本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于面向?qū)ο髉etri網(wǎng)的模擬仿真平臺(tái)的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法。

背景技術(shù)：

污染防治最佳可行技術(shù)(bestavailabletechnology，bat)是減少生產(chǎn)過(guò)程中污染物排放的一種有效手段，是環(huán)境污防、污控工作的重要組成部分，是為了實(shí)現(xiàn)高水平環(huán)境保護(hù)而提出的可行且先進(jìn)的污染物防治工藝及技術(shù)。自歐盟執(zhí)行委員會(huì)提出ippc指令至今，歐盟已有能源、鋼鐵、有色、化工和造紙等27個(gè)行業(yè)的bat參考文件(bref)被相繼頒布實(shí)施，此外6個(gè)跨行業(yè)的brefs也提出了相應(yīng)的bat。我國(guó)bat是從2007年頒布實(shí)施《國(guó)家環(huán)境技術(shù)管理體系建設(shè)規(guī)劃》才開(kāi)始起步的，而且一直以來(lái)發(fā)展都比較緩慢，并于2010年正式發(fā)布了《燃煤電廠污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)》。目前我國(guó)實(shí)行的大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)為顆粒物10mg/m³、二氧化硫35mg/m³、氮氧化物50mg/m³。

bat屬離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，污染物的產(chǎn)生排放屬隨機(jī)過(guò)程，petri網(wǎng)是一種有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的可用圖形表示的直觀組合模型，易于理解，方便使用，具有較強(qiáng)的表達(dá)能力，因此petri網(wǎng)非常適合應(yīng)用bat制定污染物排放限值中。但是當(dāng)所要描述的系統(tǒng)較為復(fù)雜，用普通petri網(wǎng)來(lái)表述時(shí)，對(duì)象之間動(dòng)作函數(shù)關(guān)聯(lián)矩陣的維數(shù)過(guò)大，狀態(tài)空間便會(huì)很擁擠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于面向?qū)ο髉etri網(wǎng)的模擬仿真平臺(tái)的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法，可以為制定污染物排放限值提供有力的依據(jù)，并對(duì)驗(yàn)證企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)斡幸欢ǖ膮⒖家饬x。

本發(fā)明的一種燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法，包括以下步驟：

根據(jù)歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)燃煤電廠外排大氣的各污染指標(biāo)的濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出污染指標(biāo)的濃度范圍，污染指標(biāo)包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物；

確定燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程中產(chǎn)生污染物的污染節(jié)點(diǎn)、凈化措施及所需參數(shù)的范圍；

構(gòu)建燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型，并進(jìn)行多次仿真；

根據(jù)仿真結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及分析，得出經(jīng)過(guò)處理后的各污染物濃度均值的置信區(qū)間，從而得到各污染物排放限值；

計(jì)算出污染物的仿真排放量，將仿真排放量和在線監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)排放量進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)驗(yàn)證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)巍?/p>

在本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法中，利用面向?qū)ο髉etri網(wǎng)的仿真平臺(tái)構(gòu)建燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型。

在本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法中，構(gòu)建燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型包括如下步驟：

(1)確定所要建立模型的主要功能；

(2)建立層次模型，將所要建立模型的系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)，并確立子系統(tǒng)間的層級(jí)關(guān)系，進(jìn)而將系統(tǒng)描述成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)模型；

(3)以子系統(tǒng)作為一個(gè)對(duì)象，建立對(duì)象模型，按照層級(jí)關(guān)系，列出對(duì)象的名稱(chēng)、屬性、方法、消息即操作；

(4)標(biāo)識(shí)對(duì)象之間的關(guān)系，建立事件關(guān)系列表，并分析對(duì)象內(nèi)部行為及各對(duì)象之間的聯(lián)系；

(5)確定對(duì)象的初始標(biāo)識(shí)，明確各對(duì)象的初始狀態(tài)，并將表示對(duì)象實(shí)例的token放入與對(duì)象初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的庫(kù)所中；

(6)建立系統(tǒng)初始模型，在初步分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用oopn的語(yǔ)法進(jìn)行說(shuō)明、表示，建立起初始的系統(tǒng)oopn模型；

(7)對(duì)初始模型進(jìn)行優(yōu)化，并與(2)、(3)、(4)構(gòu)成一個(gè)迭代過(guò)程；

(8)集成模型，確立整個(gè)系統(tǒng)的oopn模型；

(9)對(duì)模型進(jìn)行分析并確定其完整性；

(10)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，如果對(duì)(9)的結(jié)果滿(mǎn)意，則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，否則轉(zhuǎn)到(2)，循環(huán)后面的過(guò)程，直到得到正確、完整的模型。

在本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法中，計(jì)算出污染物的仿真排放量，將仿真排放量和在線監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)排放量進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)驗(yàn)證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，具體為：

根據(jù)仿真結(jié)果，通過(guò)量化關(guān)系以及質(zhì)量守恒定律計(jì)算出污染物的仿真排放量，根據(jù)仿真排放量與監(jiān)測(cè)排放量相對(duì)誤差是否小于10％，判定驗(yàn)證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否真實(shí)。

在本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法中，燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型包括：燃煤電廠總系統(tǒng)模型和鍋爐系統(tǒng)模型、汽機(jī)系統(tǒng)模型、水循系統(tǒng)模型環(huán)、脫硝系統(tǒng)模型、電除塵系統(tǒng)模型、脫硫系統(tǒng)模型。

本發(fā)明的仿真方法有益效果：本發(fā)明利用面向?qū)ο髉etri網(wǎng)的仿真平臺(tái)構(gòu)建燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型，就是將bat工藝與面向?qū)ο髉etri理論結(jié)合在一起，即通過(guò)把工藝流程、化學(xué)反應(yīng)原理、物料計(jì)算等結(jié)合起來(lái)。利用面向?qū)ο髉etri網(wǎng)建立離散事件bat制定污染物排放限值的仿真模型，將傳統(tǒng)bat制定污染物排放限值形式轉(zhuǎn)換為對(duì)象petri網(wǎng)形式，從而將流程圖轉(zhuǎn)換成petri網(wǎng)圖形、手工計(jì)算轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)計(jì)算、自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。基于面向?qū)ο髉etri網(wǎng)的仿真平臺(tái)建立的典型燃煤電廠污染物外排模型，此模型可以為制定污染物排放限值提供有力的依據(jù)，并對(duì)驗(yàn)證企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)斡幸欢ǖ膮⒖家饬x。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat生產(chǎn)工藝的oopn模型；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠鍋爐子系統(tǒng)的oopn模型；

圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠汽機(jī)子系統(tǒng)的oopn模型；

圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠水循環(huán)子系統(tǒng)的oopn模型；

圖6為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠脫硝子系統(tǒng)的oopn模型；

圖7為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠電除塵子系統(tǒng)的oopn模型；

圖8為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠脫硫子系統(tǒng)的oopn模型；

圖9為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型第一步仿真示意圖；

圖10為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型第二步仿真示意圖；

圖11為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型第三步仿真示意圖；

圖12為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型第四步仿真示意圖；

圖13為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型第五步仿真示意圖；

圖14為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型第六步仿真示意圖；

圖15為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的外排顆粒物最終濃度仿真結(jié)果；

圖16為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的外排二氧化硫最終濃度仿真結(jié)果；

圖17為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的外排氮氧化物最終濃度仿真結(jié)果；

圖18為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝中生成的石膏理論值仿真結(jié)果；

圖19為本發(fā)明具體實(shí)施方式的燃煤電廠bat技術(shù)工藝中生成的石膏理論值與實(shí)際值對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

opmse是由國(guó)防科技大學(xué)信息系統(tǒng)與管理學(xué)院研制的基于面向?qū)ο髉etri網(wǎng)的模擬仿真平臺(tái)。本發(fā)明燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法中采用opmse仿真平臺(tái)建立燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型，就是將bat工藝與面向?qū)ο髉etri理論結(jié)合在一起(bestavailabletechnologyobject-orientedpetrinet，bat-oopn)，即通過(guò)把工藝流程、化學(xué)反應(yīng)原理、物料計(jì)算等結(jié)合起來(lái)，利用面向?qū)ο髉etri網(wǎng)建立離散事件bat制定污染物排放限值的仿真模型，將傳統(tǒng)bat制定污染物排放限值形式轉(zhuǎn)換為對(duì)象petri網(wǎng)形式，從而將流程圖轉(zhuǎn)換成petri網(wǎng)圖形、手工計(jì)算轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)計(jì)算、自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，基于opmse仿真平臺(tái)建立的典型燃煤電廠污染物外排模型，此模型可以為制定污染物排放限值提供有力的依據(jù)，并對(duì)驗(yàn)證企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)斡幸欢ǖ膮⒖家饬x。

對(duì)象petri網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于可以將系統(tǒng)模塊化，可以應(yīng)用軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模。opmse就是由國(guó)防科技大學(xué)信息系統(tǒng)與管理學(xué)院研制的基于對(duì)象petri網(wǎng)的仿真軟件。它主要包含以下四個(gè)部分：

(1)對(duì)象petri網(wǎng)模型編輯器：基于opdl語(yǔ)言以圖示化的方式建立petri網(wǎng)類(lèi)模型，支持語(yǔ)法修改和檢查，是人機(jī)交互的主要界面。

(2)對(duì)象petri網(wǎng)模型運(yùn)行器：基于編譯后的petri網(wǎng)模型開(kāi)展仿真工作，觀察模型的運(yùn)行流程，采集仿真數(shù)據(jù)，控制仿真運(yùn)行的進(jìn)程。

(3)組件化petri網(wǎng)仿真環(huán)境：將對(duì)象petri網(wǎng)模型封裝為組件化的仿真模型，對(duì)子模型的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和接口動(dòng)態(tài)的設(shè)置。

(4)組件化仿真模型管理器：統(tǒng)一管理組件化仿真模型。

本實(shí)施方式采用opmse仿真平臺(tái)構(gòu)建典型燃煤電廠bat生產(chǎn)工藝的oopn模型并對(duì)其進(jìn)行模擬仿真。如圖1為本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法的流程圖。本發(fā)明的燃煤電廠大氣污染物排放仿真方法，包括以下步驟：

根據(jù)歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)燃煤電廠外排大氣的各污染指標(biāo)的濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出污染指標(biāo)的濃度范圍，污染指標(biāo)包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物；

同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確定典型燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程，確定bat燃煤電廠技術(shù)工藝流程中產(chǎn)生污染物的污染節(jié)點(diǎn)、凈化措施及所需參數(shù)的范圍；

構(gòu)建燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型，并進(jìn)行多次仿真；

根據(jù)仿真結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及分析，得出經(jīng)過(guò)處理后的各污染物濃度均值的置信區(qū)間，從而得到各污染物排放限值；

計(jì)算出污染物的仿真排放量，將仿真排放量和在線監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)排放量進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)驗(yàn)證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)?。具體為：根據(jù)仿真結(jié)果，通過(guò)量化關(guān)系以及質(zhì)量守恒定律計(jì)算出污染物的仿真排放量，根據(jù)仿真排放量與監(jiān)測(cè)排放量相對(duì)誤差是否小于10％，判定驗(yàn)證在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否真實(shí)。

構(gòu)建燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型包括如下步驟：

(1)確定所要建立模型的主要功能；

(2)建立層次模型，將所要建立模型的系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)，并確立子系統(tǒng)間的層級(jí)關(guān)系，進(jìn)而將系統(tǒng)描述成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)模型；

(3)以子系統(tǒng)作為一個(gè)對(duì)象，建立對(duì)象模型，按照層級(jí)關(guān)系，列出對(duì)象的名稱(chēng)、屬性、方法、消息即操作；

(4)標(biāo)識(shí)對(duì)象之間的關(guān)系，建立事件關(guān)系列表，并分析對(duì)象內(nèi)部行為及各對(duì)象之間的聯(lián)系；

(5)確定對(duì)象的初始標(biāo)識(shí)，明確各對(duì)象的初始狀態(tài)，并將表示對(duì)象實(shí)例的token放入與對(duì)象初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的庫(kù)所中；

(6)建立系統(tǒng)初始模型，在初步分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用oopn的語(yǔ)法進(jìn)行說(shuō)明、表示，建立起初始的系統(tǒng)oopn模型；

(7)對(duì)初始模型進(jìn)行優(yōu)化，并與(2)、(3)、(4)構(gòu)成一個(gè)迭代過(guò)程；

(8)集成模型，確立整個(gè)系統(tǒng)的oopn模型；

(9)對(duì)模型進(jìn)行分析并確定其完整性；

(10)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，如果對(duì)(9)的結(jié)果滿(mǎn)意，則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，否則轉(zhuǎn)到(2)，循環(huán)后面的過(guò)程，直到得到正確、完整的模型。

燃煤電廠bat技術(shù)工藝流程模型包括：燃煤電廠總系統(tǒng)模型和鍋爐系統(tǒng)模型、汽機(jī)系統(tǒng)模型、水循環(huán)系統(tǒng)模型、脫硝系統(tǒng)模型、電除塵系統(tǒng)模型、脫硫系統(tǒng)模型。以每個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)對(duì)象，建立對(duì)象模型，按照層級(jí)關(guān)系，列出對(duì)象的名稱(chēng)、屬性、方法、消息即操作。下面介紹一下燃煤電廠總系統(tǒng)oopn模型以及鍋爐子系統(tǒng)的oopn模型、汽機(jī)系統(tǒng)的oopn模型、水循環(huán)系統(tǒng)的oopn模型、脫硝系統(tǒng)的oopn模型、電除塵系統(tǒng)的oopn模型、脫硫系統(tǒng)的oopn模型的建立過(guò)程。

如圖2所示，典型燃煤電廠基本bat技術(shù)工藝流程為：煤粉經(jīng)傳送帶運(yùn)輸至磨煤機(jī)磨成煤粉，煤粉為子系統(tǒng)輸入端口，煤粉在鍋爐里燃燒產(chǎn)生煙氣和熱量，煙氣經(jīng)過(guò)脫硝、除塵、脫硫經(jīng)煙囪排入大氣，通過(guò)熱交換加熱水產(chǎn)生蒸汽使汽輪機(jī)做功。在總系統(tǒng)中，p1，p2，p3，p4，p5，p6分別表示煤(初始進(jìn)煤量)、煤(經(jīng)過(guò)傳送帶傳輸進(jìn)入磨煤機(jī)的量)、灰塵(電除塵系統(tǒng)運(yùn)輸至儲(chǔ)灰場(chǎng)的灰塵量)、發(fā)電量(發(fā)電機(jī)的實(shí)際發(fā)電量)、煙氣(煙囪排放的煙氣量)、石膏(脫硫系統(tǒng)運(yùn)輸至石膏間的石膏量)，并包含一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，分別表示為蒸汽(進(jìn)入發(fā)電機(jī)的蒸汽量)、煤粉(從磨煤機(jī)傳輸鍋爐的煤粉量)；其中t0，t1，t2，t3，t4，t5，t6分別表示為煤的運(yùn)輸(從煤廠運(yùn)到給煤機(jī))、煤的運(yùn)輸(從給煤機(jī)運(yùn)到磨煤機(jī))、煤的研磨(磨煤機(jī)里磨成煤粉)、灰塵的轉(zhuǎn)移(從電除塵器到儲(chǔ)灰場(chǎng))、煙氣的轉(zhuǎn)移(脫硫系統(tǒng)到煙囪)、石膏的運(yùn)輸(脫硫過(guò)程產(chǎn)生的石膏運(yùn)至石膏儲(chǔ)存間)、蒸汽做功。

如圖3所示，典型燃煤電廠鍋爐子系統(tǒng)中，p1，p2，p3分別代表空氣(二次風(fēng)機(jī)送風(fēng)量)、熱能(煤粉在鍋爐中燃燒產(chǎn)生的熱量)、蒸汽(冷卻水加熱產(chǎn)生的蒸汽量)，并包含兩個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，分別表示為煤粉(進(jìn)入鍋爐的煤粉量)、水(冷卻水量)、煙氣(煤粉在鍋爐中燃燒產(chǎn)生的煙氣量)、蒸汽(運(yùn)送到汽機(jī)的蒸汽量)；其中g(shù)1，g2，g3，g4分別表示為煤粉與空氣混合、煤粉燃燒、冷卻水加熱、水蒸氣的運(yùn)輸。

如圖4所示，典型燃煤電廠汽機(jī)子系統(tǒng)中，p1，p2，p3，p4，p5分別代表蒸汽(進(jìn)入高壓缸的蒸汽量)、蒸汽(進(jìn)入中壓缸的蒸汽量)、蒸汽(進(jìn)入低壓缸的蒸汽量)、蒸汽(進(jìn)入凝汽器的蒸汽量)、蒸汽(進(jìn)入除氧器的蒸汽量)，并包含一個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，分別表示為蒸汽(進(jìn)入汽機(jī)的蒸汽量)、水(凝結(jié)的水量)、發(fā)電負(fù)荷；其中q1，q2，q3，q4，q5，q6，q7分別表示為做功(蒸汽在高壓缸做功)、做功(蒸汽在中壓缸做功)、做功(蒸汽在低壓缸做功)、低溫加壓、冷凝(在凝汽器中冷凝)、高溫加壓、做功。

如圖5所示，典型燃煤電廠水循環(huán)系統(tǒng)中，p1，p2分別表示水(進(jìn)入給水泵的水量)、水(進(jìn)入省煤器的水量)，并包含一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，分別表示為水、水(進(jìn)入鍋爐的水量)；其中w1，w2，w3分別表示為水運(yùn)輸至給水泵、水從給水泵運(yùn)送至省煤器、水從省煤器運(yùn)送至鍋爐。

如圖6所示，典型燃煤電廠脫硝子系統(tǒng)中，p1，p2，p3，p4，p5，p6分別表示液氨(進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的液氨量)、液氨(進(jìn)入液氨蒸發(fā)器的液氨量)、液氨(進(jìn)入液氨緩沖器的液氨量)、空氣(通入的空氣量)、氨氣和空氣混合氣(進(jìn)入scr反應(yīng)器的混合氣量)、煙氣(進(jìn)入scr反應(yīng)器的煙氣量)，并包含一個(gè)輸出端口表示為煙氣(待除塵煙氣量)；其中n1、n2、n3、n4分別表示為液氨運(yùn)輸(運(yùn)至液氨蒸發(fā)器)、液氨運(yùn)輸(液氨蒸發(fā)器運(yùn)至液氨緩沖器)、液氨轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔狻cr反應(yīng)。

如圖7所示，典型燃煤電廠電除塵子系統(tǒng)中，包含一個(gè)輸入端口、兩個(gè)輸出端口，分別表示煙氣(進(jìn)入電除塵器的煙氣量)、煙氣(進(jìn)入吸收塔的煙氣量)、灰塵(電除塵器拍打下的灰塵量)；其中c1表示電除塵。

如圖8所示，典型燃煤電廠脫硫子系統(tǒng)中，p1，p2分別表示為石灰漿液、空氣(鼓入吸收塔的空氣量)，并包含一個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，分別表示為煙氣(進(jìn)入吸收塔的煙氣量)、煙氣(吸收塔處理后的煙氣量)、石膏；其中s1、s2、s3分別表示石灰石研磨成石灰粉、混合成石灰漿、吸收so2反應(yīng)氧化反應(yīng)。

由于實(shí)際過(guò)程中污染物產(chǎn)生量、處理效率不是一個(gè)確定的值，因此將煤粉燃燒產(chǎn)生的煙氣量、脫硝效率、電除塵效率、脫硫效率在opmse設(shè)置為具有一定范圍的隨機(jī)數(shù)，使計(jì)算出的結(jié)果更具有準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

如圖9所示，采用opmse模擬仿真平臺(tái)構(gòu)建的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型單步仿真過(guò)程step1，過(guò)程描述：輸送煤粉至磨煤機(jī)。

如圖10所示，采用opmse模擬仿真平臺(tái)構(gòu)建的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型單步仿真過(guò)程step2，過(guò)程描述：磨煤機(jī)產(chǎn)生煤粉。

如圖11所示，采用opmse模擬仿真平臺(tái)構(gòu)建的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型單步仿真過(guò)程step3，過(guò)程描述：煤粉經(jīng)一次風(fēng)機(jī)吹入鍋爐，二次風(fēng)機(jī)吹入助燃風(fēng)，此機(jī)組采用低氮燃燒技術(shù)80％的煤粉在鍋爐主燃區(qū)燃燒，20％的煤粉在鍋爐再燃區(qū)燃燒。

如圖12所示，采用opmse模擬仿真平臺(tái)構(gòu)建的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型單步仿真過(guò)程step4，過(guò)程描述：產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入脫硝系統(tǒng)脫硝，采用scr技術(shù)。

如圖13所示，采用opmse模擬仿真平臺(tái)構(gòu)建的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型單步仿真過(guò)程step5，過(guò)程描述：脫硝后的煙氣進(jìn)入電除塵系統(tǒng)，采用三級(jí)除塵技術(shù)。

如圖14所示，采用opmse模擬仿真平臺(tái)構(gòu)建的燃煤電廠bat技術(shù)工藝的oopn模型單步仿真過(guò)程step6，過(guò)程描述：除塵之后的煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，有副產(chǎn)物石膏產(chǎn)生，脫硫后的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。

典型燃煤電廠bat技術(shù)工藝模擬仿真結(jié)果分析：通過(guò)對(duì)綏中電廠3#發(fā)電機(jī)組分析研究，對(duì)基于opmse的典型燃煤電廠bat技術(shù)工藝進(jìn)行了模擬仿真，且通過(guò)模擬仿真得到了最終排放的顆粒物濃度、二氧化硫濃度、氮氧化物濃度。圖15、圖16、圖17分別給出了典型燃煤電廠bat技術(shù)工藝的外排顆粒物最終濃度仿真結(jié)果、典型燃煤電廠bat技術(shù)工藝的外排二氧化硫最終濃度仿真結(jié)果、典型燃煤電廠bat技術(shù)工藝的外排氮氧化物最終濃度仿真結(jié)果。

模擬仿真100次以后，對(duì)得到結(jié)果的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值以及最小值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，表1給出了上述所有項(xiàng)。表1為典型燃煤電廠bat仿真數(shù)據(jù)分析表。

根據(jù)上表1的數(shù)值，得出顆粒物、二氧化硫、氮氧化物濃度在用正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)時(shí)不同置信水平下的置信區(qū)間，如下表2所示：表2為典型燃煤電廠bat污染物排放質(zhì)量濃度置信區(qū)間。

從上表2可以看出，綏電bat對(duì)該廠的污染物去除的總體效果還是較好的，大氣污染物排放滿(mǎn)足國(guó)家環(huán)保部與國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好煤電機(jī)組達(dá)到燃機(jī)排放水平環(huán)保改造示范項(xiàng)目評(píng)估監(jiān)測(cè)工作的通知》(環(huán)辦[2015]60號(hào))，要求機(jī)組實(shí)施改造后，在基準(zhǔn)氧含量為6％的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物(含一氧化氮、二氧化氮)排放濃度分別不高于10mg/m³、35mg/m³、50mg/m³。表1仿真結(jié)果中的最小值指出了處理效率達(dá)到最大化時(shí)所能達(dá)到的效果，即通過(guò)人為提高凈化效率之后，所能達(dá)到的排放效果。建議所有燃煤電廠在采用該bat基礎(chǔ)上，提高各處理工段的工作效率，達(dá)到更好的污染物減排效果和最低的排放濃度。下表3給出了理想狀況下最佳和最差的排放濃度。表3典型燃煤電廠外排污染物bat凈化處理后最佳及最差排放濃度。

歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均在99％置信區(qū)間范圍內(nèi)，根據(jù)仿真結(jié)果的置信區(qū)間、歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，得出下表4。表4結(jié)果與現(xiàn)有排放限值的對(duì)比。

從表4中可以看出歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及仿真結(jié)果在99％置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值三個(gè)方面均在允許誤差范圍內(nèi)，且遠(yuǎn)低于現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮到測(cè)量方法產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差、燃煤電廠降低污染物技術(shù)的改進(jìn)及限制，初步擬定基于bat的燃煤電廠污染物排放限值一份，結(jié)果見(jiàn)表5。表5基于bat的燃煤電廠污染物排放限值。

經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)查詢(xún)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)典型燃煤電廠產(chǎn)生污染物的各個(gè)指標(biāo)濃度包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出外排污染物的濃度值范圍。進(jìn)而通過(guò)opmse的仿真計(jì)算，得出bat處理典型燃煤電廠污染物排放濃度正態(tài)分布均值在90％、95％、99％置信水平下的置信區(qū)間。在置信水平為99％時(shí)，顆粒物的置信區(qū)間為(4.0，4.9)，二氧化硫的置信區(qū)間為(10.9，14.2)，氮氧化物的置信區(qū)間為(35.1，39.1)。然后將仿真結(jié)果與現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，并據(jù)此對(duì)典型燃煤電廠的污染物排放限值進(jìn)行研究，擬定燃煤電廠的外排污染物直接排放限值，證實(shí)了將petri網(wǎng)技術(shù)用于典型污染行業(yè)水污染物的防治研究具有一定的可行性。

電廠煤電機(jī)組脫硫部分采用的是全煙氣石灰石-石膏濕法脫硫裝置，其原理為石灰石粉制成漿液作為脫硫吸收劑，與經(jīng)降溫后進(jìn)入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及加入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后會(huì)生成副產(chǎn)物石膏。故選取煙氣在脫硫系統(tǒng)的一系列反應(yīng)過(guò)程作為入手點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算生成石膏量推算出理論脫硫量后與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而判斷出企業(yè)數(shù)據(jù)是否真實(shí)。

如圖18所示，為經(jīng)過(guò)100次仿真后的石膏理論值。如圖19所示，為石膏理論值與實(shí)際值進(jìn)行比對(duì)。對(duì)100次仿真模擬的均值，標(biāo)準(zhǔn)差，方差，最大值以及最小值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表6所示。表6脫硫系統(tǒng)石膏產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析表。

對(duì)100次仿真的理論值與實(shí)際值之間誤差做出了分析，結(jié)果見(jiàn)表7：表7脫硫系統(tǒng)石膏產(chǎn)量理論值與實(shí)際值對(duì)比的誤差分析。

從表6、表7中可以看出，經(jīng)過(guò)多次仿真，石膏理論值與實(shí)際值最大誤差為14％，最小誤差僅為1.4％，平均誤差為3.8％，屬于可結(jié)束范圍之內(nèi)，可以初步判定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

本實(shí)施以綏中電廠3#發(fā)電機(jī)組作為研究范例，通過(guò)opmse模擬仿真平臺(tái)對(duì)典型燃煤電廠bat進(jìn)行模擬仿真，對(duì)其bat削減能力進(jìn)行了仿真計(jì)算，并得出了以下結(jié)論：

(1)對(duì)bat削減能力的仿真計(jì)算得出了典型燃煤電廠外排污染物經(jīng)過(guò)bat技術(shù)處理之后顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的濃度正態(tài)分布，均值在不同置信水平下的置信區(qū)間，在置信水平為99％時(shí)，典型燃煤電廠排放的顆粒物置信區(qū)間為(4.0，4.9)，二氧化硫的置信區(qū)間為(10.9，14.2)，氮氧化物的置信區(qū)間為(35.1，39.1)。

(2)經(jīng)過(guò)仿真可以得到典型燃煤電廠外排污染物經(jīng)過(guò)bat技術(shù)處理之后的最佳濃度和最差濃度，最佳濃度分別為顆粒物1.7mg/m³、二氧化硫2.0mg/m³、氮氧化物19.8mg/m³；最差濃度分別為顆粒物7.5mg/m³、二氧化硫31.0mg/m³、氮氧化物47.9mg/m³。最佳污染物排放的各指標(biāo)濃度可以為污染物削減潛力和企業(yè)減排的空間給出指導(dǎo)意義，而最差排放濃度也可以為污染源預(yù)警提供指導(dǎo)。

(3)仿真結(jié)果表明，典型燃煤電廠bat技術(shù)處理工藝對(duì)該廠的污染物去除的總體效果還是較好的。根據(jù)仿真結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)有的排放標(biāo)準(zhǔn)，在綜合考慮到測(cè)量方法產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差、燃煤電廠降低污染物技術(shù)的改進(jìn)及限制，初步擬定基于bat技術(shù)的燃煤電廠污染物排放限值：顆粒物、二氧化硫、氮氧化物分別為5.0mg/m³、15mg/m³、40mg/m³。

(4)仿真結(jié)果表明，通過(guò)石膏副產(chǎn)物的理論值與實(shí)際的比對(duì)可以對(duì)企業(yè)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真?zhèn)芜M(jìn)行驗(yàn)證，以此為依據(jù)，防止企業(yè)在日常監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上造假，可以有效的禁止偷排、亂排等現(xiàn)象，從而有效監(jiān)管企業(yè)污染物的排放，也為環(huán)保部門(mén)的監(jiān)督、監(jiān)察提供了真實(shí)、可靠、有效的數(shù)據(jù)。