论文总字数：26409字

摘 要

在现有脱硫技术中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺在火电机组上应用最为广泛，其脱硫成本低，且脱硫效率高，同时还能得到副产品石膏。燃煤排放大量的SO₂是造成国内大气环境污染的重要因素，因此，为了削减火电厂SO₂的排放量，优化脱硫系统的氧化控制策略，提高脱硫系统的脱硫效率成为当前脱硫技术中亟需解决的问题。虽然传统的脱硫技术能满足污染物排放的标准，但脱硫过程中仍然存在亚硫酸盐超标、系统结垢、石膏品质差等问题。脱硫塔浆液的氧化是一个复杂的反应体系， pH和ORP作为脱硫过程中的重要工艺指标，不仅是浆液中亚硫酸根氧化程度的反映，更是指导现场操作和控制的依据。本文通过亚硫酸钙的氧化实验，研究pH与ORP的变化规律，根据实时测量的pH与ORP的动态变化确定脱硫浆液的氧化状态，并及时对氧化风量做出相应调整，克服传统氧化控制的滞后性，提高脱硫系统的脱硫效率。同时，针对此非线性、大惯性以及带延迟的氧化控制过程，基于统计学习理论的LS-SVM原理建立数学模型，并在MATLAB仿真环境下进行数据模型的训练和预测。

关键词：脱硫效率，氧化还原电位，pH值，最小二乘支持向量机

Abstract

With low desulfurization cost, high desulfurization efficiency and by-product gypsum, limestone-gypsum wet flue gas desulfurization technology is the most widely used in thermal power units among the existing desulfurization technologies. A large amount of SO₂ emitted from coal combustion is an important factor causing domestic atmospheric environmental pollution. Therefore, in order to reduce SO₂ emissions from thermal power plants, optimizing the oxidation control strategy of desulfurization system and improving the desulfurization efficiency of desulfurization system have become an urgent problem to be solved in the current desulfurization technology. Although the traditional desulfurization technology can meet the standard of pollutant discharge, there are still some problems in the process of desulfurization, such as sulfite exceeding the standard, scaling of the system, poor quality of gypsum and so on. The oxidation of slurry in desulfurization tower is a complex reaction system. As important process indexes in desulfurization process, pH and ORP are not only a reflection of the oxidation degree of sulfite in slurry, but also a basis for guiding field operation and control strategy. In this paper, through the oxidation experiment of calcium sulfite, the change rule of pH and ORP is studied, the oxidation state of desulfurization slurry is determined according to the dynamic change of real-time measurement of pH and ORP, and the oxidation air volume is adjusted in time to overcome the lag of traditional oxidation control and improve the desulfurization efficiency of desulfurization system. At the same time, aiming at this non-linear, large inertia and delayed oxidation control process, a mathematical model is established based on LS-SVM principle of statistical learning theory, and the data model is trained and predicted in the simulation environment of MATLAB.

KEY WORDS: desulfurization efficiency, oxidation-reduction potential, pH, least squares-support vector machine

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2研究目的与意义 2

1.3脱硫浆液氧化控制研究进展 3

1.4本文的主要研究内容 4

第二章 氧化控制原理 1

2.1石灰石-石膏湿法烟气脱硫控制原理 1

2.1.1反应原理 1

2.1.2 pH控制原理 1

2.1.3 ORP控制原理 2

2.2亚硫酸钙氧化实验 4

2.2.1实验试剂与仪器 4

2.2.2电极的标定 4

2.2.3实验方案 5

2.3实验结果与分析 5

2.3.1氧化过程的pH响应 5

2.3.2氧化过程的ORP响应 6

第三章 模型开发 8

3.1 基于数据驱动的建模方法 8

3.1.1基于统计分析的建模方法 8

3.1.2基于统计学习理论的建模方法 8

3.1.3基于人工智能的建模方法 8

3.2 支持向量机理论 9

3.2.1最小二乘支持向量机 10

3.3样本数值选取与处理 11

3.3.1数据预处理 11

3.3.2数据归一化 11

3.4 LS-SVM模型在MATLAB中的仿真实现 12

3.4.1 pH与ORP模型预测 12

3.4.2验证模型性能 12

第四章 离子测量装置 14

4.1脱硫系统中免维护自补偿的组合电极测量装置 14

4.1.1背景技术 14

4.1.2具体测量方案描述 14

4.2脱硫系统中水溶性离子测量装置 16

4.2.1背景技术 16

4.2.2具体测量方案描述 17

结论 19

参考文献 20

致 谢 22

第一章 绪论

1.1选题背景

随着社会经济的迅猛发展，电力工业持续、稳定地增长，人类对能源的需求也将与日俱增。目前，中国已发展成为世界上最大的煤炭生产国和消费国，在我国的电力行业中，仅燃煤电厂发电使用的原煤量已达到原煤消耗总量的50%以上，从能源结构来看，火力发电仍将长期占据发电市场的主导份额^[1]。然而，我国这种以煤炭为主的能源结构和单一的能源消费模式，不仅存在能源安全隐患，而且燃煤排放大量的SO₂是造成国内大气环境污染的重要因素。有数据表明，1995年，我国的SO₂排放量达到2370万吨，超过美国和欧洲，成为世界SO₂排放量第一的国家。SO₂作为当今主要的大气污染物之一，给自然环境和人类的生存发展带来许多负面的影响，排放到大气中可形成酸雨，使水质酸化，影响鱼类繁殖，破坏土壤，使农作物产量降低，加剧了生态系统的恶化，还会腐蚀建筑，若人体吸入过量SO₂可引起肺水肿，甚至声带痉挛而致窒息。因此，为了削减火电厂SO₂的排放量，优化脱硫系统的氧化控制策略，提高脱硫系统的脱硫效率成为当前脱硫技术中亟需解决的问题。

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