CN111889257B

CN111889257B - 喷嘴雾滴粒径控制方法及装置

Info

Publication number: CN111889257B
Application number: CN202010608077.2A
Authority: CN
Inventors: 熊雯; 蔡海斌; 陈一峰; 胡茂林; 张俊; 夏军; 赵雪松; 邱碧涛; 彭志华; 徐希义
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2040-06-29
Also published as: CN111889257A

Abstract

本发明涉及工业除尘技术领域，尤其涉及喷嘴雾滴粒径控制方法及装置，所述方法包括：获取粉尘的粒径、粉尘所处环境的空气黏度和板带的速度；基于粉尘的粒径、空气黏度和板带的速度，确定粉尘的空气阻力，并根据空气阻力确定粉尘的运动时间；确定雾滴的完全蒸发时间；判断完全蒸发时间与运动时间的差值是否小于或等于系统误差；若差值大于系统误差，则通过调整喷嘴的水压对雾滴的粒径进行调整，直至差值小于或等于系统误差。本发明提高了除尘效率和除尘效果。

Description

喷嘴雾滴粒径控制方法及装置

技术领域

本发明涉及工业除尘技术领域，尤其涉及喷嘴雾滴粒径控制方法及装置。

背景技术

目前，比较成熟的除尘方法可以分为干式电除尘和湿式除尘这两类。由于干式电除尘需要利用高压直流电供应机组和灰尘振打装置等除尘设备，这些除尘设备前期投入和后期运行产生的费用较高，并且，这些除尘设备对现场的安装条件也有较高的要求。所以，针对尘粒粒径在

范围内的粉尘，首选湿式除尘。

湿式除尘的喷嘴种类繁多，包括洒水压尘喷嘴、扇形面喷嘴、雾化喷嘴和气液两项喷嘴等等。雾化喷嘴由于其在除尘上具有一些优势，如可以把雾滴粒径减小，使之与粉尘颗粒的粒径相匹配，从而较好的对粉尘扩散的范围进行包裹，因此，湿式除尘通常采用雾化喷嘴。现有技术在利用雾化喷嘴除尘时存在除尘效率低的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的喷嘴雾滴粒径控制方法及装置。

依据本发明的第一个方面，本发明提供一种喷嘴雾滴粒径控制方法，包括：

获取粉尘的粒径、所述粉尘所处环境的空气黏度和板带的速度；

基于所述粉尘的粒径、所述空气黏度和所述板带的速度，确定所述粉尘的空气阻力，并根据所述空气阻力确定所述粉尘的运动时间；

确定雾滴的完全蒸发时间；

判断所述完全蒸发时间与所述运动时间的差值是否小于或等于系统误差；

若所述差值大于所述系统误差，则通过调整所述喷嘴的水压对所述雾滴的粒径进行调整，直至所述差值小于或等于所述系统误差。

优选的，所述基于所述粉尘的粒径、所述空气黏度和所述板带的速度，确定所述粉尘的空气阻力，包括以下公式：

其中，F_D为所述空气阻力，μ为所述空气黏度，R为所述粉尘的粒径，v为所述板带的速度。

优选的，所述根据所述空气阻力确定所述粉尘的运动时间，包括以下公式：

其中，t为所述运动时间，a为所述粉尘的加速度，

，F_D为所述空气阻力，m为所述粉尘的质量，L为轧辊与所述板带的接触点在水平方向上与所述喷嘴的安装位置的距离，H为所述喷嘴的安装位置与轧制中心线在竖直方向上的距离。

优选的，所述确定雾滴的完全蒸发时间，包括：

其中，τ为所述完全蒸发时间，L_w为水的汽化潜热，

为所述雾滴的密度，T_g为环境温度，T_p为所述雾滴的温度，r为所述雾滴的粒径，h为所述雾滴与气流的传热系数。

优选的，所述通过调整所述喷嘴的水压对所述雾滴的粒径进行调整，包括：

其中，r为所述雾滴的粒径，k₁为比例系数，p为所述水压，d为所述喷嘴的口径。

依据本发明的第二个方面，本发明提供一种喷嘴雾滴粒径控制系统，包括：

粉尘粒径检测单元，用于获取粉尘的粒径；

空气黏度检测单元，用于获取所述粉尘所处环境的空气黏度；

板带速度检测单元，用于获取板带的速度；

粉尘运动计算单元，用于基于所述粉尘的粒径、所述空气黏度和所述板带的速度，确定所述粉尘的空气阻力，并根据所述空气阻力确定所述粉尘的运动时间；

雾滴蒸发汽化计算单元，用于确定雾滴的完全蒸发时间；

中央控制逻辑单元，用于判断所述完全蒸发时间与所述运动时间的差值是否小于或等于系统误差；

电机控制单元，用于若所述差值大于所述系统误差，则通过调整所述喷嘴的水压对所述雾滴的粒径进行调整，直至所述差值小于或等于所述系统误差。

优选的，所述粉尘运动计算单元，包括：

空气阻力计算子单元，用于通过以下公式确定所述粉尘的空气阻力：

优选的，所述粉尘运动计算单元，包括：

运动时间计算子单元，用于通过以下公式确定所述运动时间：

其中，t为所述运动时间，a为所述粉尘的加速度，

依据本发明的第三个方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的方法步骤。

依据本发明的第四个方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述第一个方面所述的方法步骤。

本发明提供一种喷嘴雾滴粒径控制方法，首先，获取粉尘的粒径、所述粉尘所处环境的空气黏度和板带的速度。接着，基于所述粉尘的粒径、所述空气黏度和所述板带的速度，确定所述粉尘的空气阻力，并根据所述空气阻力确定所述粉尘的运动时间。然后，确定雾滴的完全蒸发时间。接着，判断所述完全蒸发时间与所述运动时间的差值是否小于或等于系统误差。若所述差值大于所述系统误差，则通过调整所述喷嘴的水压对所述雾滴的粒径进行调整，直至所述差值小于或等于所述系统误差。本发明通过将雾滴的完全蒸发时间与粉尘的运动时间进行比较，以对雾滴的粒径进行调整，最终调整至完全蒸发时间与运动时间的差值小于或等于系统误差为止，使得雾滴的粒径能够充分对粉尘进行包覆，以达到除尘的效果，提高了除尘效率和除尘效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例中喷嘴雾滴粒径控制方法的流程图。

图2示出了本发明实施例中喷嘴与粉尘之间位置关系的示意图。

图3示出了本发明实施例中喷嘴雾滴粒径控制系统的结构示意图。

图4示出了本发明实施例中计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明第一实施例提供一种喷嘴雾滴粒径控制方法，用于通过喷嘴去除板带周围的粉尘。如图1所示，包括：

步骤101：获取粉尘的粒径、所述粉尘所处环境的空气黏度和板带的速度。

步骤102：基于所述粉尘的粒径、所述空气黏度和所述板带的速度，确定所述粉尘的空气阻力，并根据所述空气阻力确定所述粉尘的运动时间。

步骤103：确定雾滴完全蒸发时间。

步骤104：判断所述雾滴完全蒸发时间与所述运动时间的差值是否大于系统误差。

步骤105：若所述差值大于所述系统误差，则通过调整水压对所述雾滴粒径进行调整，直至所述雾滴完全蒸发时间和所述运动时间之间的差值小于或等于系统误差。

对于步骤101而言，利用粉尘粒径检测单元获取粉尘的粒径，利用空气黏度检测单元获取粉尘所处环境的空气黏度，利用板带速度检测单元获取板带的速度。

在获取到粉尘的粒径、空气黏度和板带的速度之后，利用粉尘运动计算单元通过以下公式一计算粉尘的空气阻力：

公式一

其中，F_D为空气阻力，μ为空气黏度，R为粉尘的粒径，v为板带的速度。

进一步，利用图2所示的位置关系，可以得到以下公式二，同时通过公式二可以计算出粉尘的运动时间：

公式二

其中，t为运动时间，a为粉尘的加速度，

，F_D为空气阻力，m为粉尘的质量，L为轧辊与板带的接触点在水平方向上与喷嘴的安装位置的距离，H为喷嘴的安装位置与轧制中心线在竖直方向上的距离。

对于步骤103而言，利用雾滴蒸发汽化计算单元通过以下公式三计算雾滴完全蒸发时间：

公式三

其中，τ为雾滴完全蒸发时间，L_w为水的汽化潜热，

为雾滴的密度，T_g为环境温度，T_p为雾滴的温度，r为雾滴粒径，h为雾滴与气流的传热系数。

在获得雾滴的完全蒸发时间和粉尘的运动时间之后，执行步骤104，即判断不等式

是否成立。若完全蒸发时间与运动时间的差值大于系统误差，即上述不等式不成立，则，表明需要对雾滴的粒径进行调整。而调整雾滴的粒径的方法为对喷嘴的水压进行调整，其中，雾滴的粒径与水压具有以下公式四的关系：

公式四

其中，r为雾滴的粒径。k₁为比例系数，恒压下为

。p为水压，d为喷嘴的口径。在本发明中，可以利用电机控制单元控制水泵的转速，以调整喷嘴中液体的水压。

在完全蒸发时间与运动时间的差值大于系统误差的情况下，通过调节水压，直至完全蒸发时间和运动时间之间的差值小于或等于系统误差。在满足完全蒸发时间和运动时间之间的差值小于或等于系统误差的条件下，此时雾滴的粒径能够充分地对粉尘进行清除，除尘效率高、效果好。若完全蒸发时间与运动时间的差值小于或等于系统误差，则保持当前喷嘴的雾滴的粒径不变。

基于同一发明构思，本发明第二实施例还提供一种喷嘴雾滴粒径控制系统，如图3所示，包括：

粉尘粒径检测单元21，用于获取粉尘的粒径；

空气黏度检测单元22，用于获取所述粉尘所处环境的空气黏度；

板带速度检测单元23，用于获取板带的速度；

粉尘运动计算单元24，用于基于所述粉尘的粒径、所述空气黏度和所述板带的速度，确定所述粉尘的空气阻力，并根据所述空气阻力确定所述粉尘的运动时间；

雾滴蒸发汽化计算单元25，用于确定雾滴的完全蒸发时间；

中央控制逻辑单元26，用于判断所述完全蒸发时间与所述运动时间的差值是否小于或等于系统误差；

电机控制单元27，用于若所述差值大于所述系统误差，则通过调整所述喷嘴的水压对所述雾滴的粒径进行调整，直至所述差值小于或等于所述系统误差。

优选的，粉尘运动计算单元24，包括：

优选的，粉尘运动计算单元24，包括：

其中，t为所述运动时间，a为所述粉尘的加速度，

优选的，雾滴蒸发汽化计算单元25，通过以下公式确定雾滴的完全蒸发时间：

其中，τ为所述完全蒸发时间，L_w为水的汽化潜热，

为所述雾滴的密度，T_g为环境温度，T_p为所述雾滴的温度，r为所述雾滴的粒径，h为所述雾滴与气流的传热系数。其中，利用环境温度检测单元获取T_g，通过净环水温度检测单元获取T_p。

优选的，利用雾滴粒径计算单元通过以下公式计算雾滴的粒径：

本发明实施例，通过雾滴蒸发汽化计算单元、粉尘运动计算单元、中央控制逻辑单元、环境温度检测单元、净环水温度检测单元、电机控制单元、雾滴粒径计算单元、粉尘粒径检测单元、空气黏度检测单元、板带速度检测单元，实现喷嘴雾滴粒径智能控制并快速调节。通过粉尘运动计算单元、粉尘粒径检测单元、空气黏度检测单元、板带速度检测单元，实时检测粉尘的粒径、空气黏度、板带的速度，实现粉尘运动路径的动态跟随、快速响应功能。通过雾滴蒸发汽化计算单元、环境温度检测单元、净环水温度检测单元、电机控制单元、雾滴粒径计算单元，实现环境温度、雾滴温度的检测，计算雾滴的粒径及雾滴的完全蒸发时间，并通过电机控制单元，实现对雾滴的粒径的快速调整控制。通过中央逻辑控制单元可以根据设定要求及理想除尘时间逻辑的实现情况，判断是否需要对雾滴的粒径进行调整。

基于同一发明构思，本发明第三实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述第一实施例所述的方法步骤。

基于同一发明构思，本发明第四实施例还提供了一种计算机设备，如图4所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该计算机设备可以为包括手机、平板电脑、PDA（Personal DigitalAssistant，个人数字助理）、POS（Point of Sales，销售终端）、车载电脑等任意终端设备，以计算机设备为手机为例：

图4示出的是与本发明实施例提供的计算机设备相关的部分结构的框图。参考图4，该计算机设备包括：存储器31和处理器32。本领域技术人员可以理解，图4中示出的计算机设备结构并不构成对计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图4对计算机设备的各个构成部件进行具体的介绍：

存储器31可用于存储软件程序以及模块，处理器32通过运行存储在存储器31的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器31可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器31可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器32是计算机设备的控制中心，通过运行或执行存储在存储器31内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器31内的数据，执行各种功能和处理数据。可选的，处理器32可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器32可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。

在本发明实施例中，该计算机设备所包括的处理器32可以具有前述第一实施例中任一方法步骤所对应的功能。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器（DSP）来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序（例如，计算机程序和计算机程序产品）。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。