燃煤工业锅炉作为重要的热能动力转换设备,其能源消耗在我国工业行业一直稳居前列,但是燃煤锅炉燃烧生成的SO₂、NO_X对大气环境产生了巨大的危害。《北方地区清洁供暖规划》明确要求:到2021年底,北方十五省50%-60%燃煤供热需要达到污染物到超低排放的要求。不同的减排技术,电价、消耗材料单价、运行负荷等的差别,使得单位污染物控制成本相差1倍以上,针对性地给出SO₂、NOx超低排放减排系统的选型和优化运行策略,成为系统经济性运行的需要,也是可持续实施污染物减排重要发展方向。因此,本文开展了工业燃煤锅炉SO₂、NO_X超低排放系统建模与经济性优化研究,结合工业运行实例数据分析,给出了典型超低排放系统方案选择、变负荷运行、成本对比分析方法。针对SO₂超低排放:以典型湿法脱硫工艺为研究内容,分析了MgO、CaO、CaCO₃三种不同脱硫剂,在电价、负荷、关键运行参数变化时系统静态经济性,结合典型运行负荷变化和减排目标的差异,给出了降低负荷运行时,不同工艺运行成本的变化规律,得到了基于“运行成本最低”的系统选型的依据和方法,当电价低于0.25元/度时,采用CaCO₃经济性最高,当电价高于0.65元/度时,采用MgO经济性最高。通过建立主要能耗设备模型、优化设备运行参数,对一台70MW燃煤锅炉脱硫系统进行了系统变负荷运行优化,当负荷从90%降至70%时增压风机变频调节可节能38.88元/h;当负荷从100%降至50%时氧化风机变频调节可节能21.94元/h;当负荷从100%降至75%时,关闭一台浆液泵可节能72.32元/h。针对NOx超低排放:以低氮燃烧与SCR烟气脱硝工艺结合为研究内容,分析了燃烧过程优化、烟气再循环、SCR系统在面向不同减排目标时经济性运行参数,给出了组合选型、优化设计、运行方法。采用一台130t/h循环流化床工业锅炉运行数据作为训练模型的数据库,基于LLSVM算法在MATLAB软件平台建立脱硝系统燃烧优化模型。利用GA遗传算法对模型预测的准确性进行修正,再利用PSO粒子群优化算法对模型输入输出变量进行寻优,获得了不同负荷下NO_X排放浓度、单吨蒸汽燃煤消耗量的最优值,确立不同的减排目标下烟气再循环和SCR系统经济运行方式,执行特别排放标准时采用燃烧优化和烟气再循环的运行方式更具有经济性,执行超低排放标准时采用10%循环风量加三层催化剂的布置方式更具有经济性。