一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置及方法，在输入大气温度、湿度、风速的条件下，通过改变烟气冷凝换热器的出口烟温，预测在消除烟羽条件下烟气再热器的最低出口烟温；采用此发明专利技术可以实现在任意的气象条件下，准确快速对烟气冷凝换热器的出口烟温和烟气再热器的出口烟温动态预测和调控，使实时运行费用最低；通过构建MySQL消除烟羽参数数据库，建立系统评价体系，选择全生命周期费用最低的一组烟气冷凝换热器和烟气再热器的出口烟温作为换热器目标设计温度，确定烟气冷凝换热器温度和烟气再热器的设计参数，并利用调控装置进行动态调控，降低换热器初投资费用和运行维护费用。

An Energy-saving Dynamic Climate Feedback Control Device and Method for Eliminating Smoke Plume

【技术实现步骤摘要】
一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置及方法
本专利技术涉及烟气冷凝加热消除烟羽(俗称消白)动态控制领域，具体涉及一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置及方法。
技术介绍
随着我国经济持续高速发展，化石能源的消耗量逐年增加，空气质量日益恶化。为了实现超低排放要求，绝大部分火电厂采用石灰石/石膏湿法脱硫方式脱除SO2。采用此方法可以将排放SO2浓度控制在20mg/m3以内，但是采用此法脱硫，排出的烟气中含有大量饱和水蒸气、粒径小于5m的可溶盐气溶胶、SO3/H2SO4、HF、HCl等酸性气体。SO3及粒径小于5μm的可溶盐气溶胶是导致雾霾产生的一个因素；SO3/H2SO4、HF、HCl等酸性气体在尾部烟道及烟囱中冷凝析出，具有极强的腐蚀性，给锅炉的安全运行带来了隐患。由于大气温度、大气相对湿度、风速等因素影响，含有大量饱和水蒸气的烟气从烟囱中排出后不断扩散降温，冷凝析出大量小液滴，折射散射太阳光线，出现白色烟羽。为了脱除大部分的可溶盐气溶胶和SO3/H2SO4、HF、HCl等酸性气体，在大多数天气条件下消除白色烟羽，在冷凝过程中，烟气沿着饱和湿度曲线降温，烟气达到过饱和状态，大量水蒸气冷凝析出，该过程烟气的绝对含湿量大幅下降。通过冷凝换热器的冷凝过程，不但能通过相变凝并脱除可溶盐气溶胶和SO3/H2SO4、HF、HCl等酸性气体，而且可以通过静电吸附和热涌效应将可溶盐气溶胶和SO3/H2SO4、HF、HCl等PM级的污染物捕集在换热器表面，具有更好的污染物脱除效果。而烟气再热的主要目的是升高烟温，降低烟囱出口湿烟气的相对含湿量，再热过程还可以增加烟气的抬升高度，减少局部污染。为减轻“白烟”现象，一些发达国家将湿烟气升温后排放作为硬性规定，如德国规定排烟温度需高于72℃，英国规定排烟温度需高于80℃，日本规定排烟温度在90～100℃。但是，排烟温度过高，会使得在再热过程中将投入更多的热耗，使得整个企业的成本增加。并且是否产生“白烟”，不仅与排烟温度有关，还与大气的温度、相对湿度和风速有很大关系。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置及方法，采用BP神经网络作为气候反馈消除烟羽的控制方法可以准确快速获得在任意气候条件下的多个烟气冷凝换热器温度和烟气再热器温度组合，采用MySQL数据库从多个烟气冷凝换热器温度和烟气再热器温度组合选择全生命费用最低的一组温度作为目标温度，采用动态调控装置将烟气冷凝换热器温度和烟气再热器温度调控到目标温度，采用此专利技术可以实现在任意的气候条件下，准确快速对烟气冷凝换热器的出口烟温和烟气再热器的出口烟温动态预测和调控，确定烟气冷凝换热器温度和烟气再热器的设计参数，降低换热器初投资费用和运行维护费用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置，按照烟气流向，包括通过烟道依次连接的烟气冷凝换热器1、除雾器2、烟气再热器3和烟囱4；所述烟气冷凝换热器1的第1级换热器通过管路连接在真空泵6与轴封加热器7之间，管路上设置调节阀门12，通过凝汽器5、真空泵6到轴封加热器7之间取出的凝结水作为第一集换热器的冷却工质；所述烟气冷凝换热器1的第2级换热器通过管路连接冷却塔8，管路上设置调节阀门12，冷却塔8的循环水作为第2级换热器的冷却工质将烟气冷却，所述烟气再热器3通过管路连接在除氧器10与主给水泵11之间，通过低压加热器9、除氧器10到主给水泵11之间取出的部分锅炉给水将烟气加热；通过调节阀门12调节凝结水、循环水以及锅炉给水的流量，进而调控烟气冷凝换热器1和烟气再热器3出口烟气温度。一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控方法，首先在节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置中基于BP神经网络，实现实时大气条件下，通过设置烟气冷凝换热器1出口烟温，预测烟气再热器3再热温度；并利用关系型数据库管理系统MySQL选择全生命周期费用最低的一组烟气冷凝换热器1和烟气再热器3的出口烟温作为最终目标温度，从而确定烟气冷凝换热器1温度和烟气再热器3的设计参数；最后，基于冷凝再热技术路线的动态调控装置，实现烟气冷凝换热器1和烟气再热器3出口烟气温度的动态调控，降低换热器初投资费用和运行维护费用，包括以下步骤：S1、搭建基于节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置：S2、通过BP神经网络预测烟气冷凝换热器1和烟气再热器2的出口烟温组合：S2-1、数据处理：获取在不同的大气温度、大气相对湿度、风速和烟气冷凝换热器1出口烟温条件下的烟气再热器3的出口温度，由此得到实验样本的已标定的消除烟羽数据集R，其中一共包含M组实验数据及其对应的实验结果，并对消除烟羽数据集R进行归一化处理；.S2-2、数据分组：将所述已归一化处理的消除烟羽数据集R分为训练集D、变量集V和测试集T三类数据；S2-3、寻找最优的BP神经网络并初始化：初始化BP神经网络，创建一个含有两个隐含层的BP神经网络，找到隐含层最佳神经元个数，按照实际需要设定学习率、神经元激活函数、传递函数、训练最小均方误差目标、速度和最大训练次数；S2-4、预测烟气冷凝换热器和烟气再热器出口烟温组合：在给定大气条件下，通过改变烟气冷凝换热器1出口烟温，预测烟气再热器3的出口烟温，训练出泛化能力满足工厂实际需求的BP神经网络所有权值和阈值，直接用于在实时大气条件下预测烟气冷凝换热器1和烟气再热器3的出口烟温组合；S2-5、提高BP神经网络的泛化能力：将步骤S2-1实时获得的消除烟羽数据集R，输入到BP神经网络中得到BP神经网络仿真结果并与实际结果作对比，不断缩小仿真结果和实际结果之间的误差，优化整个BP神经网络；S3、通过S2，在不同大气条件下，可以预测一系列不同的烟气冷凝器1和烟气再热器3的出口烟温组合，为了动态选择全生命周期费用最低的一组作为实际调控目标，利用关系型数据库管理系统MySQL建立系统评价体系：S3-1、消除烟羽过程的参数包括：单位流量的45℃～70℃饱和湿烟气冷凝到30℃～48℃时不同烟气流速、冷却水温和换热器材料条件下烟气冷凝换热器1的重量、烟风阻力、水侧阻力、换热器功率和冷凝水量；单位流量的30℃～48℃饱和湿烟气加热到54℃～90℃时不同烟气流速、加热工质温度和换热器材料条件下烟气再热器的重量、烟风阻力、工质侧阻力和换热器功率；单位流量的烟气冷凝换热器1循环冷却水在不同大气温度、相对湿度、风速和循环温度条件下的运行电耗；S3-2、建立评价体系：根据消除烟羽过程的参数，在MySQL中计算不同烟气冷凝换热器1和烟气再热器3出口烟温组合的初投资费用以及运行维护费用，实现在给定消除烟羽温度点、设备运行年数的条件下，选择全生命周期费用最低的一组烟气冷凝换热器1和烟气再热器3的出口烟温作为目标温度，确定烟气冷凝换热器1温度和烟气再热器3的设计参数；S3-3、所述的初投资费用包括：烟气冷凝换热器1和烟气再热器3的价格＝8*1.4*换热器重量；式中烟气冷凝换热器1和烟气再热器3的价格单位是万元，换热器重量单位是吨；冷却塔造价＝250*循环水重量；其中冷却塔造价单位是元，循环水重量单位是吨；S3-4、所述的运行维护费用包括：每100t冷却水电耗设置为27.5kW；引风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置，其特征在于：按照烟气流向，包括通过烟道依次连接的烟气冷凝换热器(1)、除雾器(2)、烟气再热器(3)和烟囱(4)；所述烟气冷凝换热器(1)的第1级换热器通过管路连接在真空泵(6)与轴封加热器(7)之间，管路上设置调节阀门(12)，通过凝汽器(5)、真空泵(6)到轴封加热器(7)之间取出的凝结水作为第1级换热器的冷却工质；所述烟气冷凝换热器(1)的第2级换热器通过管路连接冷却塔(8)，管路上设置调节阀门(12)，冷却塔(8)的循环水作为第2级换热器的冷却工质将烟气冷却，所述烟气再热器(3)通过管路连接在除氧器(10)与主给水泵(11)之间，通过低压加热器(9)、除氧器(10)到主给水泵(11)之间取出的部分锅炉给水将烟气加热；通过调节阀门(12)调节凝结水、循环水以及锅炉给水的流量，进而调控烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)出口烟气温度。

【技术特征摘要】
1.一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置，其特征在于：按照烟气流向，包括通过烟道依次连接的烟气冷凝换热器(1)、除雾器(2)、烟气再热器(3)和烟囱(4)；所述烟气冷凝换热器(1)的第1级换热器通过管路连接在真空泵(6)与轴封加热器(7)之间，管路上设置调节阀门(12)，通过凝汽器(5)、真空泵(6)到轴封加热器(7)之间取出的凝结水作为第1级换热器的冷却工质；所述烟气冷凝换热器(1)的第2级换热器通过管路连接冷却塔(8)，管路上设置调节阀门(12)，冷却塔(8)的循环水作为第2级换热器的冷却工质将烟气冷却，所述烟气再热器(3)通过管路连接在除氧器(10)与主给水泵(11)之间，通过低压加热器(9)、除氧器(10)到主给水泵(11)之间取出的部分锅炉给水将烟气加热；通过调节阀门(12)调节凝结水、循环水以及锅炉给水的流量，进而调控烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)出口烟气温度。2.一种节能型消除烟羽的气候反馈动态调控方法，首先在节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置中基于BP神经网络，实现实时大气条件下，通过设置烟气冷凝换热器(1)出口烟温，预测烟气再热器(3)再热温度；并利用关系型数据库管理系统MySQL选择全生命周期费用最低的一组烟气冷凝换热器和烟气再热器的出口烟温作为最终目标温度，从而确定烟气冷凝换热器温度和烟气再热器的设计参数；最后，基于冷凝再热技术路线的动态调控装置，实现烟气冷凝换热器和烟气再热器出口烟气温度的动态调控，降低换热器初投资费用和运行维护费用，其特征在于，包括以下步骤：S1、搭建基于节能型消除烟羽的气候反馈动态调控装置；S2、通过BP神经网络预测烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)出口烟温组合：S2-1、数据处理：获取在不同的大气温度、大气相对湿度、风速和烟气冷凝换热器(1)出口烟温条件下的烟气再热器(3)的出口温度，由此得到实验样本的已标定的消除烟羽数据集R，其中一共包含M组实验数据及其对应的实验结果，并对消除烟羽数据集R进行归一化处理；.S2-2、数据分组：将所述已归一化处理的消除烟羽数据集R分为训练集D、变量集V和测试集T三类数据；S2-3、寻找最优的BP神经网络并初始化：初始化BP神经网络，创建一个含有两个隐含层的BP神经网络，找到隐含层最佳神经元个数，按照实际需要设定学习率、神经元激活函数、传递函数、训练最小均方误差目标、速度和最大训练次数；S2-4、预测烟气冷凝换热器和烟气再热器出口烟温组合：在给定大气条件下，通过改变烟气冷凝换热器(1)出口烟温，预测烟气再热器(3)的出口烟温，训练出泛化能力满足工厂实际需求的BP神经网络所有权值和阈值，直接用于在实时大气条件下预测烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)出口烟温组合；S2-5、提高BP神经网络的泛化能力：将步骤S2-1实时获得的消除烟羽数据集R，输入到BP神经网络中得到BP神经网络仿真结果并与实际结果作对比，不断缩小仿真结果和实际结果之间的误差，优化整个BP神经网络；S3、通过S2，在不同大气条件下，预测一系列不同的烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)的出口烟温组合，为了动态选择全生命周期费用最低的一组作为实际调控目标，利用关系型数据库管理系统MySQL建立系统评价体系：S3-1、消除烟羽过程的参数包括：单位流量的45℃～70℃饱和湿烟气冷凝到30℃～48℃时不同烟气流速、冷却水温和换热器材料条件下烟气冷凝换热器(1)的重量、烟风阻力、水侧阻力、换热器功率和冷凝水量；单位流量的30℃～48℃饱和湿烟气加热到54℃～90℃时不同烟气流速、加热工质温度和换热器材料条件下烟气再热器的重量、烟风阻力、工质侧阻力和换热器功率；单位流量的烟气冷凝换热器(1)循环冷却水在不同大气温度、相对湿度、风速和循环温度条件下的运行电耗；S3-2、建立评价体系：根据消除烟羽过程的参数，在MySQL中计算不同烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)出口烟温组合的初投资费用以及运行维护费用，实现在给定气候条件、消除烟羽温度点、设备运行年数的条件下，选择全生命周期费用最低的一组烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)的出口烟温作为目标温度，确定烟气冷凝换热器(1)温度和烟气再热器(3)的设计参数；S3-3、所述的初投资费用包括：烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)的价格＝8*1.4*换热器重量；式中烟气冷凝换热器(1)和烟气再热器(3)的价格单位是万元，换热器重量单位是吨；冷却塔造价＝250*循环水重量；其中冷却塔造价单位是元，循环水...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，李光英，邓世丰，王云刚，梁志远，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61