2024年4月23日发(作者：)

釜　

文０陈金西（厦门理工学院福建厦门）　

摘要：本设计利用Ｍａｔｌａ　ｂ语言对常用基　

本物理系统建立一个软件仿真平台，系统　

由无极点系统、单极点系统、共轭双极点　

系统、一阶系统、二阶系统等时域冲击响　

眉圆

离散系统可钡化平台响设计开发　

运行结果分析：时域序列为抽样序　

列，频谱为全通。ｋ值变化时，时域波形　

幅度及幅频特性幅度随着ｋ值呈线性变　

化，相频特性为线性关系，与ｋ值变化无　

关。ｎ　０改变时域序列时移特性，也改变相　

频线性带宽，但不改变幅频特性。ｎ　０＞０，　

时域序列左移，ｎ０＜０，时域序列右移。仿　

真结果符合系统理论。　

　

《竺二ｔ　

鳖

ｌ　

一　

　堡登

Ｊ　

　

　ｌ

ⅢＪ一

一

一　

　

应序列、频谱图形和零极点图形表示，可　

任意修改各系统参数以研究系统特征，形　

象直观　本设计可作为《数字信号处理》、　

《自动控制原理》、《通信原理》等课程教学　

——－　——　ｖ—・・ｖ———　－—・・－－－　—

■日ａｑ　Ｉ　《　

￡　　．…Ｊ　

ｉ　

｛　ｔ　■　

辅助。　

关键词：系统；ＭａｔＬａ　ｂ语言；仿真；多　

媒体教学　

【中图分类号】ＴＮ９ｌ１．６ｌ　ＴＰ３ｌ　

【文献标识码１　Ａ　

前言　

系统就是由若干相互作用和相互依赖　

的事务组合而成的具有特定功能的整体，　

电系统是为传输信号或对信号进行加工处　

理而构成的某种组合。系统模型是系统物　

理特征的数学抽象，以数学表达式或具有　

理想特性的符号组合图形来表征系统特　

性。系统可分为连续时间系统与离散时间　

系统，本文主要讨论离散时间系统，其中　

最基本最重要的系统是线性时不变离散系　

统。线性时不变离散系统可用常系数线性　

常差分方程或状态方程表示，她描述信号　

输入与输出关系的数学模型，也可以用单　

位冲击响应ｈ（ｎ）、系统传输函数Ｈ（Ｚ）或频　

谱响应来描述系统的特征。由于数学模型　

较抽象不易理解，本设计通过计算机仿真　

形式把系统特性图形化、可视化，便于理　

解和学习研究，可提高教学效率。本设计　

已应用于教学实践中，得到学生普遍好　

评。　

１　系统设计与仿真　

本设计开发目的是给系统分析与研究　

提供一个软件平台，也是为“信号与系　

统”、“数字信号处理　、“自动控制原理”、　

“通信原理”等课程教学提供多媒体教学　

辅助平台，方便学生对系统的各种特征进　

行观察，分析比较，提高教学效率。因此，　

本设计把各系统分别独立模块，方便系统　

之间进行比较观察分析。软件菜单如图ｌ　

所示。　

图１菜单界面Ｉｔ　

１．１无极点系统　

系统函数：　ｚ）：　，　０：整数。系统冲　

击响应的时域表达式觑：）；　：　，ｎＯ整数。频　

率响应函数：日（　）。ｔ　一一。Ｈ（ｚ）系统频谱　

特性：极点决定频谱特性即频谱形状，零　

点只改变频谱大小和相位。程序流程图如　

图２所示。程序运行界面如图３所示。　

田２　无极点木娆程序流圉　蹿５　无极点丰统程序运行界面　

ＪＬ——一　

１．２单极点系统　

特性：ａ＝０时，ｈ（ｎ）＝ｄｅｌｔａ（ｎ）即单位抽样序　

列幅度及幅频特性幅度随着ｋ值呈线性变　

列，系统函数极点在原点；ａ　１时，ｈ（ｎ）＝ｕ　

菘　塞　

化，相频特性曲线与ｋ值无关，保持不变。　

～　

（ｎ）即单位阶跃序列；ａ为其他数时，　

当０３　０不变ｒ变化时，频谱特性为一个极点　

＾（　）＝ａ　（　）即实指数函数序列。系统的频　

对应一个频率峰值（离极点最近的频率），　

共轭双极点系统的频谱峰值位于＋ｗ　０和一　

ｗ０数字频率上，为振荡频率；ｒ＝０极点处　

．

一　

率响应聊　）　南。程序流程图如图４所　

于原点，离所有频率距离一样，频谱为平　

行线，为全通滤波特性，时域为抽样脉冲　

示。程序运行界面如图５所示。　

序列；ｒ＝ｌ极点在单位圆上，时域为正弦　

一　一

序列，频谱集中在＋ｗ０和一ｗ０数字频率　

上；　ｒ＜１极点在单位圆内，时域是衰减的　

正弦序列，为稳定系统，频谱特性为ｒ越　

接近１频宽越窄，反之频宽越大，ｒ＞ｌ极点　

在单位圆外，时域是发散的正弦序列，为　

　

不稳定系统，频谱特性为ｒ越接近１频宽　

越窄，反之频宽越大。当ｒ不变∞０变化　

田５　

时，频谱峰值位置随着∞０变化而移动。仿　

运行结果分析：当ａ＝０时，系统时域　

真结果符合系统理论。　

１．４　一阶系统　

特性为单位脉冲序列，当ｋ增大时，时域　

波形中脉冲的幅度也随之增大，幅频特性　

系统函数　／百￣ｌ而－ｂ＊ｚ－）

，

系统的极点　

曲线中幅度也随之增大，系统的极点处于　

原点处，由于极点矢量长度始终为ｌ，因　

ｐ＝ａ，零点ｑ＝ｂ。系统的时域特性ｈ求法ａｌ＝　

此原点处的极点不影响系统的频率特性，　

【１，ａ】；ｂｌ＝［１，ｂ】；【ｈ，ｔ］＝ｉｍｐｚ（ｂｌ，ａ１）。系统　

系统为全通滤波特性；当ａ＝１时，系统时　

的频率特性即小ｔ　。程序流程图如图８　

域特性为单位阶跃序列，当ｋ增大时，时　

所示。程序运行界面如图９所示。　

域波形中脉冲的幅度也随之增大，幅频特　

性曲线中幅度也随之增大，系统的极点在　

单位圆上，具有低通特性；当ｌａＩ＜１时，系　

统极点在单位圆内，系统为稳定系统，时　

域特性为指数变化规律，０＜ａ＜１时系统频　

一　ｉ　

率响应为低频区带通特性，一１＜ａ＜０时系　

＿　疆　、　

统频率响应为高频区带通特性；当Ｉ　ａ　Ｉ＞ｌ　

：　

目０—　ｌ＃日　

时，系统极点在单位圆外，系统为不稳定　

系统，时域特性为指数变化规律，ａ＞ｌ时　

运行结果分析：当ＩａＩ＞ｌ时，时域序列　

系统频率响应为低频区带通特性，ａ＜一ｌ　

发散，系统不稳定。当ａ＝ｌ时，时域序列　

时系统频率响应为高频区带通特性。仿真　

为阶跃。当ＩａＩ＜１时，时域序列衰减，系统　

结果符合系统理论。　

稳定。频谱特性为单位圆上数字频率离零　

１．３共轭双极点系统　

点ｂ距离远的频率幅度较大，离极点ａ距　

系统函数觑　Ｉ　。时域特性　

离近的频率幅度较大，其幅度等于单位圆　

上频率点与零点距离除于与极点距离值。　

＾（Ⅺ）＝　＋ｒ一　ｓｉ

ｓ

ｇ

ｌｎ

ｎａｌ

）　

仿真结果符合系统理论。　

：

‘

　

ｍ】

Ｔ

　。

。

　频’　谱特’’’性　　

１．５　二阶系统　

二阶系统的系统函数　

—　。

程序设计流图如图６　

－　

所示。程序运行结果如图７所示。　

；　。系统的时域特性ｈ求法　

ｂ＝ｒｅａｌ（ｐｏｌｙ（［一ｂｌ，一ｂ２１））ｌａ＝ｒｅａｌ（ｐｏｌｙ（［一ａｌ，一　

ａ２】））；【ｈ，ｔ］＝ｉｍｐｚ（ｂ，ａ）。系统的（下转６６页）　

６５　

强　

文０步兆彬孔凡新李萍宋风霞（山东华聚能源公司济东新村电厂济宁）　

摘要：我国的能源以燃煤为主，燃烧过　１．２煤在燃烧过程中ＳＯ２的生成　

蠡螽　

浅谈锅炉烟号Ｓ　Ｏ２污染及控制技术　

的ＳＯ　２在活性炭表面上与水蒸汽反应生成　

Ｓ０２污染的产生；提出了控制燃煤Ｓ０　２污染　

的三种途径；讨论了烟气脱硫技术。　

关键词：烟气；Ｓ０２；控制　

我国的能源以燃煤为主。占煤炭产量　

７　５％的原煤用于直接燃烧，燃烧过程中产　

生严重污染，如烟气中的ｃ　Ｏ　２产生温室效　

应，Ｓ０Ｘ导致形成酸雨，ＮＯＸ引起酸雨、　

破坏臭氧层以及产生化学烟雾。ｌ　９９　５年国　

家颁布了新的《大气污染防治法》，并划定　

了Ｓ０２　污染控制区及酸雨控制区，各地对　

ｓＯ２　的排放控制越来越严格，并且开始实　

行ＳＯ２排放收费制度。随着人们环境意识　

的逐渐增强，减少污染源，净化大气，保护　

人类生存环境的问题，正在被亿万人们所　

关心和重视。寻求解决这一污染源的措　

施，已成为当代科技研究的重要课题之一。　

因此，治理锅炉烟气具有十分重要的意义。　

在高硫分煤中，硫主要以硫铁矿的形式存　

在。有机硫、游离状态的硫和硫铁矿中的　

硫皆为可燃性硫。硫燃烧生成ＳＯ２、ｓ０３　

和Ｈ２０生成Ｈ２ＳＯ３。硫酸盐中的硫难　

于分解出来，为不可燃烧硫，进入灰分中。　

但在高温下有些金属的硫酸盐是可以分解　

的。煤在燃烧过程中产生的ＳＯ２在锅炉和　

烟道内要发生一系列复杂的物理变化和化　

学反应：Ｓ　Ｏ　２的氧化反应主要是在金属氧　

化物、金属盐类和其它粉尘的接触催化作　

用下转化为ＳＯ３进而转化为Ｈ２ＳＯ４或硫酸　

盐。在硫的转化过程中，湿度对ｓＯ２的转　

化率有重要的影响。相对湿度低于４０％转　

化速度缓慢，相对湿度高于７　０％，转化速度　

明显提高。　

２　燃煤锅炉烟气脱硫技术及控制　

烟气脱硫方法可分为抛弃法和回收法　

２．２半干法烟气脱硫半干法烟气脱　

硫介干湿法和干法之间，脱硫剂以溶液的　

形式被喷人烟气中，ｓＯｘ　与脱硫剂发生反　

应的同时，溶液的水分全部蒸发。一般钙　

硫比为１．６时，脱硫效率可以达到８０％。　

半干法烟气脱硫要求的控制水平较高，以　

使喷水量能全部蒸发。　

２．３湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫是　

用水或钙盐溶液作吸收剂吸收烟气Ｓ　Ｏ　Ｘ　

的方法，一般钙硫比为１　时，脱硫效率可以　

达到９０％，缺点是须建立水循环系统，防　

腐、烟气脱水问题突出。湿法中由于所使　

用的吸收剂不同，湿法脱硫又有石灰石一　

石膏法、钠法、氧化镁法、氨和催化氧化　

法之分。如氨法就是用氯（ＮＨ３　７Ｈ２０）为　

吸收剂吸收烟气中的ＳＯ２，其湿灰（中间产　

物）为亚硫酸铵（ＮＨ４）２ＳＯ３和亚硫酸氢　

１　锅炉烟气的污染　

１．１　锅炉内煤的燃烧过程　

在煤的燃烧过程中，当煤块受热后温度　

达ｌＯ０℃，煤中水分就逐渐被烘干。当煤块　

温度继续升温时，在煤尚未与空气作用的条　

件下，煤开始干熘出碳氧化合物及少量的氢　

和一氧化碳，这些气体的混合物叫挥发物　

（着火２５０～７ＯＯ℃）。当温度不断升高，挥发　

物逸出的量不断增多，煤粒周围的挥发物在　

定的温度条件下，遇到空气中的氧就开始　

着火燃烧，在煤粒外层形成黄色明亮的火　

一

两大类。抛弃法是将吸收剂与ｓＯ　２　结合，　

形成废渣，其中包括烟灰、ＣａＳ０４、ＣａＳＯ３　

和部分水，没有再生步骤、废渣抛弃或作　

填充处理，其最大问题是污染问题未得到　

彻底解诀，只是将空气污染变成固体污染；　

回收法是将吸收剂吸附ｓ　Ｏ　２　，然后再生或　

循环使用，烟气中的ＳＯ　２　被回收，转化成　

可出售的副产品如硫磺、硫酸或浓ｓ０２气　

体，回收效果较好，但成本较高、一般按使　

用的吸收剂或吸收剂的形态和处理过程的　

不同，将回收法分为干法烟气脱硫、半干　

２．１干法脱硫干法烟气脱硫是用固　

铵ＮＨ４ＨＳＯ３。采用不同方法处理湿灰，还　

可回收亚硫酸铵（ＮＨ４）２ＳＯ３、石膏ＣａＳＯ４７　

２Ｈ２０和单体硫Ｓ等副产物。由于回收系统　

工艺复杂、投资高等因素８　０％湿灰采用经　

济的抛弃法。　

３结论　

３．１目前我国燃煤锅炉众多，锅炉烟气　

脱硫治理难度大、存在问题多及造成污染　

严重，成为我国当今令人关注的热点之一。　

３．２实现烟气脱硫低成本的。经济化”　

目标是烟气脱硫技术发展的大趋势。　

参考文献　态物质就是焦炭。当煤块周围的挥发物燃　

茎态主　要，为可焦燃炭物的，燃它烧的创燃麓造烧是了条固件体。与焦气炭体是间　篝煤进的行　中　时　ｘ萋具ＳＯ有　脱的氮方功法能，具等有优系点统，简缺单点、是占钙地利小用、同率　。　＾：螭　　。　ＩＪ＇　．一　”　．　．：　。　

的化学反应，它比挥发物难燃烧，如何创造　低，脱硫剂再生、更换费用高。一般钙硫比　［５）李占　１北方锅炉烟气除尘脱硫问题初　

上所述，固体燃料的燃烧都包括加热干燥、　硫又有活性炭法、活性氧化锰法、接触氧　［４】张佑全１中小型工业锅炉烟气脱硫技术　

千熘析出挥发物，形成焦炭燃烧和燃烬形成　化法和还原法之分。如活性炭法就是利用　述评１工业锅炉，２０００，（３）　

上接ｅ　页”顷率特性…器。　鬟　试运２５６行Ｍ以上翥主辜　，“　轰　

程序流程图与一阶系统相同，程序运行界　内存；３　０Ｇ以上硬盘空间。　的自学与研究。⑥对系统特性用时域图　

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