一种白色烟羽脱除节能控制方法及系统与流程

本发明属于处理烟和废气的装置领域，涉及高炉白色烟羽脱除，具体为一种白色烟羽脱除节能控制方法及系统。

背景技术：

1、在高炉冲渣或湿法脱硫等工艺烟气排放过程中，烟囱排出的湿烟气与环境冷空气混合后降温，在降温过程中，烟气内所含的水蒸气凝结，凝结水雾滴对光线产生折射、散射。使烟气呈现出白色或者灰色，被称为“白色烟羽”,俗称“大白烟”。虽然经过了脱硫等工艺后，白色烟羽的主要成分是二氧化碳和水蒸气，对环境质量没有威胁，但是在较短时间内大量排出这种白色烟羽，附近的空气来不及扩散，将会遮蔽天空，对植被的光照造成一定影响，同时对人造成视觉污染。由于其影响较小，国家没有作强制要求，因此白色烟羽的治理一直存在争端，认为消除白色烟羽的治理将造成能源浪费，且增加了额外的生产成本。

2、目前，对于白色烟羽的治理主要技术路线主要是通过先冷凝脱湿+升温再热的方式进行，其中冷凝脱湿主要采用空冷换热器或水冷换热器，升温再热采用ggh、mggh或直接混热风的方式。例如，公告号为cn 214501286u的中国专利，提供了一种有色烟羽脱除系统，包括除尘装置、水冷却装置、引风机、脱硫装置、冷凝分离装置、除雾装置和气液混合加热装置，其中除尘装置安装在锅炉的出口烟道处，冷却设置在脱硫装置的进口烟道处，水冷却装置与除尘装置连通；引风机设置在脱硫装置的进口烟道内并连接于水冷却装置；冷凝分离装置设置在脱硫装置的出口烟道处；除雾装置和气液混合加热装置均设置在脱硫装置出口和烟囱之间的烟道内，气液混合加热装置与烟囱连通；水冷却装置和气液混合加热装置相互连通形成闭合回路。该有色烟羽脱除系统不再需要各自建立循环水系统和大量的热能投入，实现了热能的回收利用及运行成本的降低。

3、然而，现有技术虽然降低了有色烟羽脱除系统的建造成本，且能够在一定程度上实现热量回收再利用，但在长时间维持运行时，风机和水泵等装置的电能消耗仍然较高，导致运行成本仍然较高。

4、因此，现在急需一种白色烟羽脱除节能控制方法及系统，来降低烟羽脱除系统的能源消耗，从而降低运行成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种白色烟羽脱除节能控制方法及系统，在不影响烟羽脱除系统脱除效果的基础上，进一步降低系统的能源消耗，达到降低运行成本的目的。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种白色烟羽脱除节能控制方法，包括以下步骤：

4、s1、实时检测排气筒附近的大气温度和大气湿度；并检测当前风机频率下烟气的排放温度和排放湿度；

5、s2、利用空气饱和湿度数据库建立绝对含湿量-温度表，并得到饱和含湿量曲线；根据所述饱和含湿量曲线划分白色烟羽脱除系统需要冷凝和升温后的理论温度区间；所述理论温度区间包括白羽可见区域和白羽不可见区域；

6、s3、根据所述大气温度和大气湿度在所述绝对含湿量-温度表上找到大气温湿度点b；根据所述排放温度和排放湿度在所述绝对含湿量-温度表上找到烟气温湿度点a；

7、s4、将所述大气温湿度点b和所述烟气温湿度点a作直线ab连接，判断直线ab是否经过所述白羽可见区域内，得到判断结果；

8、s5、若所述判断结果为是，则根据所述判断结果调节空气冷却器中风机的频率。

9、进一步，所述饱和含湿量曲线下方为白羽可见区域，所述饱和含湿量曲线上方为白羽不可见区域。

10、进一步，在所述s5中，根据所述判断结果调节风机频率的方法具体为：通过所述大气温湿度点b对所述饱和含湿量曲线作切线；设脱湿冷却后的烟气饱和点为点c，并将脱湿冷却后的烟气与热空气混合，通过空气温度-焓值/密度模型计算混合后的烟气点d；将点c和点d连接得到直线cd，确定直线cd与所述切线的交点d’；通过点c到点d’的温湿度变化量，根据所述温湿度变化量计算风机的转速。

11、进一步，计算风机的转速采用运行成本数学模型，所述运行成本数学模型具体如下：

12、由白羽脱除装置能耗pf确定系统的总输入功率：

13、p＝pf

14、其中，p为系统的总输入功率，pf为白羽脱除装置能耗，q为烟气流量；

15、pf满足关系：

16、

17、其中，δp为白羽脱除装置压损能耗，ηb为白羽脱除效率，ηf为风机效率；

18、计算δp和ηb：

19、

20、ηb＝(1-αδpβ)×100

21、其中，ρt为烟气密度，vt为换热面气流速度，st为换热通道截面积，lg为换热通道长度；α和β为修正系数，取值因不同的设备，通过装置效率试验测试确定；

22、同时，满足最大脱白效率的约束条件：

23、1-(1-ηf)≥η

24、其中，η为预设约束值。

25、进一步，根据所述运行成本数学模型，计算风机转速最优值：

26、p＝kn2

27、其中，k为风机的转速与功率转换参数。

28、进一步，所述s4中，若判断结果为否，则保持空气冷却器中风机的转速不变。

29、一种白色烟羽脱除节能控制系统，包括彼此电性连接的温湿度检测模块、第一计算模块、第二计算模块、对比模块和调节模块；

30、所述温湿度检测模块实时检测空气的温度和湿度并传输给第一计算模块；

31、所述第一计算模块计算白色烟羽脱除系统需要达到的理论烟气排放温度区间；

32、所述第二计算模块计算当前风机频率下空冷器换热混风后白色烟羽达到的实际排放温度；

33、所述对比模块将所述理论温度区间与所述实际排放温度进行对比，判断所述实际排放温度是否处于所述理论温度区间内，将对比结果发送到所述调节模块；

34、所述调节模块根据对比结果对风机的频率进行调节。

35、进一步，所述温湿度检测模块为空气温度计，所述空气温度计设于高炉的烟囱旁，所述空气温度计外设有保护罩。

36、进一步，所述调节模块为plc控制器。

37、本发明的有益效果在于：

38、本方案实现了对排气筒烟气温度的控制，形成了一个有效的闭环控制过程，根据烟气温度来对空气冷却器的风机的频率进行、控制，保证了在白羽消除的条件下实现风机转速最优，避免空气冷却器的风机一直处于满负载工作状态，提高白色烟气脱除系统的节能控制。

39、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种白色烟羽脱除节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种白色烟羽脱除节能控制方法，其特征在于，所述饱和含湿量曲线下方为白羽可见区域，所述饱和含湿量曲线上方为白羽不可见区域。

3.根据权利要求1所述的一种白色烟羽脱除节能控制方法，其特征在于，在所述s5中，根据所述判断结果调节风机频率的方法具体为：通过所述大气温湿度点b对所述饱和含湿量曲线作切线；设脱湿冷却后的烟气饱和点为点c，并将脱湿冷却后的烟气与热空气混合，通过空气温度-焓值/密度模型计算混合后的烟气点d；将点c和点d连接得到直线cd，确定直线cd与所述切线的交点d’；通过点c到点d’的温湿度变化量，根据所述温湿度变化量计算风机的转速。

4.根据权利要求1所述的一种白色烟羽脱除节能控制方法，其特征在于，计算风机的转速采用运行成本数学模型，所述运行成本数学模型具体如下：

5.根据权利要求1所述的一种白色烟羽脱除节能控制方法，其特征在于，根据所述运行成本数学模型，计算风机转速最优值：

6.根据权利要求1所述的一种白色烟羽脱除节能控制方法，其特征在于，所述s4中，若判断结果为否，则保持空气冷却器中风机的转速不变。

7.一种白色烟羽脱除节能控制系统，其特征在于，包括彼此电性连接的温湿度检测模块、第一计算模块、第二计算模块、对比模块和调节模块；

8.如权利要求7所述的一种白色烟羽脱除节能控制系统，其特征在于，所述温湿度检测模块为空气温度计，所述空气温度计设于高炉的烟囱旁，所述空气温度计外设有保护罩。

9.如权利要求7所述的一种白色烟羽脱除节能控制系统，其特征在于，所述调节模块为plc控制器。

技术总结
本发明涉及一种白色烟羽脱除节能控制方法及系统，属于处理烟和废气的装置领域。通过控制模块采集天气实时变化的空气参数，利用空气饱和湿度数据库、空气温度‑焓值/密度计算模型，建立白色烟羽脱除系统运行成本数学模型。根据不断变化的大气条件、冲渣条件等，以运行成本为优化目标，确定最佳的排气点、最佳的运行组合，采用数值分析寻求全局最优解，使实际运行曲线快速逼近最优曲线，从而调节空冷器风机频率，进而在不影响白色烟羽脱除效果的基础上，最大化地减少白色烟羽脱除的能源消耗，并使得实际运行成本最低。

技术研发人员：周涛,侯祥松,董茂林
受保护的技术使用者：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12