濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法
【專利摘要】濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法，以脫硫廢水流量作為控制目標進行自動控制，以煙氣流量、廢水流量偏差值和廢水流量偏差變化率為模糊控制輸入?yún)?shù)，以廢水泵頻率和調節(jié)閥開度為控制輸出量，在控制系統(tǒng)中建立三輸入二輸出的模糊控制器；采用帶加權因子的數(shù)學解釋方法來描述控制規(guī)則表的建立；本發(fā)明的有益效果是：有利于脫硫廢水蒸發(fā)工藝的自動控制，使得參數(shù)的可信度得到提高，減少了靠單一流量偏差調節(jié)帶來的誤動作的可能，增強了控制方法的可靠性。
【專利說明】濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣脫硫廢水處理過程控制領域，具體涉及濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法。
【背景技術】
[0002]目前，我國應用最普遍的一種煙氣脫硫技術是濕法煙氣脫硫技術，此項技術脫硫過程中會產(chǎn)生一定量的廢水，該廢水重金屬含量超標，含懸浮物和呈弱酸性，直接排放會對環(huán)境造成很大的危害，必須經(jīng)過處理達標后排放。目前在濕法煙氣脫硫廢水處理中一種工藝是將脫硫廢水引入廢水罐，并用廢水計量泵將廢水罐中的脫硫廢水通過管道和噴嘴噴入鍋爐尾部與除塵器之間的管道中，利用鍋爐煙氣的高溫將噴入的脫硫廢水蒸發(fā)為固體顆粒，并被后續(xù)的除塵器捕集。在此種工藝中，其傳統(tǒng)的控制方法是將脫硫廢水通過廢水泵的連續(xù)運行通過PID調節(jié)器控制調節(jié)閥的開度控制噴入煙道中的廢水量，采用此種方法通過調節(jié)閥控制廢水量，往往導致廢水量超過煙氣的蒸發(fā)能力，導致煙氣的蒸發(fā)能力與廢水的處理量不匹配，使煙氣含濕量增加，造成煙道酸性腐蝕，同時導致后續(xù)的除塵器堵塞。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的問題是:現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫技術中，對蒸發(fā)處理中廢水量的控制與煙氣的蒸發(fā)能力不適應，造成腐蝕，影響煙氣脫硫效果，造成蒸發(fā)除塵設備堵塞。
[0004]本發(fā)明的采用技術方案為:濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法，以脫硫廢水流量作為控制目標進行自動控制，廢水變頻泵將廢水罐中的脫硫廢水通過廢水管道輸送到霧化噴嘴，鍋爐煙氣通過煙氣通道輸送至除塵器，霧化噴嘴向除塵器內噴入脫硫廢水，利用鍋爐煙氣的高溫對噴入的脫硫廢水進行蒸發(fā)處理，對脫硫廢水的蒸發(fā)控制包括以下步驟:`
[0005]I)在煙氣通道上設置煙氣流量測量裝置測量煙氣流量，設置溫度傳感器測量廢水蒸發(fā)前煙道的煙氣溫度，煙氣溫度設置三個并列均布的測點以保證溫度測量準確性；
[0006]2)根據(jù)溫度值和煙氣流量計算煙氣能夠蒸發(fā)的最大廢水量，同時保證蒸發(fā)后煙氣溫度仍處于酸露點之上，以此廢水量作為給定值，采用變給定值方式得到廢水量偏差信號;
[0007]3)以煙氣流量、廢水流量偏差值和廢水流量偏差變化率為模糊控制輸入?yún)?shù)，以廢水泵頻率和調節(jié)閥開度為控制輸出量，在控制系統(tǒng)中建立三輸入二輸出的模糊控制器；
[0008]4)控制系統(tǒng)由建立的三輸入二輸出的模糊控制器和步驟I)測量的實時數(shù)據(jù)，控制廢水計量泵的運行和停止，對脫硫廢水進行蒸發(fā)控制。
[0009]采用帶加權因子的數(shù)學解釋方法來描述控制規(guī)則表的建立；模糊控制器的控制作用取決于廢水噴射量偏差和偏差變化率；在不同的狀態(tài)下，廢水噴射量偏差和偏差變化率對過程的影響是不同的，為了適應不同工況的控制要求，采用帶加權因子的控制規(guī)則:
[0010]υ=α BE+(l-a )CE[0011]式中U為控制輸出量，BE為廢水噴射量偏差，CE為偏差變化率，α為加權因子，
O^ a ^ I通過調整α值的大小，可以改變誤差和誤差變化率的加權程度；
[0012]自適應加權因子的算法為:
[0013]a (t) = α (t-1) (1+Λ α )
[0014]其中，α⑴為t時刻的α值，a (t_l)為t_l時刻的α值，Δ α為t_l時刻a (t-1)的增加率；加權因子模糊控制器的輸入變量為廢水噴射量偏差(BE)和偏差變化率(CE)，輸出變量則為自適應因子α的增量Λ α。
[0015]為了克服現(xiàn)有脫硫廢水蒸發(fā)控制系統(tǒng)的固有缺陷，本發(fā)明提供了一種濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法，它適用于脫硫廢水蒸發(fā)工藝的自動控制過程，避免蒸發(fā)不完全等問題。
[0016]本發(fā)明控制方法中廢水泵運行頻率和調節(jié)閥開度均由模糊控制策略加以控制，同時廢水量給定值由煙氣量對應的蒸發(fā)量確定，此蒸發(fā)量確保煙氣溫度降低后不低于酸露點。排除了酸液凝結，蒸發(fā)不完全的缺點?？刂葡到y(tǒng)輸入?yún)?shù)由單一的廢水流量偏差，增加了煙氣量參數(shù)，提高了輸入?yún)?shù)的可信度，減少了一靠單一流量偏差調節(jié)帶來的誤動作的可能，增強了控制方法的可靠性，能夠從根本上克服原有的PID控制策略的不足。有利于穩(wěn)定煙氣成分，提高除塵器運行效率，提高電廠脫硫的節(jié)能降耗水平，減少廢水外排。保證了廢水蒸發(fā)處理的安全進行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是廢水蒸發(fā)處理裝置的工藝流程示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法的控制結構簡圖。
`[0019]圖中標記:1-鍋爐，2-煙道，3-噴嘴，4-除塵器，5-脫硫吸收塔，6_廢水箱，7_廢水緩沖箱，8-廢水高壓泵，9-廢水調節(jié)閥，10-壓縮空氣調節(jié)閥，11-壓縮空氣罐，12-空氣壓縮機。
【具體實施方式】
[0020]如圖1，廢水蒸發(fā)處理工藝為鍋爐I燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)由噴嘴3與除塵器4連接煙道2進入除塵器4，經(jīng)除塵后，進入脫硫吸收塔5進行脫硫。脫硫產(chǎn)生的廢水送入脫硫系統(tǒng)的廢水箱6。廢水箱6中的廢水經(jīng)泵送至廢水緩沖箱7，廢水緩沖箱7出口管道設置廢水高壓泵8，廢水由廢水高壓泵8送至煙道2的廢水噴槍。另一路由空氣壓縮機12產(chǎn)生的壓縮空氣送至壓縮空氣罐11穩(wěn)壓后亦送至廢水噴槍用于霧化廢水液滴。壓縮空氣和廢水各自通過管線上的廢水調節(jié)閥9和壓縮空氣調節(jié)閥10實現(xiàn)流量的匹配控制。所述廢水高壓泵8設有變頻器，用于調節(jié)廢水高壓泵8流量。
[0021]下面說明一下本發(fā)明的濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法。
[0022]廢水蒸發(fā)處理自適應模糊控制器包括2個主要的控制部分，它們分別是:廢水流量模糊控制器和自適應加權因子調整模塊；本發(fā)明的實現(xiàn)過程為:
[0023]I)在煙氣通道上設置煙氣流量測量裝置測量煙氣流量，設置溫度傳感器測量廢水蒸發(fā)前煙道的煙氣溫度，煙氣溫度設置三個并列均布的測點以保證溫度測量準確性；[0024]2)根據(jù)溫度值和煙氣流量計算煙氣能夠蒸發(fā)的最大廢水量，同時保證蒸發(fā)后煙氣溫度仍處于酸露點之上，以此廢水量作為給定值，采用變給定值方式得到廢水量偏差信號;
[0025]3)以煙氣流量、廢水流量偏差值和廢水流量偏差變化率為模糊控制輸入?yún)?shù)，以廢水泵頻率和調節(jié)閥開度為控制輸出量，在控制系統(tǒng)中建立三輸入二輸出的模糊控制器；
[0026]4)廢水流量模糊控制器中，選擇語言變量BE (廢水流量偏差)，CE (偏差變化率)，DE(煙氣流量)，DW(變頻器控制電壓)，E0(調節(jié)閥開度)的模糊集如下:
[0027]BE={負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，簡記為BE={NB，NM, NS，O, PS, PM，PB}；
[0028]CE=={負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，簡記為CE={NB，NM, NS, O, PS, PM，PB}；
[0029]DE=={小，零，大}，簡記為 DE={S，0，B}；
[0030]DW={負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，簡記為DW={NB，NM, NS，O, PS, PM，PB}；
[0031]E0={負大，負小，正常，正小，正大}簡記為EO= {NB，NS，0，PS，PB}。
[0032]由于紊流的存在，流量是一個不穩(wěn)定的的量，為了保證流量基本穩(wěn)定，允許其有一個較小的偏差。所以設定偏差BE的隸屬函數(shù)中間疏兩端密。同時為保證在偏差大時響應迅速，偏差小時提高精度減少超調，控制輸出DW的隸屬函數(shù)中間密兩頭疏。
[0033]廢水流量模糊控制`器主要目的是使廢水流量快速跟隨煙氣流量。因此，應避免廢水量偏差過大，廢水量偏差的基本論域范圍不宜過大。定義廢水量偏差e (t) =Q (t) -Q (t-Ι)。基本論域為[-3.6，3.6]，單位是t/h;量化等級范圍為[-5，5];初始量化因子為1.39。
[0034]廢水量偏差變化率的基本論域為[_15，15]，單位是^11/11;量化等級范圍為[-5，5];初始量化因子為0.33 ;煙氣流量的基本論域為[-1.5,1.5];量化等級范圍為[-3，3];初始量化因子為2 ;變頻器頻率的基本論域為[1，5]，單位是HZ ;量化等級范圍為[-5，5];初始比例因子為0.4;調節(jié)閥開度的基本論域為[50，100]，單位是百分比；量化等級范圍為[_5，5];初始比例因子為5;隸屬函數(shù)采用鐘型隸屬度函數(shù)作為模糊變量的隸屬函數(shù)。
[0035]根據(jù)上述語言變量賦值表，制定如下廢水流量模糊控制規(guī)則。
[0036]表1模糊控制規(guī)則表(DE=B)
[0037]
【權利要求】
1.濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法，其特征在于:以脫硫廢水流量作為控制目標進行自動控制，廢水變頻泵將廢水罐中的脫硫廢水通過廢水管道輸送到霧化噴嘴，鍋爐煙氣通過煙氣通道輸送至除塵器，霧化噴嘴向除塵器內噴入脫硫廢水，利用鍋爐煙氣的高溫對噴入的脫硫廢水進行蒸發(fā)處理，對脫硫廢水的蒸發(fā)控制包括以下步驟: 1)在煙氣通道上設置煙氣流量測量裝置測量煙氣流量，設置溫度傳感器測量廢水蒸發(fā)前煙道的煙氣溫度，煙氣溫度設置三個并列均布的測點以保證溫度測量準確性； 2)根據(jù)溫度值和煙氣流量計算煙氣能夠蒸發(fā)的最大廢水量，同時保證蒸發(fā)后煙氣溫度仍處于酸露點之上，以此廢水量作為給定值，采用變給定值方式得到廢水量偏差信號； 3)以煙氣流量、廢水流量偏差值和廢水流量偏差變化率為模糊控制輸入?yún)?shù)，以廢水泵頻率和調節(jié)閥開度為控制輸出量，在控制系統(tǒng)中建立三輸入二輸出的模糊控制器； 4)控制系統(tǒng)由建立的三輸入二輸出的模糊控制器和步驟I)測量的實時數(shù)據(jù)，控制廢水計量泵的運行和停止，對脫硫廢水進行蒸發(fā)控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的濕法煙氣脫硫廢水蒸發(fā)處理的自適應模糊控制方法，其特征在于:采用帶加權因子的數(shù)學解釋方法來描述控制規(guī)則表的建立；模糊控制器的控制作用取決于廢水噴射量偏差和偏差變化率；在不同的狀態(tài)下，廢水噴射量偏差和偏差變化率對過程的影響是不同的，為了適應不同工況的控制要求，采用帶加權因子的控制規(guī)則:
u=a BE+(1-α ) CE 式中U為控制輸出量，BE為廢水噴射量偏差，CE為偏差變化率，α為加權因子，O ≤ a ≤ 1通過調整α值的大小，可以改變誤差和誤差變化率的加權程度； 自適應加權因子的算法為:
a (t) = a (t-1) (1+Δ α ) 其中，ct (t)為t時刻的α值，a (t-1)為t-1時刻的α值，Δ α為t_l時刻a (t_l)的增加率；加權因子模糊控制器的輸入變量為廢水噴射量偏差(BE)和偏差變化率(CE)，輸出變量則為自適應因子α的增量Δ α。
【文檔編號】C02F103/18GK103771553SQ201410008864
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權日:2014年1月8日
【發(fā)明者】隋軍, 李立鵬, 馮敏華, 李慧, 李紅 申請人:大連森雅能源環(huán)保設備有限公司