一种脱除细颗粒物的控制系统及其智能控制方法技术方案

本发明专利技术属于节能环保领域，并公开了一种脱除细颗粒物的控制系统及智能控制方法。该控制系统包括聚并器、激光颗粒计数器和PID控制器。聚并器用于使细颗粒物团聚长大，便于下游除尘设备对颗粒物脱除，聚并器内部分布多个与来流平行的隔板，每个隔板上间隔布置有多排扰流叶片，扰流叶片通过连接轴固定在隔板上，连接轴转动使得扰流叶片角度改变；激光颗粒计数器用于检测聚并器的气流入口、出口的粉尘浓度与粒径分布；PID控制器与聚并器的连接轴和激光颗粒计数器连接，用于控制扰流片的角度。本发明专利技术还公开了该控制系统的智能控制方法。通过本发明专利技术，实现对扰流片角度的智能控制，快速高效的满足国家对细颗粒物的减排标准，减少人为操作的误差。

A control system for removing fine particles and its intelligent control method

The invention belongs to the field of energy conservation and environmental protection, and discloses a control system for removing fine particles and an intelligent control method. The control system includes a coalescer, a laser particle counter and a PID controller. The accumulator is used to reunite the fine particles and facilitate the removal of the particles from the downstream dust removal equipment. A plurality of baffles parallel to the flow are distributed inside the accumulator. Each partition is arranged with multiple rows of spoiler blades on each partition, and the spoiler blades are fixed on the baffle through the connecting shaft, connecting the axis to change the angle of the spoiler blade; laser The particle counter is used to detect the air inlet, dust concentration and particle size distribution of the condenser, and the PID controller is connected with the connection shaft of the accumulating device and the laser particle counter to control the angle of the spoiler. The invention also discloses the intelligent control method of the control system. Through the invention, the intelligent control of the spoiler angle is realized, and the emission reduction standard of the fine particulate matter is quickly and efficiently met, and the error of manual operation is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种脱除细颗粒物的控制系统及其智能控制方法
本专利技术属于节能环保领域，更具体地，涉及一种脱除细颗粒物的控制系统及其智能控制方法。
技术介绍
目前燃煤火电机组为实现超低排放，采用的最为先进的技术布置为：SCR(脱硝)+ESP/FF(电或袋除尘)+WFGD(湿法脱硫)+WESP(湿式电除尘)。但是，湿式电除尘设备复杂，投资和能耗大，对材料的耐腐蚀性能要求很高，耗水量大且污水需要处理。从机组运行经济性和安全性考虑，需要更高效低成本的除尘装置以满足超低排放需要。随着颗粒粒径和颗粒间距离的变小，促进颗粒接触的范德华力的作用会变强并起主导作用，引起颗粒的团聚。在烟尘所处的气固两相流烟气环境中引入扰流片，通过调节扰流片产生的涡流的强度、大小、回流强弱等来控制烟气中颗粒物的流动，加强大颗粒和小颗粒的相互接触和作用，加强壁面扰流和回流，使细颗粒物聚并在大颗粒或固体壁面表面附近实现颗粒长大，可促进进入除尘器后细颗粒物的脱除率。以此为原理设计的聚并器布置在现有电除尘器之前的烟道，不需改变燃煤机组或工业炉原有污染物控制设备的运行程序，且安装与运行成本相比目前主流的WESP降低约2/3，有着很大的市场前景。但目前涉及颗粒团聚的聚并器技术(专利ZL201510278522.2)采用固定叶片，无法调节扰流片角度，因而既不能保证来流浓度变化时仍然达到满足减排要求的除尘效果，也无法实现灵活快速的最优智能控制以达到超低排放标准。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种脱除细颗粒物的控制系统及其智能控制方法，一方面通过对聚并器的设计，其目的在于使其扰流片与烟尘来流角度可自由变化，同时，吹灰口的设计可定期吹净扰流片前后堆积的颗粒物，另一方面，通过对控制系统采用模糊专家PID控制，其目的在于提供一种快速准确执行团聚效果佳和流动阻力小的最优决策的智能控制方法，由此解决在复杂煤种和运行工况下，扰流程度和细颗粒物聚并效果最优的灵活控制的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，该控制系统包括聚并器、激光颗粒计数器和PID控制器，所述聚并器用于使烟尘来流中的细颗粒物团聚长大，使得下游除尘设备实现对细颗粒物的脱除，该聚并器呈两端敞口的壳体，该壳体的两端敞口分别是气流入口和气流出口，所述壳体内部均匀分布多个与烟尘来流平行的隔板，每隔隔板上间隔布置有多排扰流叶片，其中，所述扰流叶片通过连接轴固定在所述隔板上，通过调节所述连接轴的转动从而调节所述扰流叶片与烟尘来流的夹角；所述激光颗粒计数器设置在所述聚并器的气流入口和气流出口端处，用于检测所述聚并器的气流入口的和出口的粉尘浓度与粒径分布；所述PID控制器与所述聚并器的连接轴和激光颗粒计数器连接，将通过所述下游除尘设备后的粉尘浓度与预设标准对比，根据对比的结果采用模糊专家PID控制算法调节所述连接轴转动，从而改变扰流叶片与烟尘来流夹角，直至脱除细颗粒物后的粉尘浓度达到预设标准。进一步优选地，所述扰流片与烟尘来流的夹角调节范围为-90°～90°。进一步优选地，所述聚并器壳体的气流入口端底部设置有吹灰口，通过在该吹灰口中插入吹灰器，同时调整所述扰流片与烟尘来流的夹角为-90或90°，实现吹扫堆积在扰流片上的颗粒物。进一步优选地，在同一个所述隔板上，所述扰流片交错排布在该隔板的上方和下方。进一步优选地，所述聚并器后面还依次连接有除尘器和末端烟气排放连续监测器(CEMS)，该CEMS用于监测经所述聚并器和除尘器处理后气流中的粉尘浓度，所述除尘器出口和末端CEMS均与PID控制器连接。按照本专利技术的另一方面，提供了一种上述所述的控制系统的模糊专家控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)采集聚并器入口粉尘浓度，然后通过调节扰流片的角度以改变脱除细颗粒物后的粉尘浓度，并获得当脱除细颗粒物后的粉尘浓度达到预设的减排粉尘浓度要求时对应的扰流片角度，该扰流片角度为该入口粉尘浓度下对应的最佳扰流片角度，同时，也获得该最佳扰流片角度对应的脱除细颗粒物后的粉尘浓度；(b)调节聚并器入口粉尘浓度，重复步骤(a),由此获得不同的入口粉尘浓度下各自对应的最佳扰流片角度和脱除细颗粒物后的粉尘浓度，实现专家知识库的初始构建，其中，所述脱除细颗粒物后的粉尘浓度为聚并器出口、除尘器出口或末端CEMS的粉尘浓度；(c)在聚并器中通入待处理的烟尘来流时，采集聚并器当前入口粉尘浓度，输入所述专家知识库中匹配，获得该当前入口粉尘浓度对应的当前最佳扰流片角度和对应的当前脱除细颗粒物后的粉尘浓度；(d)根据步骤(c)中获得的当前脱除细颗粒物后的粉尘浓度，与预设浓度标准的对比，采用PID智能控制算法调节扰流片角度，实现在当前状态下扰流片与烟尘来流夹角的调节，使所述当前脱除细颗粒物后的粉尘浓度降至所述预设浓度标准以下。进一步优选地，在步骤(d)中，所述PID智能控制算法为模糊专家PID控制算法，包括下列步骤：(d1)采集当前状态和上一个状态脱除细颗粒物后的粉尘浓度，计算当前状态t时刻相比于上一个状态t-1时刻的脱除细颗粒物后的粉尘浓度的偏差et、偏差的绝对值|et|和偏差变化率Δet；(d2)预设误差最大阈值emax、中间阈值emid和最小阈值emin，当emid≤|et|<emax、emin≤|et|<emid或|et|<emin时，选用模糊PID控制算法；当|et|≥emax或emid≤|et|<emax时，选用专家PID控制算法。进一步优选地，所述当前脱除细颗粒物后的粉尘浓度降至所述预设浓度标准以下后，将实时扰流片的角度和实时脱除细颗粒物后的粉尘浓度反馈给所述专家知识库，实现专家知识库的学习。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术通过在聚并器中设置连接轴，转动连接轴可调整整排扰流片与烟尘来流的角度，该连接轴与PID控制器连接，实现了转动轴的智能控制，根据烟尘来流粉尘浓度的变化灵活快速调整扰流片的角度，提高除尘效率；2、本专利技术通过采用在聚并器的入口端设置吹灰口，可定期对扰流片上堆积的颗粒物进行清理，进一步提高除尘效率，延长聚并器的使用寿命，降低成本；3、本专利技术通过采用模糊专家PID智能控制，根据颗粒物浓度偏差e和浓度偏差变化率Δe来选择模糊PID控制或专家PID控制，该控制方法相比其他控制方法可更加快速和高效地实现进入稳态的控制；4、本专利技术通过PID智能控制，当排放浓度持续低于国家标准，或因煤种和运行工况改变聚并器入口烟尘浓度明显降低时，连接轴调小扰流片与烟尘来流角度，从而减小烟道内阻力，增加电厂经济性，同时，控制目标是实时达到减排目标和电厂经济性的最优化，实现动态快速灵活反应，避免人为经验引起的控制误差。附图说明图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的控制系统的示意图；图2是按照本专利技术的优选实施例所构建的聚并器隔板结构示意图；图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的控制方法流程图；图4是按照本专利技术的优选实施例所构建的模糊专家PID控制算法示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-隔板2-扰流片3-连接轴4-吹灰口5-激光颗粒计数仪6-PID控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，该控制系统包括聚并器、激光颗粒计数器和PID控制器；所述聚并器用于使烟尘来流中的细颗粒物团聚长大，使得下游除尘设备实现对细颗粒物的脱除，该聚并器呈两端敞口的壳体，该壳体的两端敞口分别是气流入口和气流出口，所述壳体内部均匀分布多个与烟尘来流平行的隔板，每隔隔板上间隔布置有多排扰流叶片，其中，所述扰流叶片通过连接轴固定在所述隔板上，通过调节所述连接轴的转动从而调节所述扰流叶片与烟尘来流的夹角；所述激光颗粒计数器设置在所述聚并器的气流入口和气流出口端处，用于检测所述聚并器的气流入口的和出口的粉尘浓度与粒径分布；所述PID控制器与所述聚并器的连接轴和激光颗粒计数器连接，将通过所述下游除尘设备后的粉尘浓度与预设标准对比，根据对比的结果采用模糊专家PID控制算法调节所述连接轴转动，从而改变扰流叶片与烟尘来流夹角，直至脱除细颗粒物后的粉尘浓度达到预设标准。

【技术特征摘要】
1.一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，该控制系统包括聚并器、激光颗粒计数器和PID控制器；所述聚并器用于使烟尘来流中的细颗粒物团聚长大，使得下游除尘设备实现对细颗粒物的脱除，该聚并器呈两端敞口的壳体，该壳体的两端敞口分别是气流入口和气流出口，所述壳体内部均匀分布多个与烟尘来流平行的隔板，每隔隔板上间隔布置有多排扰流叶片，其中，所述扰流叶片通过连接轴固定在所述隔板上，通过调节所述连接轴的转动从而调节所述扰流叶片与烟尘来流的夹角；所述激光颗粒计数器设置在所述聚并器的气流入口和气流出口端处，用于检测所述聚并器的气流入口的和出口的粉尘浓度与粒径分布；所述PID控制器与所述聚并器的连接轴和激光颗粒计数器连接，将通过所述下游除尘设备后的粉尘浓度与预设标准对比，根据对比的结果采用模糊专家PID控制算法调节所述连接轴转动，从而改变扰流叶片与烟尘来流夹角，直至脱除细颗粒物后的粉尘浓度达到预设标准。2.如权利要求1所述的一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，所述扰流片与烟尘来流的夹角调节范围为-90°～90°。3.如权利要求1和2所述的一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，所述聚并器壳体的气流入口端底部设置有吹灰口，通过在该吹灰口中插入吹灰器，同时调整所述扰流片与烟尘来流的夹角为-90或90°，实现吹扫堆积在扰流片上的颗粒物。4.如权利要求1-3任一项所述的一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，在同一个所述隔板上，所述扰流片交错排布在该隔板的上方和下方。5.如权利要求1-4任一项所述的一种脱除细颗粒物的控制系统，其特征在于，所述聚并器后面还依次连接有除尘器和末端烟气排放连续监测器(CEMS)，该CEMS用于监测经所述聚并器和除尘器处理后气流中的粉尘浓度，所述除尘器出口和末端CEMS均与PID控制器连接。6.一种如权利要求1-5任一项所述的控制系统的模糊专家智能控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)采集聚并器入口粉尘浓度，然后通过调节扰流片的角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明厚，温昶，刘小伟，潘祖明，李长康，
申请(专利权)人：华中科技大学，武汉利康能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42