基于時(shí)間窗焓值積分的煙氣冷卻控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于時(shí)間窗焓值積分的煙氣冷卻控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1所示，燒結(jié)煙氣脫硫的工藝簡圖。燒結(jié)排出的高溫原煙氣進(jìn)入脫硫塔，在脫 硫塔內(nèi)經(jīng)文丘里管加速匯同加入塔內(nèi)的脫硫劑（消石灰）形成循環(huán)流化床，脫硫反應(yīng)主要 在床內(nèi)完成。該反應(yīng)需要水的參與，水為反應(yīng)提供離子環(huán)境的同時(shí)還有一個(gè)作用就是為反 應(yīng)提供適宜的溫度，因此需要向塔內(nèi)噴射霧化的冷卻水。控制冷卻水的目的是控制溫度，溫 度過高影響脫硫反應(yīng)效率，過低則說明噴射了多余的水，而余的水很可能在噴到塔壁之前 沒有汽化從而使煙氣中的灰塵在塔壁粘結(jié)，所以過低的溫度代表容易結(jié)壁和浪費(fèi)冷卻水。 [0003]目前循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫塔普遍存在塔體結(jié)壁的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了設(shè) 備的安全可靠運(yùn)行，結(jié)壁很難處理需要大量工人在惡劣的石灰環(huán)境中長時(shí)間清理、結(jié)壁一 旦塌落會(huì)阻塞文氏管從而導(dǎo)致循環(huán)流化床的坍塌嚴(yán)重阻礙生產(chǎn)和設(shè)備安全。結(jié)壁問題是循 環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)的有待解決的難點(diǎn)之一，且一直沒有很好的方法解決，只能靠經(jīng)驗(yàn) 豐富的操作工人在生產(chǎn)中隨機(jī)應(yīng)變。
[0004] 目前普遍的冷卻水控制方法是根據(jù)出口溫度做棒棒調(diào)節(jié)或依據(jù)入口溫度和目標(biāo) 溫度的溫度差算出應(yīng)祛熱焓調(diào)節(jié)，這兩種控制方法都存在控制效果有較大的超調(diào)的現(xiàn)象， 方法雖然可以滿足生產(chǎn)的要求但是超調(diào)的負(fù)面影響導(dǎo)致了不同程度的結(jié)壁現(xiàn)象。
[0005] 塔體的入口溫度測量安裝位置和出口溫度測量安裝位置在空間上相隔一個(gè)塔體 這是工藝上的客觀因素，溫度的測量有嚴(yán)重的滯后性這是技術(shù)上的客觀因素。
[0006] 本發(fā)明之前的控制方法主要有2種：
[0007] (1)根據(jù)出口溫度做棒棒調(diào)節(jié)，即如果出口溫度高了則減少冷卻水流量，反之增 加；
[0008] (2)依據(jù)入口溫度和目標(biāo)溫度的溫度差算出應(yīng)祛熱洽，再用出口溫度作為反饋輔 以PID調(diào)節(jié)修正應(yīng)祛熱焓進(jìn)而計(jì)算出冷卻水流量。
[0009] 2種方法在實(shí)際應(yīng)用中均有局限性：如果僅根據(jù)出口溫度做棒棒調(diào)節(jié)，由于溫度 測量的滯后性使得噴出水流量根本跟不上煙氣流量和溫度的變化；如果依據(jù)入口溫度和目 標(biāo)溫度的溫度差算出應(yīng)祛焓來調(diào)節(jié)水量則變化劇烈的塔體入口煙氣的流量和溫度勢必造 成瞬時(shí)應(yīng)祛熱焓計(jì)算值的劇烈變化從而使調(diào)節(jié)閥頻繁動(dòng)作、瞬時(shí)性溫度超調(diào)，而超調(diào)則導(dǎo) 致多余的冷卻水噴到塔壁上使煙氣中灰塵在塔壁粘結(jié)，久而久之造成塔體結(jié)壁。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種溫度控制效果精確、溫度變化平穩(wěn)、杜絕冷卻水流 量驟變導(dǎo)致筒體結(jié)垢的基于時(shí)間窗焓值積分的煙氣冷卻控制方法基于時(shí)間窗焓值積分的 煙氣冷卻控制方法及系統(tǒng)。
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明基于時(shí)間窗焓值積分的煙氣冷卻控制方法，包括
[0012] 獲取煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)口處煙氣流量，計(jì)算煙氣應(yīng)祛焓的積分值，把積分值除以時(shí) 間窗長度，建立時(shí)間窗內(nèi)單位時(shí)間應(yīng)祛焓值與冷卻水流量之間的靜態(tài)函數(shù)關(guān)系模型，根據(jù) 煙氣需要祛焓的積分控制冷卻水的流量。
[0013] 具體地，煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)口處煙氣流量的獲取具體包括測量煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)口處 煙氣流量值并對所述煙氣流量值進(jìn)行濾波處理，其中濾波處理的煙氣流量的差分公式為：
[0015] 式中：
[0016] a:表示用于調(diào)整濾波效果的參數(shù)；
[0017] v。(η):表示進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)的煙氣流量測量值，單位為m3/s ;
[0018] v。'（η):表示經(jīng)過濾波處理的煙氣流量測量值，單位為m3/s ;
[0019] Ts:表示采樣周期，單位為s。
[0020] 具體地，煙氣應(yīng)祛焓的積分的具體計(jì)算公式為：
[0022] 式中：
[0023] Q(n):表示時(shí)間窗內(nèi)應(yīng)祛焓積分值，單位為kj/s ;
[0024] 表示氣體的平均摩爾定壓比熱，單位為kj/kmol · °C ;
[0025] T(η):表示進(jìn)入塔體的的煙氣溫度測量值，單位為°C ;
[0026] TO:表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度，單位為°C ;
[0027] Ts:表示采樣周期，單位為s ;
[0028] 1:時(shí)間窗長度。
[0029] 具體地，所述的根據(jù)煙氣需要祛焓的積分控制冷卻水的流量具體包括：
[0030] 建立時(shí)間窗內(nèi)單位時(shí)間應(yīng)祛焓值與冷卻水流量之間的靜態(tài)函數(shù)關(guān)系模型；
[0031] 根據(jù)進(jìn)出口溫度差通過調(diào)整參數(shù)歸一化PID模塊校正所述靜態(tài)函數(shù)關(guān)系模型得 到冷卻水的指令流量，其中，
[0032] 所述的冷卻水的指令流量具體公式為：
[0033] 對冷卻水流量的具體計(jì)算公式為：
[0036] 式中：
[0037] Gw (η):表示靜態(tài)指令流量，單位為m3/s ;
[0038] Q(n):表示時(shí)間窗內(nèi)應(yīng)祛焓積分值，單位為kj/s ;
[0039] TO:表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度，單位為°C ;
[0040] Cw:水的質(zhì)量比熱，為 4. 19 (kj/kg · °C );
[0041] r:在T0°C時(shí)水的汽化潛熱，單位為kj/kg · °C ;
[0042] Tw (η):表示冷卻水溫度，單位為°C ;
[0043] 1:表不時(shí)間窗長度；
[0044] f (η):表示調(diào)整參數(shù)歸一化PID模塊計(jì)算的矯正系數(shù)；
[0045] FsV (η):表示自適應(yīng)指令流量，單位為m3/s。
[0046] 進(jìn)一步地，所述的調(diào)整參數(shù)歸一化PID模塊計(jì)算的矯正系數(shù)f (η)的計(jì)算方法包 括：
[0047] PID控制公式為
[0052] 其中，
[0053] Kp:比例系數(shù)；
[0054] T1:積分時(shí)間常數(shù)；
[0055] Td:微分時(shí)間常數(shù)；
[0056] Ts:采樣周期；
[0057] e (η):反饋值同目標(biāo)值的偏差；
[0058] f'（η):表示PID模塊計(jì)算的矯正系數(shù)；
[0059] f (η):表示調(diào)整參數(shù)歸一化PID模塊計(jì)算的矯正系數(shù)。
[0060] yy表示當(dāng)f "（η)彡e :時(shí)f "（η)的預(yù)設(shè)值；
[0061] yh:表示當(dāng)f"（η)彡e挪f"（η)的預(yù)設(shè)值。
[0062] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于時(shí)間窗焓值積分的煙氣冷卻控制系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括
[0063] 介質(zhì)流量濾波模塊，用于測量煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)口處煙氣流量值并對所述煙氣流量 值進(jìn)行濾波處理，其中濾波處理的差分公式具體為：
[0065] 式中：
[0066] a:用于調(diào)整濾波效果的參數(shù)；
[0067] v。(η):進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)的煙氣流量測量值，單位為m3/s ;
[0068] v。'（η):表示經(jīng)過濾波處理的煙氣流量測量值，單位為m3/s ;
[0069] Ts:表示采樣周期，單位為s ;
[0070] 時(shí)間窗應(yīng)祛焓值積分計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述煙氣流量值計(jì)算煙氣降溫時(shí)間窗 內(nèi)，煙氣需要祛焓的積分，其中，煙氣需要祛焓的積分的具體計(jì)算公式為：
[0072] 式中：
[0073] Q(n):表示時(shí)間窗內(nèi)應(yīng)祛焓積分值，單位為kj/s ;
[0074] :表示氣體的平均摩爾定壓比熱，單位為kj/kmol · °C ;
[0075] T(η):表示進(jìn)入塔體的的煙氣溫度測量值，單位為°C ;
[0076] TO:表示預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度，單位為°C ;
[0077] Ts:表示采樣周期，單位為s ;
[0078] 1:時(shí)間窗長度；
[0079] 計(jì)算有效冷卻水流量模塊，用于根據(jù)煙氣需要祛焓的積分控制冷卻水的流量，其 中，
[0080] 對冷卻水流量的具體計(jì)算公式為：
[0083] 式中：