浆液供浆阀切手动，上循环的新浆液供浆阀切手动，保持石膏排浆脱水过程稳定运行，保持脱硫系统稳定；

2. 上循环浆液循环泵3试验

手动启动一台上循环浆液循环泵3，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，上循环供浆流量增加情况。

手动停止一台上循环浆液循环泵3，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，上循环供浆流量增加情况。

3. 上循环喷淋浆液pH值试验

手动开大上循环的新浆液供浆阀，将pH值从低值调节到中间值，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，上循环供浆流量增加情况。

继续手动开大上循环的新浆液供浆阀，将pH值从中间值调节到高值，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，上循环供浆流量增加情况。

手动恢复上循环的新浆液供浆阀，使得上循环喷淋浆液pH值恢复至低值。

4. 下循环浆液循环泵3试验

手动增加下循环浆液变频泵频率至中间值，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，下循环供浆流量增加情况。

再次手动增加下循环浆液变频泵频率至高值，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，下循环供浆流量增加情况。

手动恢复下循环浆液变频泵频率至低值。

5. 下循环浆液pH值试验

手动开大下循环的新浆液供浆阀，将pH值从低值调节到中间值，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，下循环供浆流量增加情况。

继续手动开大下循环的新浆液供浆阀，将pH值从中间值调节到高值，记录吸收塔1出口SO_X浓度变化情况，记录各泵的耗电情况，下循环供浆流量增加情况。

手动恢复下循环的新浆液供浆阀，使得下循环喷淋浆液pH值恢复至低值。

6. 恢复现场

恢复脱硫系统自动控制，恢复汽机主控、锅炉主控自动控制，投入AGC。

查阅历史曲线，评估并获得各可调节手段的对脱除SO_X的贡献能力以及产生的电耗、物耗情况。

注意：工频泵的对脱除SO_X的贡献能力以及产生的电耗、物耗情况，采用变频泵的试验结果进行标定。

50%负荷工况和75%负荷工况的试验过程类似，此处不再赘述。上述试验不需相互组合，由于试验工况有限，在实际应用中，模型需采用欧冠线性插值的方式进行拟合。

如果装置中的新浆液，除了新鲜的石灰石浆液，还包括粉仓浆液，并且粉仓浆液与新鲜的石灰石浆液不共用一套新浆液供浆阀的话，可以分别对新鲜的石灰石浆液和粉仓浆液上的新浆液供浆阀进行正交试验。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。