CN113215351B - 一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统 - Google Patents
一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113215351B CN113215351B CN202110440750.0A CN202110440750A CN113215351B CN 113215351 B CN113215351 B CN 113215351B CN 202110440750 A CN202110440750 A CN 202110440750A CN 113215351 B CN113215351 B CN 113215351B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- temperature
- cooling tower
- evaporative cooling
- control module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/38—Removal of waste gases or dust
- C21C5/40—Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4646—Cooling arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F25/00—Component parts of trickle coolers
- F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
- F28F25/06—Spray nozzles or spray pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,通过调节蒸发冷却塔中双介质喷雾器的喷水量和喷雾粒径,控制蒸发冷却塔的出口温度达到设定温度,其中,采用串级PID调节,可以同时消除外界干扰对蒸发冷却塔系统和冷却水流量调节阀的影响;利用神经网络自学习能力对水量修正系数进行最优化,解决了常规PID参数固定无法调优的问题;利用模糊控制器并根据出口温度与设定温度之差以及该差值的变化率,对运算水量做出相应的补偿,解决了PID控制器调节滞后的问题;本发明对于双介质喷雾器的喷水量的控制精度很高,使得蒸发冷却塔的出口温度基本保持在设定温度的合理范围内波动,能够适应各种工况,提高了除尘效率和除尘效果。
Description
技术领域
本发明涉及转炉干法除尘技术领域,尤其是一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统。
背景技术
转炉炼钢产生的炉气主要由一氧化碳组成,温度一般在1400℃~1600℃的范围内,经冷却烟道自然冷却过后温度达到800℃~1000℃进入蒸发冷却塔。干法除尘通过气液混合式的双介质喷雾器将水雾与高温烟气接触进行传热传质,使其温度在短时间内迅速降至静电除尘所需温度(200℃左右),同时烟气中30%~50%的粗粉尘颗粒聚集在蒸发冷却塔底部由链式输送机排出。降温后的烟气再经过静电除尘器进行精除尘。
干法除尘的核心是温度的控制,特别是蒸发冷却塔的出口温度的控制,无论在什么工况下,蒸发冷却塔的出口温度都应该在合适的范围内,即应满足静电除尘所需温度(200℃左右),这是保证干法除尘系统正常运行的前提。
工业中,传统的仅通过PID控制器进行温度控制的方式调节蒸发冷却塔的出口温度,往往存在以下不足:1、外界对调节阀开度产生的干扰不能有效解决,导致喷水量过高或过低,影响出口温度;2、不能适应每个工况,在吹炼的开氧阶段,入口温度和烟气流量波动剧烈,再加上PID调节具有一定的滞后性,在吹炼前期喷水量很难达到控制要求,出口温度波动较大。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷,本发明提供一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,控制精度高、适应性强、提高了除尘效率和除尘效果。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案,包括:
一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,通过调节蒸发冷却塔中双介质喷雾器的喷水量,控制蒸发冷却塔的出口温度Tout达到设定温度Tset,温度控制系统包括:
第一温度传感器,用于检测蒸发冷却塔的入口温度Tin,并将入口温度Tin发送至水量运算模块;
第二温度传感器,用于检测蒸发冷却塔的出口温度Tout,并将出口温度Tout分别发送至模糊控制模块和神经网络PID控制模块;
气体流量监测仪,用于测量进入蒸发冷却塔的烟气流量m,并将烟气流量m发送至水量运算模块;
电磁流量计,用于测量双介质喷雾器的输水管路中的实际水流量F′,并将测量到的输水管路中的实际水流量F′发送给水量控制模块;
神经网络PID控制模块根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e,e=Tout-Tset,得到水量修正系数K,并将水量修正系数K发送至水量运算模块;
模糊控制模块根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e,e=Tout-Tset,以及根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec,并通过模糊规则库得到水量增量ΔW,并将水量增量ΔW发送至水量控制模块;
水量运算模块根据水量修正系数K、入口温度Tin、出口温度Tout、设定温度Tset、烟气流量m计算得到运算水量W,并将运算水量W发送至水量控制模块;
水量控制模块根据运算水量W、水量增量ΔW得到蒸发冷却塔中的双介质喷雾器的设定喷水量Fwater,并将设定喷水量Fwater与输水管路中的实际水流量F′进行比较,调节蒸发冷却塔中双介质喷雾器的喷水量。
所述神经网络PID控制模块为基于神经网络的PID控制器,将出口温度Tout与设定温度Tset之差e作为神经网络的输入值,并通过神经网络的权值反馈和输出值反馈,对神经网络的权值和输出值进行更新,神经网络的输出值为PID控制器的调节系数,包括比例系数kp、积分系数ki、微分系数kd,PID控制器根据神经网络所输出的调节系数,得到水量修正系数K,具体如下所示:
K(n)=K(n-1)+kp[e(n)-e(n-1)]+kie(n)+kd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]
其中,n表示第n个时刻,n-1表示第n-1个时刻,n-2表示第n-2个时刻;K(n)表示第n个时刻下即当前时刻下的水量修正系数,当前时刻下的水量修正系数K(n)即为PID控制器输出的水量修正系数K;K(n-1)表示第n-1个时刻下即上一时刻下的水量修正系数;e(n)表示第n个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;e(n-1)表示第n-1个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;e(n-2)表示第n-2个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差。
所述水量运算模块根据水量修正系数K、入口温度Tin、出口温度Tout、设定温度Tset、烟气流量m计算得到运算水量W,计算方式如下所示:
W=K[k1(Tin-Tset)+k2(Tout-Tset)];
其中,k1为入口温度Tin降至设定温度Tset所需的固定水量系数,k1由能量守恒计算得到,k1=c·m/(i1-i2),c为烟气比热容,m为烟气流量,i1为水初始温度下的热含量,i2为水变成水蒸气后的热含量;k2为出口温度Tout与设定温度Tset之的补偿系数。
所述水量控制模块根据运算水量W、水量增量ΔW得到蒸发冷却塔中的双介质喷雾器的设定喷水量Fwater,具体如下所示:
Fwater=W+ΔW,即Fwater=K[k1(Tin-Tset)+k(Tout-Tset)]+ΔW;
水量控制模块将设定喷水量Fwater与输水管路中的实际水流量F′进行比较,调节双介质喷雾器的喷水量,若输水管路中的实际水流量F′小于设定喷水量Fwater,则增大双介质喷雾器的喷水量;若输水管路中的实际水流量F′大于设定喷水量Fwater,则降低双介质喷雾器的喷水量。
双介质喷雾器的输水管路中上设有水流量调节阀,用于控制双介质喷雾器的输水管路中的水流量大小,即控制双介质喷雾器的喷水量;
水流量调节阀与水量控制模块相连接,水量控制模块通过控制水流量调节阀的开度大小,调节双介质喷雾器的喷水量。
所述水量控制模块采用PID控制器。
所述模糊规则库将出口温度Tout与设定温度Tset之差e划分为R1个等级,将出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec划分为R2个等级,不同等级下的出口温度Tout与设定温度Tset之差e以及出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec,对应不同的水量增量ΔW;
其中,若出口温度Tout与设定温度Tset之差e为负值时,即出口温度Tout低于设定温度Tset时,则不对双介质喷雾器的喷水量进行补偿,即水量增量ΔW为0。
还通过调节蒸发冷却塔中双介质喷雾器的喷雾粒径,控制蒸发冷却塔的出口温度Tout达到设定温度Tset,温度控制系统还包括:
压力测量计,用于测量双介质喷雾器的输气管路中的实际压力,并将测量到的输气管路中的实际压力发送给压力控制模块;
气体压力调节阀,用于控制双介质喷雾器的输气管路中的气流量大小,调节双介质喷雾器的喷雾粒径;气体压力调节阀与压力控制模块相连接;
压力控制模块根据输气管路中的实际压力,控制气体压力调节阀的开度大小。
所述压力控制模块采用PID控制器。
温度控制系统还包括:
设置在双介质喷雾器的输水管路上的水路截止阀,水路截止阀用于切断输水管路向双介质喷雾器的供水;
设置在双介质喷雾器的输气管路上的气路截止阀,气路截止阀用于切断输气管路向双介质喷雾器的供气。
本发明的优点在于:
(1)本发明通过神经网络自学习能力将水量修正系数最优化,再通过模糊控制器解决了PID控制器调节滞后的问题,蒸发冷却塔中双介质喷雾器的喷水量的控制精度很高,使得蒸发冷却塔的出口温度基本保持在设定温度的合理范围内波动,控制精度高。
(2)本发明能够适应各种工况,在转炉炼钢的各个阶段都能够通过模糊控制器对运算水量做出相应的补偿,以控制蒸发冷却塔的出口温度在设定温度的合理范围内波动,适应性强。
(3)本发明能有效解决水量超调的积灰严重问题,节约水量并减少了除灰成本。
(4)本发明能保证在整个炼钢过程中蒸发冷却塔的出口温度波动不大,满足后续工艺中的精除尘即静电除尘所需温度,提高了除尘效率,除尘效果更好。
(5)本发明能有效的将蒸发冷却塔的出口温度控制在200℃左右,防止温度太高导致有害物质的产生,延长了设备的使用寿命,更环保。
(6)水量控制模块采用PID控制器,水量控制模块根据设定喷水量和输水管路中的实际水流量,控制水流量调节阀的开度,从而控制蒸发冷却塔中的双介质喷雾器的喷水量,可以有效的防止外界干扰,避免喷水量超调。
附图说明
图1为本发明的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统的整体示意图。
图2为本发明的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,通过自动调节蒸发冷却塔2中双介质喷雾器14的喷水量和喷雾粒径,使得在转炉炼钢的不同工况下,蒸发冷却塔的出口温度Tout始终满足静电除尘所需温度,即始终保持蒸发冷却塔的出口温度Tout达到设定温度Tset。
由图1和图2所示,本发明的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,包括:
转炉1、蒸发冷却塔2;转炉1和蒸发冷却塔2之间通过汽化冷却烟道15相连接,转炉1产生的高温烟气经汽化冷却烟道15,自然冷却降低一定温度后,进入蒸发冷却塔2。
双介质喷雾器14,双介质喷雾器14设置在蒸发冷却塔2的入口处,用于将冷却水雾化进行雾化喷水,与高温烟气进行热交换并完全蒸发,通过小粒径雾滴的完全蒸发对烟气进行调质和冷却,烟气中的粗粉尘颗粒聚集在蒸发冷却塔底部的香蕉弯3处,通过刮灰机的刮板将粗粉尘颗粒排出,在蒸发冷却塔2内经调质和冷却后的烟气后续通过静电除尘器进行精除尘。
第一温度传感器51,第一温度传感器51设置在蒸发冷却塔2的入口处,用于检测蒸发冷却塔的入口温度Tin,并将入口温度Tin发送至水量运算模块。
第二温度传感器52,第二温度传感器52设置在蒸发冷却塔2的出口处,用于检测蒸发冷却塔的出口温度Tout,并将出口温度Tout分别发送至模糊控制模块和神经网络PID控制模块。
气体流量监测仪4,气体流量监测仪4设置在汽化冷却烟道15中的靠近蒸发冷却塔2入口处的一端,用于测量进入蒸发冷却塔的烟气流量m,并将烟气流量m发送至水量运算模块。
水泵10,水泵10通过输水管路与双介质喷雾器14连接,用于向双介质喷雾器14进行供水,供冷却水。
电磁流量计13,电磁流量计13设置在输水管路上,用于实时测量输水管路中的实际水流量F′,并将实时测量到的输水管路中的实际水流量F′发送给水量控制模块。
水流量调节阀11,水流量调节阀11设置在输水管路上,用于控制输水管路中的水流量大小;水流量调节阀11与水量控制模块相连接,水量控制模块通过控制水流量调节阀11的开度大小,控制输水管路中的水流量大小,从而控制双介质喷雾器14的喷水量。
水路截止阀12,水路截止阀12设置在输水管路上,用于切断输水管路向双介质喷雾器14的供水。
由图2和图1所示,神经网络PID控制模块根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e,e=Tout-Tset,得到水量修正系数K,并将水量修正系数K发送至水量运算模块。
本发明中,神经网络PID控制模块为基于神经网络的PID控制器,将出口温度Tout与设定温度Tset之差e作为神经网络的输入值,并通过神经网络的权值反馈和输出值反馈,将神经网络反馈的权值和输出值也作为神经网络的输入值,采用最速下降法更新神经网络的权值和输出值,神经网络的输出值为PID控制器的调节系数,包括比例系数kp、积分系数ki、微分系数kd,PID控制器根据神经网络输出的调节系数,得到水量修正系数K,具体如下所示:
K(n)=K(n-1)+kp[e(n)-e(n-1)]+kie(n)+kd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]
其中,n表示第n个时刻,n-1表示第n-1个时刻,n-2表示第n-2个时刻;K(n)表示第n个时刻下即当前时刻下的水量修正系数;K(n-1)表示第n-1个时刻下即上一时刻下的水量修正系数;e(n)表示第n个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;e(n-1)表示第n-1个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;e(n-2)表示第n-2个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差。
由于在转炉运转初期氧阀打开阶段,即吹氧阶段,工况变化剧烈,烟气流量m、入口温度Tin、出口温度Tout波动剧烈,因此为保持出口温度Tout被控制在适当范围内,满足静电除尘所需温度即设定温度Tset,需要加入模糊控制模块对此工况下的双介质喷雾器14的喷水量进行补偿;模糊控制模块根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e,e=Tout-Tset,以及根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec,并通过模糊规则库得到水量增量ΔW,并将水量增量ΔW发送至水量控制模块。
本发明中,模糊控制模块为二维的模糊控制器,以出口温度Tout与设定温度Tset之差e,以及根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec作为输出,根据模糊规则库查询相应的水量增量ΔW并输出;在烟气流量、出入口温度变动剧烈时,相应的加大水量补偿即增大水量增量ΔW;
在没有模糊控制器参与的情况下,出口温度Tout与设定温度Tset之差e的取值范围为[-100,200],出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec的取值范围为[-6,2],水量增量ΔW的取值范围为[0,10];
将变量的取值范围即基本论域量化为模糊论域,量化过程如下所示:
变量的模糊论域选取为[-q,q],某变量的取值范围即基本论域为[X1,X2],X1、X2分别为变量的取值范围的上、下限,则量化因子h为基本论域中任一个元素a在模糊论域中对应元素b,基本论域中的元素a与模糊论域中元素b的对应关系为模糊控制器的输入值e和ec的量化通过该公式进行量化,输出值ΔW通过该公式的逆变换获得。
将模糊控制器的输入、输出分别划分为不同的模糊子集:
将出口温度Tout与设定温度Tset之差e划分为8个等级,模糊子集为e={NB、NM、NS、NZ、PZ、PS、PM、PB};
将出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec划分为7个等级,模糊子集为ec={NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB};
将水量增量ΔW划分为7个等级,模糊子集为ΔW={NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB};
其中,NB、NM、NS、NZ、ZE、PZ、PS、PM、PB分别表示负大、负中、负小、负零、零、正零、正小、正中、正大;
模糊规则库为根据实际情况以及专家经验而定,本发明中,模糊规则库如下表1所示:
表1
表1中,出口温度Tout与设定温度Tset之差e,出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec,水量增量ΔW的各模糊子集根据隶属函数选择的不同而有很多种取值方式,但是,在模糊规则中,若出口温度Tout与设定温度Tset之差e为负值时,即出口温度Tout低于设定温度Tset时,则不对喷水量进行补偿,即水量增量ΔW为0。
水量运算模块根据水量修正系数K、入口温度Tin、出口温度Tout、设定温度Tset、烟气流量m计算得到运算水量W,计算方式如下所示:
W=K[k1(Tin-Tset)+k2(Tout-Tset)];
其中,k1为入口温度Tin降至设定温度Tset所需的固定水量系数,k1由能量守恒计算得到,k1=c·m/(i1-i2),c为烟气比热容,m为烟气流量,i1为冷却水初始温度下的热含量,i2为冷却水变成水蒸气后的热含量;双介质喷雾器所喷的水雾为冷却水经气体加压后变成小粒径的颗粒,且采用的加压气体一般为氮气;k2为出口温度Tout与设定温度Tset之的补偿系数,为经验值,根据实际工况设定,k2的取值范围为0~0.08;
水量运算模块将计算得到的运算水量W发送至水量控制模块。
水量控制模块根据运算水量W、水量增量ΔW得到蒸发冷却塔2中的双介质喷雾器14的设定喷水量Fwater,具体如下所示:
Fwater=W+ΔW,即Fwater=K[k1(Tin-Tset)+k2(Tout-Tset)]+ΔW;
水量控制模块将设定喷水量Fwater与输水管路中的实际水流量F′进行比较,控制水流量调节阀11的开度大小,从而控制输水管路中的实际水流量F′的大小,使得蒸发冷却塔2中的双介质喷雾器14的喷水量达到设定喷水量Fwater;若输水管路中的实际水流量F′小于设定喷水量Fwater,则增大水流量调节阀11的开度,增大输水管路中的水流量,从而增大双介质喷雾器14的喷水量;若输水管路中的实际水流量F′大于设定喷水量Fwater,则减小水流量调节阀11的开度,减小输水管路中的水流量,从而减小双介质喷雾器14的喷水量。
本发明中,
由图1所示,本发明的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,还包括:
气泵9,气泵9通过输气管路与双介质喷雾器14连接,用于向双介质喷雾器14进行供气,供氮气,为双介质喷雾器14的雾化喷水提供压力。
压力测量计6,压力测量计6设置在输气管路上,用于实时测量输气管路中的实际压力,并将实时测量到的输气管路中的实际压力发送给压力控制模块。
气体压力调节阀7,气体压力调节阀7设置在输气管路上,用于控制输气管路中的气体压力大小;气体压力调节阀7与压力控制模块相连接,压力控制模块通过控制气体压力调节阀7的开度大小,控制输气管路中的气体压力大小,从而控制双介质喷雾器14的喷雾粒径。
气路截止阀8,气路截止阀8设置在输气管路上,用于切断输气管路向双介质喷雾器14的供气。
压力控制模块采用PID控制器,压力控制模块与气体压力调节阀7相连接,压力控制模块根据实时测量到的输气管路中的实际压力,控制气体压力调节阀7的开度大小,控制输气管路中的气流量大小,从而控制双介质喷雾器14的喷雾粒径。
由图1所示,本发明的温度控制系统中的各个测量仪器通过A/D转换模块将测量到的数据发送至对应模块中;水量控制模块和压力控制模块通过D/A转换模块将控制数据分别发送至水流量调节阀11和气体压力调节阀7中;
传统的仅通过PID控制器进行温度控制的系统在工况变化剧烈的吹氧阶段,蒸发冷却塔的出口温度可高达250℃,而基于本发明的温度控制系统在工况变化剧烈的吹氧阶段,能将蒸发冷却塔的出口温度控制在设定温度的±10℃的范围内变化,且在工况稳定时,蒸发冷却塔的出口温度基本保持为设定温度。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已,并不用以限制本发明创造,凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,其特征在于,通过调节蒸发冷却塔(2)中双介质喷雾器(14)的喷水量,控制蒸发冷却塔(2)的出口温度Tout达到设定温度Tset,温度控制系统包括:
第一温度传感器(51),用于检测蒸发冷却塔(2)的入口温度Tin,并将入口温度Tin发送至水量运算模块;
第二温度传感器(52),用于检测蒸发冷却塔(2)的出口温度Tout,并将出口温度Tout分别发送至模糊控制模块和神经网络PID控制模块;
气体流量监测仪(4),用于测量进入蒸发冷却塔(2)的烟气流量m,并将烟气流量m发送至水量运算模块;
电磁流量计(13),用于测量双介质喷雾器(14)的输水管路中的实际水流量F′,并将测量到的输水管路中的实际水流量F′发送给水量控制模块;
神经网络PID控制模块根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e,e=Tout-Tset,得到水量修正系数K,并将水量修正系数K发送至水量运算模块;
模糊控制模块根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e,e=Tout-Tset,以及根据出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec,并通过模糊规则库得到水量增量ΔW,并将水量增量ΔW发送至水量控制模块;
水量运算模块根据水量修正系数K、入口温度Tin、出口温度Tout、设定温度Tset、烟气流量m计算得到运算水量W,并将运算水量W发送至水量控制模块;
水量控制模块根据运算水量W、水量增量ΔW得到蒸发冷却塔(2)中的双介质喷雾器(14)的设定喷水量Fwater,并将设定喷水量Fwater与输水管路中的实际水流量F′进行比较,调节蒸发冷却塔(2)中双介质喷雾器(14)的喷水量;
所述神经网络PID控制模块为基于神经网络的PID控制器,将出口温度Tout与设定温度Tset之差e作为神经网络的输入值,并通过神经网络的权值反馈和输出值反馈,对神经网络的权值和输出值进行更新,神经网络的输出值为PID控制器的调节系数,包括比例系数kp、积分系数ki、微分系数kd,PID控制器根据神经网络所输出的调节系数,得到水量修正系数K,具体如下所示:
K(n)=K(n-1)+kp[e(n)-e(n-1)]+kie(n)+kd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]
其中,n表示第n个时刻,n-1表示第n-1个时刻,n-2表示第n-2个时刻;K(n)表示第n个时刻下即当前时刻下的水量修正系数,当前时刻下的水量修正系数K(n)即为PID控制器输出的水量修正系数K;K(n-1)表示第n-1个时刻下即上一时刻下的水量修正系数;e(n)表示第n个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;e(n-1)表示第n-1个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;e(n-2)表示第n-2个时刻下即当前时刻下的出口温度Tout与设定温度Tset之差;
所述水量运算模块根据水量修正系数K、入口温度Tin、出口温度Tout、设定温度Tset、烟气流量m计算得到运算水量W,计算方式如下所示:
W=K[k1(Tin-Tset)+k2(Tout-Tset)];
其中,k1为入口温度Tin降至设定温度Tset所需的固定水量系数,k1由能量守恒计算得到,k1=c·m/(i1-i2),c为烟气比热容,m为烟气流量,i1为水初始温度下的热含量,i2为水变成水蒸气后的热含量;k2为出口温度Tout与设定温度Tset之的补偿系数;
所述水量控制模块根据运算水量W、水量增量ΔW得到蒸发冷却塔(2)中的双介质喷雾器(14)的设定喷水量Fwater,具体如下所示:
Fwater=W+ΔW,即Fwater=K[k1(Tin-Tset)+k(Tout-Tset)]+ΔW;
水量控制模块将设定喷水量Fwater与输水管路中的实际水流量F′进行比较,调节双介质喷雾器(14)的喷水量,若输水管路中的实际水流量F′小于设定喷水量Fwater,则增大双介质喷雾器(14)的喷水量;若输水管路中的实际水流量F′大于设定喷水量Fwater,则降低双介质喷雾器(14)的喷水量;
所述模糊规则库将出口温度Tout与设定温度Tset之差e划分为R1个等级,将出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec划分为R2个等级,不同等级下的出口温度Tout与设定温度Tset之差e以及出口温度Tout与设定温度Tset之差e的变化率ec,对应不同的水量增量ΔW;
其中,若出口温度Tout与设定温度Tset之差e为负值时,即出口温度Tout低于设定温度Tset时,则不对双介质喷雾器(14)的喷水量进行补偿,即水量增量ΔW为0。
2.根据权利要求1所述的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,其特征在于,双介质喷雾器(14)的输水管路中上设有水流量调节阀(11),用于控制双介质喷雾器(14)的输水管路中的水流量大小,即控制双介质喷雾器(14)的喷水量;
水流量调节阀(11)与水量控制模块相连接,水量控制模块通过控制水流量调节阀(11)的开度大小,调节双介质喷雾器(14)的喷水量。
3.根据权利要求1所述的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,其特征在于,所述水量控制模块采用PID控制器。
4.根据权利要求1所述的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,其特征在于,还通过调节蒸发冷却塔(2)中双介质喷雾器(14)的喷雾粒径,控制蒸发冷却塔(2)的出口温度Tout达到设定温度Tset,温度控制系统还包括:
压力测量计(6),用于测量双介质喷雾器(14)的输气管路中的实际压力,并将测量到的输气管路中的实际压力发送给压力控制模块;
气体压力调节阀(7),用于控制双介质喷雾器(14)的输气管路中的气流量大小,调节双介质喷雾器(14)的喷雾粒径;气体压力调节阀(7)与压力控制模块相连接;
压力控制模块根据输气管路中的实际压力,控制气体压力调节阀(7)的开度大小。
5.根据权利要求4所述的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,其特征在于,所述压力控制模块采用PID控制器。
6.根据权利要求4所述的一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统,其特征在于,温度控制系统还包括:
设置在双介质喷雾器(14)的输水管路上的水路截止阀(12),水路截止阀(12)用于切断输水管路向双介质喷雾器(14)的供水;
设置在双介质喷雾器(14)的输气管路上的气路截止阀(8),气路截止阀(8)用于切断输气管路向双介质喷雾器(14)的供气。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110440750.0A CN113215351B (zh) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | 一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110440750.0A CN113215351B (zh) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | 一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113215351A CN113215351A (zh) | 2021-08-06 |
CN113215351B true CN113215351B (zh) | 2022-05-03 |
Family
ID=77088677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110440750.0A Active CN113215351B (zh) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | 一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113215351B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114345049A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法 |
CN114935955B (zh) * | 2022-06-27 | 2023-08-04 | 福建三钢闽光股份有限公司 | 一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法 |
CN116067188B (zh) * | 2023-01-28 | 2023-06-09 | 福建省龙德新能源有限公司 | 一种六氟磷酸锂制备用的余热回收系统 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102787205A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-11-21 | 中冶南方工程技术有限公司 | 转炉干法除尘蒸发冷却塔喷水量调节装置及方法 |
CN103146874A (zh) * | 2013-03-08 | 2013-06-12 | 中冶南方工程技术有限公司 | 转炉炼钢一次干法除尘蒸发冷却塔喷水量的控制方法 |
JP2013181240A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Jfe Steel Corp | Ldガスブロワーの除塵水量制御方法および除塵水量制御装置 |
CN103673652A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 中冶东方工程技术有限公司 | 一种电炉除尘过程中的烟气冷却控制方法和系统 |
CN104120212A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-10-29 | 中冶赛迪电气技术有限公司 | 一种转炉除尘新og控制方法 |
CN106048130A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-26 | 中冶华天南京电气工程技术有限公司 | 一种转炉干法除尘蒸发冷却器出口烟气温度控制系统及方法 |
CN109750133A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-05-14 | 莱芜钢铁集团电子有限公司 | 一种基于建模的蒸发冷却器喷水量控制方法及装置 |
CN211087021U (zh) * | 2019-10-18 | 2020-07-24 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种转炉一次干法除尘蒸发冷却器温度控制系统 |
CN211170738U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-08-04 | 西安西矿环保科技有限公司 | 一种干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统 |
CN112195302A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-08 | 中冶赛迪技术研究中心有限公司 | 一种预测转炉一次烟气电除尘爆炸风险的方法及装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3159640B1 (en) * | 2015-10-20 | 2020-04-01 | Danieli Corus BV | Cleaning furnace gas process and metal production plant |
-
2021
- 2021-04-23 CN CN202110440750.0A patent/CN113215351B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013181240A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Jfe Steel Corp | Ldガスブロワーの除塵水量制御方法および除塵水量制御装置 |
CN102787205A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-11-21 | 中冶南方工程技术有限公司 | 转炉干法除尘蒸发冷却塔喷水量调节装置及方法 |
CN103146874A (zh) * | 2013-03-08 | 2013-06-12 | 中冶南方工程技术有限公司 | 转炉炼钢一次干法除尘蒸发冷却塔喷水量的控制方法 |
CN103673652A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 中冶东方工程技术有限公司 | 一种电炉除尘过程中的烟气冷却控制方法和系统 |
CN104120212A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-10-29 | 中冶赛迪电气技术有限公司 | 一种转炉除尘新og控制方法 |
CN106048130A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-26 | 中冶华天南京电气工程技术有限公司 | 一种转炉干法除尘蒸发冷却器出口烟气温度控制系统及方法 |
CN109750133A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-05-14 | 莱芜钢铁集团电子有限公司 | 一种基于建模的蒸发冷却器喷水量控制方法及装置 |
CN211087021U (zh) * | 2019-10-18 | 2020-07-24 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种转炉一次干法除尘蒸发冷却器温度控制系统 |
CN211170738U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-08-04 | 西安西矿环保科技有限公司 | 一种干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统 |
CN112195302A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-08 | 中冶赛迪技术研究中心有限公司 | 一种预测转炉一次烟气电除尘爆炸风险的方法及装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
《基于转炉干法除尘系统的烟气温度控制策略》;田海等;《控制系统与智能制造》;20201231;25-29页 * |
模糊自适应整定PID控制在数控精密校直机电液伺服系统中的应用研究;韩江等;《组合机床与自动化加工技术》;20090820(第08期);28、29页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113215351A (zh) | 2021-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113215351B (zh) | 一种用于转炉干法除尘蒸发冷却塔的温度控制系统 | |
US7134610B2 (en) | Method and apparatus for monitoring system integrity in gas conditioning applications | |
CN105116855B (zh) | 一种烟气循环流化床脱硫的优化控制方法 | |
US20200376430A1 (en) | System and method for desulfurization and dedusting of flue gas from coke oven | |
CN111467957B (zh) | 一种监测和动态调控燃煤电厂脱硝环节流场分布的系统及方法 | |
CN1607038B (zh) | 控制压缩空气的控制系统和方法 | |
CN112783115B (zh) | 一种蒸汽动力系统的在线实时优化方法及装置 | |
CN214635434U (zh) | 一种基于氨逃逸监测的scr喷氨控制系统 | |
CN115329659B (zh) | 废物焚烧炉二噁英排放实时预警及智能控制的方法及系统 | |
CN211953694U (zh) | 一种窑炉用压力调节装置及窑炉 | |
CN212687907U (zh) | 一种垃圾焚烧用石灰浆制备系统 | |
RU2398005C2 (ru) | Способ регулирования режима работы установки сухого тушения кокса и устройство для его осуществления | |
CN113354069A (zh) | 一种mbr工艺精确曝气控制系统及方法 | |
CN114053865A (zh) | 适用于燃煤锅炉scr脱硝控制系统的广义预测控制方法 | |
CN207478277U (zh) | 一种脱除烟气中co的系统 | |
CN111957190A (zh) | 一种脱酸雾化器给料控制方法及控制系统 | |
CN111752313A (zh) | 一种气化炉变换气和未变换气的流量协同控制方法及控制系统装置 | |
CN213872752U (zh) | 一种高温烟气急冷系统 | |
CN111495632B (zh) | 一种双流体雾化器雾滴粒径预测和调控方法 | |
CN112588424B (zh) | 一种基于云端智能模型的球磨制粉系统有效控制方法 | |
CN216997750U (zh) | 一种防积灰的高盐废水高温烟气蒸发干燥零排放系统 | |
CN210303065U (zh) | 一种脱硫塔-低温省煤器联合运行系统 | |
CN216062691U (zh) | 一种干熄焦环境除尘烟气高效脱硫系统 | |
CN116916634B (zh) | 一种数据中心热能回收系统及方法 | |
JPH08295912A (ja) | 高炉炉頂ガスの温度制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |