船舶尾气脱硫工艺及其系统技术方案

本申请涉及智能控制领域，其具体地公开了一种船舶尾气脱硫工艺及其系统，其通过深度学习的人工智能技术，挖掘出船舶尾气气压值和所述海水液压值的压差时序动态变化特征信息，以及所述船舶尾气流速值和所述海水流速值之间的时序变化关联特征信息，以此基于所述船舶尾气和所述海水的流速时序关联特征来进行压差时序变化特征的增强，从而优化压差时序变化特征的表达，以提高海水侧液相压力与船舶尾气侧气相压力之间的压差控制精准度，优化船舶尾气的脱硫效果和效率。的脱硫效果和效率。的脱硫效果和效率。

【技术实现步骤摘要】
船舶尾气脱硫工艺及其系统


[0001]本申请涉及智能控制领域，且更为具体地，涉及一种船舶尾气脱硫工艺及其系统。

技术介绍

[0002]当前，脱硫技术所采用的主要工艺有石膏烟气脱硫法、旋转喷雾干燥脱硫法和海水脱硫法等。其中海水脱硫法是近几十年发展起来一种较为成熟的脱硫技术，该方法一般采用吸收塔过程，充分利用天然海水的酸碱缓冲能力和强中和酸性气体的能力来有效脱除烟气中SO2。海水脱硫工艺流程简单、高效环保、可靠性和经济性较高，对生态环境的污染较小，被认为是较理想的船舶尾气处理方法之一。但同时还存在设备占用空间大、处理高硫燃料燃烧排放的尾气时效果不佳等缺点。
[0003]膜接触器技术是近年来发展起来的新的脱硫脱碳技术，是不通过两相的直接接触而实现相间传质的膜过程。在此过程中，微孔膜仅充当两相间的一个界面，将船舶尾气相和吸收剂海水液相分开。气相中的SO2可穿过膜接触界面进入吸收剂相从而被带走，达到脱硫目的。与传统吸收塔过程相比，膜接触器法具有许多突出优点，如大幅度提高比表面积、改善吸收效果、减少设备高度和体积、减少操作成本等。此外，膜接触法具有更加灵活的操作性，不依赖于气液相流速，性能稳定，且不存在起泡、夹带以及液泛等弊端，在船舶尾气脱硫净化领域具有明显的优势和良好的应用前景。
[0004]但是，在实际使用膜接触器技术来进行船舶尾气脱硫的过程中发现，由于船舶柴油燃料燃烧通常不完全，会含有的固体小颗粒和油滴，不可避免的对膜孔造成污染，影响SO2扩散和传质。并且，吸收SO2后海水排放前需将亚硫酸盐氧化为硫酸盐，常规的曝气法效率低、处理时间长，影响整个系统的实用性。
[0005]因此，期望一种优化的船舶尾气脱硫系统。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种船舶尾气脱硫工艺及其系统，其通过深度学习的人工智能技术，挖掘出船舶尾气气压值和所述海水液压值的压差时序动态变化特征信息，以及所述船舶尾气流速值和所述海水流速值之间的时序变化关联特征信息，以此基于所述船舶尾气和所述海水的流速时序关联特征来进行压差时序变化特征的增强，从而优化压差时序变化特征的表达，以提高海水侧液相压力与船舶尾气侧气相压力之间的压差控制精准度，优化船舶尾气的脱硫效果和效率。
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种船舶尾气脱硫系统，其包括：船舶尾气和海水采集模块，用于采集含硫船舶尾气和海水；含硫船舶尾气预处理模块，用于对所述含硫船舶尾气进行预处理以得到除尘除油后的尾气；海水预处理模块，用于对所述海水进行预处理以得到预处理后的海水；膜接触器脱硫模块，用于将所述除尘除油后的尾气和所述预处理后的海水通入膜
接触器中进行船舶尾气脱硫，以得到吸收二氧化硫后的海水；海水后处理模块，用于对所述吸收二氧化硫后的海水进行氧化处理以得到氧化后的硫酸盐。
[0008]在上述船舶尾气脱硫系统中，所述膜接触器脱硫模块，包括：数据采集单元，用于获取预定时间段内多个预定时间点的船舶尾气的气压值和流速值，以及，所述多个预定时间点的海水的液压值和流速值；数据时序排列单元，用于将所述多个预定时间点的船舶尾气的气压值和流速值，以及，所述多个预定时间点的海水的液压值和流速值分别按照时间维度排列为气体气压值时序输入向量、气体流速值时序输入向量、海水压力值时序时序向量和海水流速值时序输入向量；压力时序变化特征提取单元，用于将所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别通过多尺度邻域特征提取模块以得到气相压力时序特征向量和液相压力时序特征向量；压差计算单元，用于计算所述气相压力时序特征向量和所述液相压力时序特征向量之间的压差特征向量；流速关联编码单元，用于对所述气体流速值时序输入向量和所述海水流速值时序输入向量进行关联编码以得到气
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液流速协同矩阵；流速时序变化特征提取单元，用于将所述气
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液流速协同矩阵通过作为过滤器的卷积神经网络模型以得到气
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液流速协同特征向量；响应性关联单元，用于计算所述气
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液流速协同特征向量相对于所述压差特征向量的响应性估计以得到分类特征矩阵；以及，压差控制单元，用于将所述分类特征矩阵通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示海水侧液相压力与船舶尾气侧气相压力之间的压差应增大或应减小。
[0009]在上述船舶尾气脱硫系统中，所述多尺度邻域特征提取模块，包括：第一卷积层、与所述第一卷积层并行的第二卷积层，以及，与所述第一卷积层和所述第二卷积层连接的多尺度特征融合层，其中，所述第一卷积层使用具有第一长度的一维卷积核，所述第二卷积层使用具有第二长度的一维卷积核。
[0010]在上述船舶尾气脱硫系统中，所述压力时序变化特征提取单元，包括：第一邻域尺度特征提取子单元，用于将所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别输入所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到所述第一邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第一邻域尺度液相压力时序特征向量，其中，所述第一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核；第二邻域尺度特征提取子单元，用于将所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别输入所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到所述第二邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第二邻域尺度液相压力时序特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及，多尺度级联子单元，用于将所述第一邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第一邻域尺度液相压力时序特征向量分别与所述第二邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第二邻域尺度液相压力时序特征向量进行级联以得到所述气相压力时序特征向量和所述液相压力时序特征向量。其中，所述第一邻域尺度特征提取子单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下一维卷积公式对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码以得到第一邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第一邻域尺度液相压力时序特征向量；其中，所述公式为：
其中，a为第一卷积核在x方向上的宽度、为第一卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，w为第一一维卷积核的尺寸，X表示所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量，表示对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码；所述第二邻域尺度特征提取子单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以如下一维卷积公式对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码以得到所述第二邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第二邻域尺度液相压力时序特征向量；其中，所述公式为：其中，b为第二卷积核在x方向上的宽度、为第二卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，m为第二一维卷积核的尺寸，X表示所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量，表示对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶尾气脱硫系统，其特征在于，包括：船舶尾气和海水采集模块，用于采集含硫船舶尾气和海水；含硫船舶尾气预处理模块，用于对所述含硫船舶尾气进行预处理以得到除尘除油后的尾气；海水预处理模块，用于对所述海水进行预处理以得到预处理后的海水；膜接触器脱硫模块，用于将所述除尘除油后的尾气和所述预处理后的海水通入膜接触器中进行船舶尾气脱硫，以得到吸收二氧化硫后的海水；海水后处理模块，用于对所述吸收二氧化硫后的海水进行氧化处理以得到氧化后的硫酸盐。2.根据权利要求1所述的船舶尾气脱硫系统，其特征在于，所述膜接触器脱硫模块，包括：数据采集单元，用于获取预定时间段内多个预定时间点的船舶尾气的气压值和流速值，以及，所述多个预定时间点的海水的液压值和流速值；数据时序排列单元，用于将所述多个预定时间点的船舶尾气的气压值和流速值，以及，所述多个预定时间点的海水的液压值和流速值分别按照时间维度排列为气体气压值时序输入向量、气体流速值时序输入向量、海水压力值时序时序向量和海水流速值时序输入向量；压力时序变化特征提取单元，用于将所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别通过多尺度邻域特征提取模块以得到气相压力时序特征向量和液相压力时序特征向量；压差计算单元，用于计算所述气相压力时序特征向量和所述液相压力时序特征向量之间的压差特征向量；流速关联编码单元，用于对所述气体流速值时序输入向量和所述海水流速值时序输入向量进行关联编码以得到气
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液流速协同矩阵；流速时序变化特征提取单元，用于将所述气
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液流速协同矩阵通过作为过滤器的卷积神经网络模型以得到气
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液流速协同特征向量；响应性关联单元，用于计算所述气
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液流速协同特征向量相对于所述压差特征向量的响应性估计以得到分类特征矩阵；以及压差控制单元，用于将所述分类特征矩阵通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示海水侧液相压力与船舶尾气侧气相压力之间的压差应增大或应减小。3.根据权利要求2所述的船舶尾气脱硫系统，其特征在于，所述多尺度邻域特征提取模块，包括：第一卷积层、与所述第一卷积层并行的第二卷积层，以及，与所述第一卷积层和所述第二卷积层连接的多尺度特征融合层，其中，所述第一卷积层使用具有第一长度的一维卷积核，所述第二卷积层使用具有第二长度的一维卷积核。4.根据权利要求3所述的船舶尾气脱硫系统，其特征在于，所述压力时序变化特征提取单元，包括：第一邻域尺度特征提取子单元，用于将所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别输入所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到所述第一邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第一邻域尺度液相压力时序特征向量，其中，所述第
一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核；第二邻域尺度特征提取子单元，用于将所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别输入所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到所述第二邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第二邻域尺度液相压力时序特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及多尺度级联子单元，用于将所述第一邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第一邻域尺度液相压力时序特征向量分别与所述第二邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第二邻域尺度液相压力时序特征向量进行级联以得到所述气相压力时序特征向量和所述液相压力时序特征向量。其中，所述第一邻域尺度特征提取子单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下一维卷积公式对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码以得到第一邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第一邻域尺度液相压力时序特征向量；其中，所述公式为：其中，a为第一卷积核在x方向上的宽度、为第一卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，w为第一一维卷积核的尺寸，X表示所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量，表示对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码；所述第二邻域尺度特征提取子单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以如下一维卷积公式对所述气体气压值时序输入向量和所述海水压力值时序输入向量分别进行一维卷积编码以得到所述第二邻域尺度气相压力时序特征向量和所述第二邻域尺度液相压力时序特征向量；其中，所述公式为：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浣琪，柴剑，沈海涛，陈煜，方德忠，陈飞，王兴如，王汝能，程时明，
申请(专利权)人：浙江浙能迈领环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：