申请日2011.11.23
公开(公告)日2012.06.27
IPC分类号C02F1/12; C02F1/16; B01D47/06; C02F103/18
摘要
一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，以烟气负荷、废水蒸发前烟气温度与设定温度的偏差、以及废水罐液位为模糊控制输入参数，以废水计量泵启动持续时间和废水计量泵停止时间为控制输出量，建立三输入二输出的模糊控制器，对脱硫废水进行蒸发控制。本发明提供了一种用于脱硫废水蒸发过程的智能控制方法，适用于脱硫废水蒸发工艺的自动控制过程，提高了输入参数的可信度，减少了一靠单一流量偏差调节带来的误动作的可能，增强了控制方法的可靠性。
权利要求书
1.一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，其特征是由控制系统进行自动控制，废水计量泵将废水罐中的脱硫废水通过废水管道输送到雾化喷嘴，锅炉烟气通过烟气通道输送至除尘器，雾化喷嘴向除尘器内喷入脱硫废水，利用锅炉烟气的高温对喷入的脱硫废水进行蒸发处理，对脱硫废水的蒸发控制包括以下步骤：
1)在烟气通道上设置烟气负荷测量装置测量烟气负荷，设置温度传感器测量废水蒸发前、后的烟气温度，两个温度测点设置在空预器与除尘器之间的烟道上，废水蒸发前温度测点位于空预器处，废水蒸发后温度测点位于除尘器入口处;废水罐设置液位测量装置测量废水罐液位，废水管道上设置喷嘴调节阀门控制喷入除尘器的废水量，喷嘴调节阀门至雾化喷嘴的管道对应设置压力测量装置，测量喷嘴母管压力;
2)实时测量废水蒸发前烟气温度，并输入控制系统，在废水计量泵投运的情况下，控制雾化喷嘴的废水喷入量：根据废水蒸发前烟气温度随时间的变化率，当温度大于100℃，温度变化率为正时，增大雾化喷嘴的废水喷入量;当温度低于100℃时，减小雾化喷嘴的废水喷入量;
3)以烟气负荷、废水蒸发前烟气温度与设定温度的偏差和废水罐液位为模糊控制输入参数，以废水计量泵启动持续时间和废水计量泵停止时间为控制输出量，在控制系统中建立三输入二输出的模糊控制器，所述设定温度根据锅炉排烟温度设计值设定;
4)控制系统由建立的三输入二输出的模糊控制器和步骤1)测量的实时数据，控制废水计量泵的运行和停止，对脱硫废水进行蒸发控制。
2.根据权利要求1所述的一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，其特征是控制系统对废水计量泵进行异常状态控制：
1)由温度传感器测量废水蒸发前后的烟气温度，得到废水蒸发后烟气温度相比废水蒸发前烟气温度的温降，通过温降的大小判断废水蒸发过程是否有异常，如有异常则控制系统控制停止废水计量泵的运行;
2)根据实时测量的废水流量和蒸发装置前烟气温度，在控制系统设定废水计量泵运行校正开关量，作为模糊控制器的输出校正，约束废水蒸发处理的运行和停止，所述实时测量的废水流量由废水计量泵的反馈流量信号得到，具体为：
当蒸发装置前烟气温度与设定温度的偏差值超过设定的上限时，判为锅炉烟气温度过高，如果根据模糊控制器的输出，废水计量泵已经停止运行，则输出校正开关量使废水计量泵继续运行，进行蒸发处理，对锅炉烟气进行降温;
当蒸发装置前烟气温度与设定温度的偏差值低于设定的下限时，判为烟气温度偏低，如果根据模糊控制器的输出，废水计量泵还在持续运行，则输出校正开关量使废水计量泵停止运行;
在上下限之间则处于正常范围，根据模糊控制器的输出进行废水蒸发控制。
3.根据权利要求1或2所述的一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，其特征是步骤3)的三输入二输出的模糊控制器的建立为：
31)确定模糊控制器的输入模糊变量和输出模糊变量，以及每个模糊变量的基本论域;其中一个输入参数废水蒸发前烟气温度与设定温度的偏差，其所述设定温度值按照200～300MW锅炉机组在锅炉排烟温度值的基础上减去10℃，600～1000MW锅炉机组在锅炉排烟温度值的基础上减去5℃设定;
32)确定模糊控制器的隶属函数：采用隶属函数也即正态分布函数，对模糊控制器的输入输出变量均采用所述正态分布函数，所述隶属函数中的a和b分别为模糊控制器各输入量的隶属函数期望值及标准方差，根据输入量的控制范围确定，其控制范围为正常运行定值的50%～150%;
33)建立模糊控制器的控制规则：根据废水蒸发处理的控制方法，建立控制规则。
4.根据权利要求1或2所述的一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，其特征是对步骤1)测量的各实时测量参数采用算术平均滤波的方法进行数据处理，其中对废水蒸发装置前烟气温度随时间的变化率，采用取四个测量值的变化率计算：
式中Δxi为测量点在t时刻变化率;i为测量数据采集的次序号;Δt为采集周期，单位为秒。
5.根据权利要求3所述的一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，其特征是对步骤1)测量的各实时测量参数采用算术平均滤波的方法进行数据处理，其中对废水蒸发装置前烟气温度随时间的变化率，采用取四个测量值的变化率计算：
式中Δxi为测量点在t时刻变化率;i为测量数据采集的次序号;Δt为采集周期，单位为秒。
说明书
一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法
技术领域
本发明属于烟气脱硫废水处理过程控制领域，涉及一种用于湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法。
背景技术
湿法烟气脱硫技术是我国目前应用最普遍的一种烟气脱硫技术，采用此项技术脱硫过程中会产生一定量的废水，该废水重金属含量超标，含悬浮物和呈弱酸性，直接排放会对环境造成很大的危害，必须经过处理达标后排放。目前在湿法烟气脱硫废水处理中一种工艺是将脱硫废水引入废水罐，并用废水计量泵将废水罐中的脱硫废水通过管道和喷嘴喷入锅炉尾部与除尘器之间的管道中，利用锅炉烟气的高温将喷入的脱硫废水蒸发为固体颗粒，并被后续的除尘器捕集。在此种工艺中，其传统的控制方法是将脱硫废水通过废水计量泵的连续运行通过PID调节器控制调节阀的开度控制喷入烟道中的废水量。采用此种方法由于废水计量泵的连续运行，仅通过调节阀控制废水量，往往导致废水量超过烟气的蒸发能力，使烟气含湿量增加，造成烟道酸性腐蚀，同时导致后部的除尘器堵塞。
发明内容
本发明要解决的问题是：现有的湿法烟气脱硫技术中，对蒸发处理中废水量的控制与烟气的蒸发能力不适应，造成腐蚀，影响烟气脱硫效果，造成蒸发除尘设备堵塞。
本发明的技术方案为：一种湿法烟气脱硫废水蒸发处理的自动控制方法，由控制系统进行自动控制，废水计量泵将废水罐中的脱硫废水通过废水管道输送到雾化喷嘴，锅炉烟气通过烟气通道输送至除尘器，雾化喷嘴向除尘器内喷入脱硫废水，利用锅炉烟气的高温对喷入的脱硫废水进行蒸发处理，对脱硫废水的蒸发控制包括以下步骤：
1)在烟气通道上设置烟气负荷测量装置测量烟气负荷，设置温度传感器测量废水蒸发前、后的烟气温度，两个温度测点设置在空预器与除尘器之间的烟道上，废水蒸发前温度测点位于空预器处，废水蒸发后温度测点位于除尘器入口处;废水罐设置液位测量装置测量废水罐液位，废水管道上设置喷嘴调节阀门控制喷入除尘器的废水量，喷嘴调节阀门至雾化喷嘴的管道对应设置压力测量装置，测量喷嘴母管压力;
2)实时测量废水蒸发前烟气温度，并输入控制系统，在废水计量泵投运的情况下，控制雾化喷嘴的废水喷入量：根据废水蒸发前烟气温度随时间的变化率，当温度大于100℃，温度变化率为正时，增大雾化喷嘴的废水喷入量;当温度低于100℃时，减小雾化喷嘴的废水喷入量;
3)以烟气负荷、废水蒸发前烟气温度与设定温度的偏差和废水罐液位为模糊控制输入参数，以废水计量泵启动持续时间和废水计量泵停止时间为控制输出量，在控制系统中建立三输入二输出的模糊控制器，所述设定温度根据锅炉排烟温度设计值设定;
4)控制系统由建立的三输入二输出的模糊控制器和步骤1)测量的实时数据，控制废水计量泵的运行和停止，对脱硫废水进行蒸发控制。
进一步的，控制系统对废水计量泵进行异常状态控制：
1)由温度传感器测量废水蒸发前后的烟气温度，得到废水蒸发后烟气温度相比废水蒸发前烟气温度的温降，通过温降的大小判断废水蒸发过程是否有异常，如有异常则控制系统控制停止废水计量泵的运行;
2)根据实时测量的废水流量和蒸发装置前烟气温度，在控制系统设定废水计量泵运行校正开关量，作为模糊控制器的输出校正，约束废水蒸发处理的运行和停止，所述实时测量的废水流量由废水计量泵的反馈流量信号得到，具体为：
当蒸发装置前烟气温度与设定温度的偏差值超过设定的上限时，判为锅炉烟气温度过高，如果根据模糊控制器的输出，废水计量泵已经停止运行，则输出校正开关量使废水计量泵继续运行，进行蒸发处理，对锅炉烟气进行降温;
当蒸发装置前烟气温度与设定温度的偏差值低于设定的下限时，判为烟气温度偏低，如果根据模糊控制器的输出，废水计量泵还在持续运行，则输出校正开关量使废水计量泵停止运行;
在上下限之间则处于正常范围，根据模糊控制器的输出进行废水蒸发控制。
本发明步骤3)的三输入二输出的模糊控制器的建立为：
31)确定模糊控制器的输入模糊变量和输出模糊变量，以及每个模糊变量的基本论域;其中一个输入参数废水蒸发前烟气温度与设定温度的偏差，其所述设定温度值按照200～300MW锅炉机组在锅炉排烟温度值的基础上减去10℃，600～1000MW锅炉机组在锅炉排烟温度值的基础上减去5℃设定;
32)确定模糊控制器的隶属函数：采用隶属函数也即正态分布函数，对模糊控制器的输入输出变量均采用所述正态分布函数，所述隶属函数中的a和b分别为模糊控制器各输入量的隶属函数期望值及标准方差，根据输入量的控制范围确定，其控制范围为正常运行定值的50%～150%;
33)建立模糊控制器的控制规则：根据废水蒸发处理的控制方法，建立控制规则。
进一步的，对步骤1)测量的各实时测量参数采用算术平均滤波的方法进行数据处理，其中对废水蒸发装置前烟气温度随时间的变化率，采用取四个测量值的变化率计算：
式中Δxi为测量点在t时刻变化率;i为测量数据采集的次序号;Δt为采集周期，单位为秒。
为了克服现有脱硫废水蒸发控制系统的固有缺陷，本发明提供了一种用于脱硫废水蒸发过程的智能控制方法，它适用于脱硫废水蒸发工艺的自动控制过程，避免蒸发不完全等问题。
本发明控制方法中投泵的时间长短、停泵的时间长短以及启停泵的时机均由模糊控制策略加以控制，排除了泵连续运行导致的喷入废水过多，蒸发不完全的缺点。控制系统输入参数由单一的废水流量偏差，增加了烟气侧和系统阻力参数，提高了输入参数的可信度，减少了一靠单一流量偏差调节带来的误动作的可能，增强了控制方法的可靠性，能够从根本上克服原有的PID控制策略的不足和连续投泵方式的缺陷。本发明由模糊控制器控制废水蒸发的启动持续时间和停止时间，现有技术则只对废水流量进行控制，本发明间断运行方式取代现有的连续运行方式，能够有效保证烟气中雾化的废水量相对稳定，有利于稳定烟气成分，提高除尘器运行效率，提高电厂脱硫的节能降耗水平，减少废水外排。本发明还进一步有异常状态控制，保证了废水蒸发处理的安全进行。
