CN109896566B - 一种沼液浓缩系统及其成本优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沼液浓缩系统及其成本优化控制方法，在获得目标浓缩效率的同时，能最大程度降低系统能耗。本发明的成本优化控制方法是在逆流传质传热过程期间，通过实时检测蒸发塔中沼液及空气进出口温度、湿度、流量值，根据气液两相传热传质原理，分别计算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡及系统总换热平衡，计算出最佳的成本调节系数CAC，根据成本调节系数对蒸发塔空气进口流量、预热器蒸汽进口流量进行实时反馈控制，从而保证获得目标浓缩效率的同时，有效降低浓缩能耗成本。利用成本优化控制器同步计算最新成本调节系数CAC，对蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量进行实时调节，在维持特定浓缩效率的同时使系统成本最低。
Description
技术领域
本发明属于农业领域沼液处理与工业自动化技术的交叉领域，具体涉及一种沼液浓缩系统及其成本优化控制方法。
背景技术
随着人口的增加和生态农业的发展，人民对食品的需求日益增大，养殖业产生的副产品沼液的处理逐渐成为一个受到关注的问题。沼液由动物粪便发酵而成，浓缩后得到的沼肥，有促进作物生长和控制病害发生的双重作用。
由于沼液的浓度较低，不方便运输，且运输成本较高，现有技术采用膜分离或蒸发浓缩的方式对沼液进行处理。
膜分离是以选择性透过膜为分离介质，由于膜壁带有微孔，沼液在一定压力下通过膜的一侧，清水及小分子溶质透过膜壁为透过液，同时截留较大分子溶质，从而达到沼液内清水与浓液分离及营养成分浓缩的目的。膜的孔径为微米级，依据孔径的不同(或称为截留分子量)，由大到小一般有：微滤(Microfiltration，简称MF)、超滤(Ultra-filtration，简称UF)、纳滤(Nano-filtration，简称NF)、反渗透(Reverse Osmosis简称RO)，与反渗透同精度还有正渗透(Forward Osmosis，简称FO)。膜在运行过程中流体会在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，造成膜通量与分离特性的不可逆变化，这样对沼液膜浓缩的效果与处理流量有很大的限制。如何控制膜污染，防止频繁的清洗与更换膜，使膜能够持续的运行成为膜分离的技术问题。
沼液蒸发浓缩过程是沼液不断的从热源吸热，使沼液中的水分气化成蒸汽，从而使沼液实现浓缩。沼液蒸发浓缩系统包括沼液循环罐、蒸发塔、预热器及回热器，沼液蒸发浓缩系统运行时，沼液循环罐中沼液先进入回热器中回热，在进入预热器中预热，热源蒸汽由预热器的蒸汽入口进入预热器内中预热沼液，然后和沼液一起进入蒸发塔中，空气由蒸发塔底部的空气入口进入蒸发塔内，在蒸发塔内沼液实现浓缩，浓缩后的沼液再回至循环罐中，蒸发塔中的蒸汽排入回热器中加热沼液，使蒸汽余热充分利用。由于现有技术中，蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量是始终不变的，当一段时间系统稳定运行后，就不需要这么高的空气进气量和蒸汽进气量，始终不变的空气进气量和蒸汽进气量会导致导致系统生产能耗高、运行成本增加。
发明内容
本发明给出了一种沼液浓缩系统及其成本优化控制方法，目的是在沼液与空气的逆流传质传热过程中，通过对空气、蒸汽与沼液的热量衡算，实时调节蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量，实现目标浓缩效率下的成本优化，确保能耗最低。
本发明的沼液浓缩系统采用如下技术方案：一种沼液浓缩系统，其包括晶浆罐、沼液循环罐、回热器、预热器及蒸发塔，循环罐通过沼液管道与回热器的沼液进口连接，回热器的沼液出口通过沼液管道通入预热器的沼液进口内，热源蒸汽由预热器的蒸汽入口进入预热器内中预热沼液，预热器的出口通过管道与蒸发塔的喷淋器连接，蒸发塔底部的沼液出口通过沼液管道通入循环罐内，蒸发塔顶部和回热器之间连接有蒸汽回热管道，循环罐与回热器之间的沼液管道、蒸发塔与循环罐之间的沼液管道上分别设有第一沼液泵、第二沼液泵，其特征在于：所述沼液浓缩系统还包括成本优化控制器和与成本优化控制器连接的空气流量控制回路和蒸汽流量及温度控制回路，空气流量控制回路设置在蒸发塔的空气入口处，空气流量控制回路上设有空气流量变送器和空气流量控制器，蒸汽流量及温度控制回路设置在预热器蒸汽入口处，蒸汽流量及温度控制回路上设有蒸汽流量变送器、温度控制器和温度变送器。
蒸发塔外设有蒸发塔液位控制回路，蒸发塔液位控制回路包括连接在第二沼液泵上的蒸发塔液位控制器和蒸发塔液位变送器，回热器外设有回热器液位控制回路，回热器液位控制回路包括连接在第二沼液泵上的回热器液位控制器和回热器液位变送器。
所述沼液循环罐和回热器之间的沼液管道上连接有废液管道，废液管道上连接有废液储罐，废液管道上设有沼液排出阀，沼液循环罐和回热器之间的沼液管道上设有沼液循环阀。
所述循环罐和第二输送泵之间连接有循环切换回路，沼液排出阀和沼液循环阀上均通过电路连接到循环切换回路上。
所述循环罐和晶浆罐之间的管路上设有浓缩停止液位控制器，循环罐上设有液位报警器。
所述晶浆罐中设有浓度检测仪器和液位报警自动控制器。
所述回热器包括串联在一起的一级回热器和二级回热器，一级回热器和二级回热器之间具有第三输送泵。
本发明的沼液浓缩系统的成本优化控制方法采用如下技术方案：一种沼液浓缩系统成本优化控制方法，其包括以下步骤：
(1)由系统单次沼液处理量确定初始蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量；
(2)实时检测蒸发塔中沼液及空气进出口温度、湿度、流量值，根据气液两相传热传质原理，分别计算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡及系统总换热平衡，从而计算出系统成本调节系数CAC，具体计算过程如下：
以下式中：cpl是沼液定压比热，ma是空气流量，ml是沼液流量，mi是空气流量，Tli是入口沼液温度，Tlo是出口沼液温度，iai是入口空气热焓，iao是出口空气热焓，isi是入口蒸汽热焓，iso是出口蒸汽热焓，ε为换热系数；
i由温度、湿度决定，ε通过塔器物理参数计算，r、h、e分别表示回热器、预热器、蒸发塔内气液相参数；
回热器出口沼液温度、流量等于预热器入口沼液温度、流量，预热器出口沼液温度、流量等于蒸发塔入口沼液温度、流量；
回热器中沼液吸收热量等于湿空气热量与回热器换热系数之积：
回热器中：mlrcplr(Tlor-Tlir)＝εrmar(iaor-iair) (1)
预热器中沼液吸收热量等于蒸汽热量与预热器换热系数之积：
预热器中：mlhcplh(Tloh-Tlih)＝εhmsh(isoh-isih) (2)
蒸发塔中空气吸收热量等于沼液热量与蒸发塔换热系数之积：
蒸发塔中：εecple(mloeTloe-mlieTlie)＝mae(iaoe-iaie) (3)
其中湿空气热焓：i＝(1.01t+1.84d)+2500d (4)
式中：t-空气温度℃
d-空气的含湿量kg/kg干空气
1.01-干空气的平均定压比热kj/(kg.K)
1.84-水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)
2500-0℃时水的汽化潜热kj/kg
蒸发塔中沼液热量：Qw＝cple(mloeTloe-mlieTlie) (5)
预热器中蒸汽输入热量：
回热器中湿空气热量：
当Qw＝εhQs+εrQa时，蒸汽的热量被充分利用，系统成本最低；随着沼液的循环浓缩，沼液浓度不断增加，蒸汽热量不能完全利用，存在一个蒸汽调节系数，即系统调节系数CAC，定义为：
即，
(3)根据CAC值计算出系统成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量：
系统成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量：ms(k+1)＝ms(k)*CAC (10)
系统成本最优条件下的蒸发塔入口空气流量：ma(k+1)＝ma(k)*CAC (11)
(4)将预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量的值分别调整为上一步计算出的成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量。
所述沼液浓缩系统中，预热器的蒸汽入口上连接有蒸汽流量控制回路，蒸汽流量及温度控制回路上设有蒸汽流量变送器、温度控制器和温度变送器，蒸发器的空气入口上连接有空气流量控制回路，空气流量控制回路上设有空气流量变送器和空气流量控制器，空气流量控制回路和蒸汽流量及温度控制回路连接在成本优化控制器上，通过成本优化控制器调整蒸发塔空气入口的空气流量和预热器蒸汽进口的蒸汽流量。
蒸汽进口流量控制回路和空气进口流量控制回路采用PID反馈控制模式，通过PID反馈控制模式调整预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量，PID算法：
Un：t时间输出
Un-1：上一次采样时间输出
en：t时间误差(设定值-当前值)
en-1：上一次采样时间误差
Kp：比例系数
Ti：积分时间
Td：微分时间
公式(12)中，括号中第一项是比例项，第二项是积分项，第三项是微分项，比例项是使误差迅速减小，积分项的作用是减小静差和超调，微分项的作用是克服扰动。
本发明的有益效果是：本发明针对沼液蒸发浓缩处理技术，利用气体的载湿能力随温度升高大幅度提高的特点，吸收沼液中的水分，经过多次循环吸收，使沼液浓缩。本发明通过能量衡算的方式，对蒸发塔逆流传质传热过程进行自动控制，维持目标浓缩效率的同时，确保能耗最低。在生产初期通过单次沼液处理量和目标浓缩效率确定初始空气进料量；使用蒸汽锅炉对沼液进行初始加热，达到要求温度后，在蒸发塔中开始空气和沼液的进料；在逆流传质传热过程中，控制器根据传感器实时监测得到的蒸发塔中沼液及空气进出口的温度、湿度、流量值进行实时热量衡算，得到最佳的成本调节系数CAC，以此系数实时调节蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量，确保系统能耗最低。
优选的，本发明使用成本优化智能控制器对蒸发塔单元的入口空气流量和预热器单元的蒸汽入口流量进行控制。针对蒸发塔和回热器设计液位控制；针对沼液进口阀和内部循环阀设计循环切换控制；针对循环罐设计浓缩停止液位控制和液位报警。对浓缩后达到结晶浓度的浓缩液排出收集，浓度不足的溶液进入下一轮循环，在晶浆罐中设置浓度检测仪器和液位报警自动控制。
优选的，PID反馈控制通过测量原件检测被控变量当前值，计算误差使用算法得到输出，控制执行机构输出。PID反馈控制可以使被控变量迅速精确达到设定值，但单一的PID控制无法影响系统的生产成本。
附图说明
图1是本发明沼液浓缩系统的总装图；
图2是成本优化控制器的控制流程图；
图3为本发明沼液浓缩系统的系统控制流程图。
图中，1-蒸发塔，2-预热器，3-循环罐，4-晶浆罐，51-一级回热器，52-二级回热器，6-废液储罐，P1-第一循环泵，P2-第二循环泵，P3-第三循环泵，P4-风机，TC1-温度控制器，TT1-温度变送器，TV1-蒸汽调节阀，FT1-蒸汽流量变送器，FT2-空气流量变送器，FC2-空气流量控制器，LT1-蒸发塔液位变送器，LC1-蒸发塔液位控制器，LT2-回热器液位变送器，LC2-回热器液位控制器，LV1-沼液排出阀，LV2-沼液循环阀，LC3-液位浓缩控制器。
其中，T、P、m、W分别代表测得的温度、压力、流量、湿度值。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明沼液浓缩系统的实施例如图1所示，本实施例的沼液浓缩系统包括晶浆罐4、沼液循环罐3、回热器、预热器2及蒸发塔1，循环罐3通过沼液管道与回热器的沼液进口连接，回热器的沼液出口通过沼液管道通入预热器2的沼液进口内，热源蒸汽由预热器2的蒸汽入口进入预热器2内中预热沼液，预热器2的出口通过管道与蒸发塔1的喷淋器连接，蒸发塔1底部的沼液出口通过沼液管道通入循环罐3内，蒸发塔1顶部和回热器之间连接有蒸汽回热管道，循环罐3与回热器之间的沼液管道、蒸发塔与循环罐之间的沼液管道上分别设有第一沼液泵、第二沼液泵，所述沼液浓缩系统还包括成本优化控制器和与成本优化控制器连接的空气流量控制回路和蒸汽流量及温度控制回路，空气流量控制回路设置在蒸发塔1的空气入口处，空气流量控制回路上设有空气流量变送器FT2和空气流量控制器FC2，蒸汽流量及温度控制回路设置在预热器2蒸汽入口处，蒸汽流量及温度控制回路上设有蒸汽流量变送器FT1、温度控制器TC1和温度变送器TT1。蒸汽流量及温度控制回路可通过改变蒸汽调节阀TV1开度的大小，从而使蒸汽流量改变。
蒸发塔外设有蒸发塔液位控制回路，蒸发塔液位控制回路包括连接在第二沼液泵上的蒸发塔液位控制器LC1和蒸发塔液位变送器LT1，回热器外设有回热器液位控制回路，回热器液位控制回路包括连接在第二沼液泵上的回热器液位控制器LC2和回热器液位变送器LT2。
所述沼液循环罐3和回热器之间的沼液管道上连接有废液管道，废液管道上连接有废液储罐6，废液管道上设有沼液排出阀LV1，沼液循环罐3和回热器之间的沼液管道上设有沼液循环阀LV2。
所述循环罐和第二输送泵之间连接有循环切换回路，沼液排出阀和沼液循环阀上均通过电路连接到循环切换回路上。所述循环罐3和晶浆罐4之间的管路上设有浓缩停止液位控制器LC3，循环罐3上设有液位报警器。所述晶浆罐中设有浓度检测仪器和液位报警自动控制器。所述回热器包括串联在一起的一级回热器51和二级回热器52，一级回热器51和二级回热器52之间具有第三输送泵P3。
本发明沼液浓缩系统成本优化控制方法的具体实施例，其包括以下步骤：
(1)由系统单次沼液处理量确定初始蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量；
(2)实时检测蒸发塔中沼液及空气进出口温度、湿度、流量值，根据气液两相传热传质原理，分别计算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡及系统总换热平衡，从而计算出系统成本调节系数CAC，具体计算过程如下：
以下式中：cpl是沼液定压比热，ma是空气流量，ml是沼液流量，mi是空气流量，Tli是入口沼液温度，Tlo是出口沼液温度，iai是入口空气热焓，iao是出口空气热焓，isi是入口蒸汽热焓，iso是出口蒸汽热焓，ε为换热系数；
i由温度、湿度决定，ε通过塔器物理参数计算，r、h、e分别表示回热器、预热器、蒸发塔内气液相参数；
回热器出口沼液温度、流量等于预热器入口沼液温度、流量，预热器出口沼液温度、流量等于蒸发塔入口沼液温度、流量；
回热器中沼液吸收热量等于湿空气热量与回热器换热系数之积：
回热器中：mlrcplr(Tlor-Tlir)＝εrmar(iaor-iair) (1)
预热器中沼液吸收热量等于蒸汽热量与预热器换热系数之积：
预热器中：mlhcplh(Tloh-Tlih)＝εhmsh(isoh-isih) (2)
蒸发塔中空气吸收热量等于沼液热量与蒸发塔换热系数之积：
蒸发塔中：εecple(mloeTloe-mlieTlie)＝mae(iaoe-iaie) (3)
其中湿空气热焓：i＝(1.01t+1.84d)+2500d (4)
式中：t-空气温度℃
d-空气的含湿量kg/kg干空气
1.01-干空气的平均定压比热kj/(kg.K)
1.84-水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)
2500-0℃时水的汽化潜热kj/kg
蒸发塔中沼液热量：Qw＝cple(mloeTloe-mlieTlie) (5)
预热器中蒸汽输入热量：
回热器中湿空气热量：
当Qw＝εhQs+εrQa时，蒸汽的热量被充分利用，系统成本最低；随着沼液的循环浓缩，沼液浓度不断增加，蒸汽热量不能完全利用，存在一个蒸汽调节系数，即系统调节系数CAC，定义为：
即，
(3)根据CAC值计算出系统成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量：
系统成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量：ms(k+1)＝ms(k)*CAC (10)
系统成本最优条件下的蒸发塔入口空气流量：ma(k+1)＝ma(k)*CAC (11)
(4)将预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量的值分别调整为上一步计算出的成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量。
所述沼液浓缩系统中，预热器的蒸汽入口上连接有蒸汽流量控制回路，蒸汽流量及温度控制回路上设有蒸汽流量变送器、温度控制器和温度变送器，蒸发器的空气入口上连接有空气流量控制回路，空气流量控制回路上设有空气流量变送器和空气流量控制器，空气流量控制回路和蒸汽流量及温度控制回路连接在成本优化控制器上，通过成本优化控制器调整蒸发塔空气入口的空气流量和预热器蒸汽进口的蒸汽流量。
成本优化控制器的控制流程如图2所示。一、利用气体的载湿能力随温度升高大幅度提高的特点，在蒸发塔中通过沼液与空气的逆流传质传热实现沼液中水分的低温蒸发以浓缩沼液，在回热器中使用来自蒸发塔的湿热空气预热沼液以节约蒸汽成本。二、利用成本优化控制实时检测蒸发塔中沼液及空气进出口温度、湿度、流量值，根据气液两相传热传质原理，分别计算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡及系统总换热平衡，以计算成本调节系数CAC。三、根据实时计算得到最佳的成本调节系数CAC对蒸发塔的空气进气量和预热器的蒸汽进气量进行实时反馈控制，从而使得蒸汽的热量被充分利用，并使浓缩过程温度保持稳定；四、随着沼液的浓缩，水分减少，沼液流量减小，成本优化控制器同步计算最新成本调节系数CAC，对蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量进行调节，在维持特定浓缩效率的同时使系统成本最低。
蒸汽进口流量控制回路和空气进口流量控制回路采用PID反馈控制模式，通过PID反馈控制模式调整预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量，PID算法：
Un：t时间输出
Un-1：上一次采样时间输出
en：t时间误差(设定值-当前值)
en-1：上一次采样时间误差
Kp：比例系数
Ti：积分时间
Td：微分时间
公式(12)中，括号中第一项是比例项，第二项是积分项，第三项是微分项，比例项是使误差迅速减小，积分项的作用是减小静差和超调，微分项的作用是克服扰动。
本发明的一个具体案例：沼液浓缩系统成本优化控制方法在低温高效蒸发沼液浓缩自动控制系统中的应用。
沼液浓缩系统如图1所示，蒸发塔、回热器、预热器、晶浆罐是整个系统的主要组成部分，目标浓缩效率为蒸发水190kg/h。
在逆流传质传热的整个过程中，控制器根据空气和沼液在蒸发塔出入口实时监测得到的温度、流量、湿度，实时衡算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡和总体换热平衡，得到最佳的成本调节系数CAC，以CAC调节蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量。
沼液浓缩自动控制流程如图3所示，系统以沼液浓缩装置为被控对象，成本优化智能控制器的子模块包括现场数据采集仪表、西门子S7-200 SMART PLC CPU和IO模块、日本横河电动调节阀。使用西门子S7-200 SMART PLC的IO模块对现场过程数据进行采集和汇总，在PLC中编程实现成本优化控制方法的调节系数模型，以模型输出量CAC更新蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量的设定值，调节电动调节阀开度，完成成本优化智能控制器的控制。
沼液浓缩系统运行过程：预热器通过管道与蒸汽锅炉连接，通过初始温度为170℃左右的蒸汽将沼液加热到95℃，随后使用输送泵输入蒸发塔内。
在管道风机作用下空气通过气体进口管进入蒸发塔的底部，空气温度为25℃，空气含湿量为65％，压力为1.35Mpa。
初始沼液和空气的进气比设为0.23，使预热器蒸汽初始进口流量为2000kg/h。
此时换蒸发塔入口空气流量为3500kg/h，压力为1.43MPa，温度为47.36℃。
第一、第三输送泵初始频率都为20Hz，之后随气液比变化在20-32Hz范围内跟踪变化。
在上位机界面上可以观察，当蒸发塔入口沼液流量为563.84kg/h，蒸发塔出口沼液流量为547.53kg/h，蒸发塔入口沼液温度为87.01℃，蒸发塔出口沼液温度为65.15℃，预热器入口沼液流量为585.91kg/h，预热器入口沼液温度为25.38℃，预热器出口沼液温度为87.01℃，回热器入口沼液流量为528.31kg/h，回热器入口沼液温度为53.62℃，回热器出口温度为66.73℃时，代入成本调节系数计算公式
算得CAC为0.398，此时设定流量/原设定流量＝0.398。调整蒸汽进口流量为796kg/h，蒸发塔入口空气流量为1393kg/h。
当蒸发塔入口沼液流量为522.97kg/h时，蒸发塔入口空气流量为4000kg/h，蒸发塔入口沼液温度为95℃，实际蒸发量为300kg/h，计算得到的CAC为0.364。调整蒸汽进口流量为728kg/h,蒸发塔入口空气流量为1456kg/h。
当蒸发塔入口沼液流量为502.53kg/h时，蒸发塔入口空气流量为3556.93kg/h，蒸发塔入口沼液温度为83.59℃，实际蒸发量为201.22kg/h，计算得到的CAC为0.346。调整蒸汽进口流量为692kg/h,蒸发塔入口空气流量为1230.70kg/h。
当蒸发塔入口沼液流量为500.51kg/h时，蒸发塔入口空气流量为2327.75kg/h，蒸发塔入口沼液温度为74.26℃，实际蒸发量为117.31kg/h，计算得到的CAC为0.342。调整蒸汽进口流量为684kg/h,蒸发塔入口空气流量为796.09kg/h。
当蒸发塔入口沼液流量为500.07kg/h时，蒸发塔入口空气流量为3447.82kg/h，蒸发塔入口沼液温度为81.03℃，实际蒸发量为181.87kg/h，计算得到的CAC为0.338。调整蒸汽进口流量为676kg/h,蒸发塔入口空气流量为1165.36kg/h。最终浓缩效率为198.57kg/h，超过目标浓缩效率。使用成本优化方法中CAC调整后总蒸汽消耗量为7576.74kg时，远低于传统PID调节蒸汽进气量时的12352.5kg/h，节约蒸汽成本41％。
Claims (10)
1.一种沼液浓缩系统，其包括晶浆罐、沼液循环罐、回热器、预热器及蒸发塔，循环罐通过沼液管道与回热器的沼液进口连接，回热器的沼液出口通过沼液管道通入预热器的沼液进口内，热源蒸汽由预热器的蒸汽入口进入预热器内中预热沼液，预热器的出口通过管道与蒸发塔的喷淋器连接，蒸发塔底部的沼液出口通过沼液管道通入循环罐内，蒸发塔顶部和回热器之间连接有蒸汽回热管道，循环罐与回热器之间的沼液管道、蒸发塔与循环罐之间的沼液管道上分别设有第一沼液泵、第二沼液泵，其特征在于：所述沼液浓缩系统还包括成本优化控制器和与成本优化控制器连接的空气流量控制回路和蒸汽流量及温度控制回路，空气流量控制回路设置在蒸发塔的空气入口处，空气流量控制回路上设有空气流量变送器和空气流量控制器，蒸汽流量及温度控制回路设置在预热器蒸汽入口处，蒸汽流量及温度控制回路上设有蒸汽流量变送器、温度控制器和温度变送器，利用成本优化控制实时检测蒸发塔中沼液及空气进出口温度、湿度、流量值，根据气液两相传热传质原理，分别计算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡及系统总换热平衡，以计算成本调节系数CAC；根据实时计算得到最佳的成本调节系数CAC对蒸发塔的空气进气量和预热器的蒸汽进气量进行实时反馈控制，从而使得蒸汽的热量被充分利用，并使浓缩过程温度保持稳定；随着沼液的浓缩，水分减少，沼液流量减小，成本优化控制器同步计算最新成本调节系数CAC，对蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量进行调节，在维持特定浓缩效率的同时使系统成本最低。
2.根据权利要求1所述的沼液浓缩系统，其特征在于：蒸发塔外设有蒸发塔液位控制回路，蒸发塔液位控制回路包括连接在第二沼液泵上的蒸发塔液位控制器和蒸发塔液位变送器，回热器外设有回热器液位控制回路，回热器液位控制回路包括连接在第二沼液泵上的回热器液位控制器和回热器液位变送器。
3.根据权利要求1所述的沼液浓缩系统，其特征在于：所述沼液循环罐和回热器之间的沼液管道上连接有废液管道，废液管道上连接有废液储罐，废液管道上设有沼液排出阀，沼液循环罐和回热器之间的沼液管道上设有沼液循环阀。
4.根据权利要求3所述的沼液浓缩系统，其特征在于：所述循环罐和第二输送泵之间连接有循环切换回路，沼液排出阀和沼液循环阀上均通过电路连接到循环切换回路上。
5.根据权利要求1所述的沼液浓缩系统，其特征在于：所述循环罐和晶浆罐之间的管路上设有浓缩停止液位控制器，循环罐上设有液位报警器。
6.根据权利要求1所述的沼液浓缩系统，其特征在于：所述晶浆罐中设有浓度检测仪器和液位报警自动控制器。
7.根据权利要求1所述的沼液浓缩系统，其特征在于：所述回热器包括串联在一起的一级回热器和二级回热器，一级回热器和二级回热器之间具有第三输送泵。
8.权利要求1至7中任意一项的沼液浓缩系统成本优化控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)由系统单次沼液处理量确定初始蒸发塔空气进气量和预热器蒸汽进气量；
(2)实时检测蒸发塔中沼液及空气进出口温度、湿度、流量值，根据气液两相传热传质原理，分别计算蒸发塔、回热器、预热器中的能量平衡及系统总换热平衡，从而计算出系统成本调节系数CAC，具体计算过程如下：
以下式中：cpl是沼液定压比热，ma是空气流量，ml是沼液流量，mi是空气流量，Tli是入口沼液温度，Tlo是出口沼液温度，iai是入口空气热焓，iao是出口空气热焓，isi是入口蒸汽热焓，iso是出口蒸汽热焓，ε为换热系数；
i由温度、湿度决定，ε通过塔器物理参数计算，r、h、e分别表示回热器、预热器、蒸发塔内气液相参数；
回热器出口沼液温度、流量等于预热器入口沼液温度、流量，预热器出口沼液温度、流量等于蒸发塔入口沼液温度、流量；
回热器中沼液吸收热量等于湿空气热量与回热器换热系数之积：
回热器中：mlrcplr(Tlor-Tlir)＝εrmar(iaor-iair) (1)
预热器中沼液吸收热量等于蒸汽热量与预热器换热系数之积：
预热器中：mlhcplh(Tloh-Tlih)＝εhmsh(isoh-isih) (2)
蒸发塔中空气吸收热量等于沼液热量与蒸发塔换热系数之积：
蒸发塔中：εecple(mloeTloe-mlieTlie)＝mae(iaoe-iaie) (3)
其中湿空气热焓：i＝(1.01t+1.84d)+2500d (4)
式中：t-空气温度℃
d-空气的含湿量kg/kg干空气
1.01-干空气的平均定压比热kj/(kg.K)
1.84-水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)
2500-0℃时水的汽化潜热kj/kg
蒸发塔中沼液热量：Qw＝cple(mloeTloe-mlieTlie) (5)
预热器中蒸汽输入热量：
回热器中湿空气热量：
当Qw＝εhQs+εrQa时，蒸汽的热量被充分利用，系统成本最低；随着沼液的循环浓缩，沼液浓度不断增加，蒸汽热量不能完全利用，存在一个蒸汽调节系数，即系统调节系数CAC，定义为：
即，
(3)根据CAC值计算出系统成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量：
系统成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量：ms(k+1)＝ms(k)*CAC (10)
系统成本最优条件下的蒸发塔入口空气流量：ma(k+1)＝ma(k)*CAC (11)
(4)将预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量的值分别调整为上一步计算出的成本最优条件下的预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量。
9.根据权利要求8所述的沼液浓缩系统成本优化控制方法，其特征在于：所述沼液浓缩系统中，预热器的蒸汽入口上连接有蒸汽流量控制回路，蒸汽流量及温度控制回路上设有蒸汽流量变送器、温度控制器和温度变送器，蒸发器的空气入口上连接有空气流量控制回路，空气流量控制回路上设有空气流量变送器和空气流量控制器，空气流量控制回路和蒸汽流量及温度控制回路连接在成本优化控制器上，通过成本优化控制器调整蒸发塔空气入口的空气流量和预热器蒸汽进口的蒸汽流量。
10.根据权利要求9所述的沼液浓缩系统成本优化控制方法，其特征在于：蒸汽进口流量控制回路和空气进口流量控制回路采用PID反馈控制模式，通过PID反馈控制模式调整预热器蒸汽进口流量和蒸发塔入口空气流量，PID算法：
Un：t时间输出
Un-1：上一次采样时间输出
en：t时间误差(设定值-当前值)
en-1：上一次采样时间误差
Kp：比例系数
Ti：积分时间
Td：微分时间
公式(12)中，括号中第一项是比例项，第二项是积分项，第三项是微分项，比例项是使误差迅速减小，积分项的作用是减小静差和超调，微分项的作用是克服扰动。
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