CN113976323A - 一种多信号优化节能电除尘控制方法 - Google Patents

一种多信号优化节能电除尘控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多信号优化节能电除尘控制方法，涉及节能环保技术领域，本发明包括电除尘器控制系统，所述电除尘器控制系统内包括基于电除尘控制系统的优化算法系统，所述优化算法系统包括信号采集装置、数据存储模块和逻辑分析模块。本发明通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间，获得已知气流参数、粉尘半径在不同极限线板间距下的电除尘器除尘效率，对比寻求最佳除尘效率，以获得最佳运行参数，通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数，带入发生信号峰值时的电压电流，得到前后系统的能耗变化，最为节能模型的优化策略，最大限度上降低系统运行的功耗。

Description

一种多信号优化节能电除尘控制方法
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种多信号优化节能电除尘控制方法。
背景技术
电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃煤或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，达到清除烟气中烟尘的目的。
随着国家的环保管控政策日益严格，超低排放成为了燃煤发电机组排放的新标杆，为了减少电厂粉尘排放，工厂必须采用包括电除尘器在内的多种除尘设备，而为了达到超低排放的标准，满载运行的电除尘设备功耗大，能耗高，日积月累下对电厂的生产效率造成一定程度的影响，造成不必要的能量浪费，因此需要对包括电除尘器在内的多除尘设备进行改造优化，在不降低除尘效率和要求的前提下，尽量降低电除尘器由于各种不合理因素造成的高能耗运行状态。因此本发明特提出一种多信号优化节能电除尘控制方法以解决上述背景技术中所提出的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多信号优化节能电除尘控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种多信号优化节能电除尘控制方法，包括电除尘器控制系统，所述电除尘器控制系统内包括基于电除尘控制系统的优化算法系统，所述优化算法系统包括信号采集装置、数据存储模块和逻辑分析模块；
信号采集装置：通过不同信号采集器对应不同信号发生装置，并采集的不同信号发生装置的实际运行状态数据；
数据存储模块：将信号采集装置采集的信息存储到模块中，并取出最近一段时期发生装置的运行历史数据，并将采集发生装置的运行参数作为节能优化算法的练习模型和参考因素；
逻辑分析模块：通过逻辑分析模块建立的优化节能算法模型，将不同分析因素情况下获得的不同参数，作为系统能耗变化的参考规律，分析得到最优节能运行状态下的发生装置运行参数。
优选地，所述信号发生装置包括附属于电除尘器控制系统的供电机组、电除尘器、灰斗和输灰仓泵，通过对应的机组负荷信号采集器、粉尘浓度信号采集器、灰斗料位信号采集器、仓泵输送采集器和安装在对应发生装置上的传感组件进行信息采集。
优选地，通过机组负荷信号采集装置获取供电机组负荷与对应高低压特性的信息，由粉尘浓度信号采集器获取电除尘器出粉口粉尘浓度与对应高低压伏安特性的信息，由灰斗料位信号采集器获取灰斗高低料位变化时间与对应高低压伏安特性的信息，由仓泵输送信号采集器获取获取仓泵输灰时间与对应高低压伏安特性的信息，其中信号采集装置包括煤质监测组件，并由煤质监测组件将获取的煤粉煤质信息直接传输给数据储存模块；
燃用煤种灰分经常超设计值,锅炉燃烧的烟气中飞灰量增大,飞灰比电阻增大,烟尘颗粒不易附电荷,还会出现反电晕现象，同时大量飞灰吸附在极板和极线上可能将极线和极板包裹,发生电晕封闭的情况,想要维持原来环保排放水平或者要满足环保达标排放,势必导致电除尘的能耗升高。
优选地，通过数据存储模块对信息采集装置收集的机组负荷信息、出粉口粉尘浓度信息、仓泵输灰时间信息、灰斗高低料位变化时间信息以及煤质信息进行预处理，初步分析若干发生装置信息与高低压伏安特性之间的变化规律，并对采集数据进行留存整理和归纳；
经数据储存模块初步处理，可知其中供电机组的负荷越大，系统供电电压、电流也就越大，反之越小，电除尘器出粉口粉尘浓度越高，系统供电电压和电流就越大，反之越小，灰斗高低料位变化时间越长，系统供电电流和电压越小，反之越大，仓泵输灰时间越长，系统供电电压和电流也就越大，反之越小。
优选地，基于电除尘器控制系统的优化算法系统采用多信号运行参数优化方法，并由节能和优化两部分数据混合获得，通过优化加节能算法实现在多重因素干扰的情况下达到排放标准的最低能耗运行参数。
优选地，逻辑分析模块基于节能算法模块，将机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间作为节能算法模型的练习数据及其参考因素，且定期调取最新的采集数据，以时刻达到最新完善的系统运行参数：
依据收尘理论，电除尘器的理论除尘效率为：
Figure BDA0003256771870000041
由粒子在电除尘器内的运行方程得：
Figure BDA0003256771870000042
式中F1为常数，η为粉尘收集效率，ω为粉尘驱进速度，L为极板长度，υ为气体平均流速，b为线板间距，Ky为Y方向紊流扩散系数；
其中驱进速度
Figure BDA0003256771870000043
其中ε为粉尘介电常数，a为粉尘半径，FP为电场强度，Ft供电机组负荷μ为输灰时间系数；
通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间，获得已知气流参数、粉尘半径在不同极限线板间距下的电除尘器除尘效率，对比寻求最佳除尘效率，以获得最佳运行参数。
优选地，逻辑分析模块基于优化算法模块，将机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数作为节能算法模型的练习数据及其参考因素，且定期调取最新的采集数据，以时刻达到最新完善的系统运行参数；
依据适应度最大原则，系统能耗变化为：
Figure BDA0003256771870000044
其中power为电晕功率，pfit为功率值；
其中power＝UI/10000，U为电压，I为电流；
依据本优化算法，电除尘器的n次功率：
Figure BDA0003256771870000051
其中Ui为一次电压，U2i为二次电压，Ii为一次电流，I2i为二次电流；
通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数，带入发生信号峰值时的电压电流，得到前后系统的能耗变化，最为节能模型的优化策略，最大限度上降低系统运行的功耗。
优选地，根据供电机组不同时段的负荷，结合煤质参数和掺烧情况，通过信号采集装置包括对电除尘器控制系统控制方式的监控，其中系统控制方式包括控制方式、火花率控制方式以及振打方式；
通过优化电除尘的振打时间,使得振打周期和间隔更加合理,解决了振打重叠问题,减少了电除尘电场的反电晕和粉尘二次飞扬现象,保证了电除尘的环保、节能运行；通过在机组不同负荷时段对电除尘的二次电压和二次电流的优化,试验找出最佳的运行控制参数,使得电除尘能够处于环保、节能运行最佳状态。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间，获得已知气流参数、粉尘半径在不同极限线板间距下的电除尘器除尘效率，对比寻求最佳除尘效率，以获得最佳运行参数；
2、本发明通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数，带入发生信号峰值时的电压电流，得到前后系统的能耗变化，最为节能模型的优化策略，最大限度上降低系统运行的功耗；
3、本发明通过优化电除尘的振打时间,使得振打周期和间隔更加合理,解决了振打重叠问题,减少了电除尘电场的反电晕和粉尘二次飞扬现象,保证了电除尘的环保、节能运行；通过在机组不同负荷时段对电除尘的二次电压和二次电流的优化,试验找出最佳的运行控制参数,使得电除尘能够处于环保、节能运行最佳状态。
附图说明
图1为本发明提出的一种多信号优化节能电除尘控制方法的控制算法流程示意图；
图2为本发明提出的一种多信号优化节能电除尘控制方法中算法模块内的分析流程框图；
图3为本发明提出的一种多信号优化节能电除尘控制方法中多信号发生装置结构示意图；
图4为本发明提出的一种多信号优化节能电除尘控制方法中多信号发生装置与数据存储装置的结构关系示意图。
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。
参照图1-4，一种多信号优化节能电除尘控制方法，包括电除尘器控制系统，所述电除尘器控制系统内包括基于电除尘控制系统的优化算法系统，所述优化算法系统包括信号采集装置、数据存储模块和逻辑分析模块；
信号采集装置：通过不同信号采集器对应不同信号发生装置，并采集的不同信号发生装置的实际运行状态数据；
数据存储模块：将信号采集装置采集的信息存储到模块中，并取出最近一段时期发生装置的运行历史数据，并将采集发生装置的运行参数作为节能优化算法的练习模型和参考因素；
逻辑分析模块：通过逻辑分析模块建立的优化节能算法模型，将不同分析因素情况下获得的不同参数，作为系统能耗变化的参考规律，分析得到最优节能运行状态下的发生装置运行参数。
多信号优化节能电除尘控制方法，其大致可分为以下几个步骤：
步骤一：信号采集装置通过对应的不同信号采集器对附属于电除尘器控制系统的供电机组、电除尘器、灰斗和输灰仓泵进行运行状态参数采集；
步骤二：通过信号采集装置对包括煤质监测参数在内的若干发生装置信息发送给算法系统内的数据储存模块；
步骤三：通过数据储存模块对收集的发生装置信息和煤质进行初步分析，探究分析装置与供电电压电流之间的规律变化，并对采集数据进行留存整理和归纳；
步骤四：基于电除尘器控制系统的优化算法系统采用多信号运行参数优化方法，并由节能和优化两部分数据混合获得，通过优化加节能算法实现在多重因素干扰的情况下达到排放标准的最低能耗运行参数；
步骤五：依据收尘理论，电除尘器的理论除尘效率为：
Figure BDA0003256771870000081
由粒子在电除尘器内的运行方程得：
Figure BDA0003256771870000082
式中F1为常数，η为粉尘收集效率，ω为粉尘驱进速度，L为极板长度，υ为气体平均流速，b为线板间距，Ky为Y方向紊流扩散系数；
其中驱进速度
Figure BDA0003256771870000083
其中ε为粉尘介电常数，a为粉尘半径，FP为电场强度，Ft供电机组负荷μ为输灰时间系数；
通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间，获得已知气流参数、粉尘半径在不同极限线板间距下的电除尘器除尘效率，对比寻求最佳除尘效率，以获得最佳运行参数；
步骤六：依据适应度最大原则，系统能耗变化为：
Figure BDA0003256771870000084
其中power为电晕功率，pfit为功率值；
其中power＝UI/10000，U为电压，I为电流；
依据本优化算法，电除尘器的n次功率：
Figure BDA0003256771870000085
其中Ui为一次电压，U2i为二次电压，Ii为一次电流，I2i为二次电流；
通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数，带入发生信号峰值时的电压电流，得到前后系统的能耗变化，最为节能模型的优化策略，最大限度上降低系统运行的功耗；
通过优化电除尘的振打时间,使得振打周期和间隔更加合理,解决了振打重叠问题,减少了电除尘电场的反电晕和粉尘二次飞扬现象,保证了电除尘的环保、节能运行；通过在机组不同负荷时段对电除尘的二次电压和二次电流的优化,试验找出最佳的运行控制参数,使得电除尘能够处于环保、节能运行最佳状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多信号优化节能电除尘控制方法，包括电除尘器控制系统，其特征在于，所述电除尘器控制系统内包括基于电除尘控制系统的优化算法系统，所述优化算法系统包括信号采集装置、数据存储模块和逻辑分析模块；
信号采集装置：通过不同信号采集器对应不同信号发生装置，并采集的不同信号发生装置的实际运行状态数据；
数据存储模块：将信号采集装置采集的信息存储到模块中，并取出最近一段时期发生装置的运行历史数据，并将采集发生装置的运行参数作为节能优化算法的练习模型和参考因素；
逻辑分析模块：通过逻辑分析模块建立的优化节能算法模型，将不同分析因素情况下获得的不同参数，作为系统能耗变化的参考规律，分析得到最优节能运行状态下的发生装置运行参数。
2.根据权利要求1所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，所述信号发生装置包括附属于电除尘器控制系统的供电机组、电除尘器、灰斗和输灰仓泵，通过对应的机组负荷信号采集器、粉尘浓度信号采集器、灰斗料位信号采集器、仓泵输送采集器和安装在对应发生装置上的传感组件进行信息采集。
3.根据权利要求2所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，通过机组负荷信号采集装置获取供电机组负荷与对应高低压特性的信息，由粉尘浓度信号采集器获取电除尘器出粉口粉尘浓度与对应高低压伏安特性的信息，由灰斗料位信号采集器获取灰斗高低料位变化时间与对应高低压伏安特性的信息，由仓泵输送信号采集器获取获取仓泵输灰时间与对应高低压伏安特性的信息，其中信号采集装置包括煤质监测组件，并由煤质监测组件将获取的煤粉煤质信息直接传输给数据储存模块。
4.根据权利要求1所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，通过数据存储模块对信息采集装置收集的机组负荷信息、出粉口粉尘浓度信息、仓泵输灰时间信息、灰斗高低料位变化时间信息以及煤质信息进行预处理，初步分析若干发生装置信息与高低压伏安特性之间的变化规律，并对采集数据进行留存整理和归纳。
5.根据权利要求1所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，基于电除尘器控制系统的优化算法系统采用多信号运行参数优化方法，并由节能和优化两部分数据混合获得，通过优化加节能算法实现在多重因素干扰的情况下达到排放标准的最低能耗运行参数。
6.根据权利要求1所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，逻辑分析模块基于节能算法模块，将机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间作为节能算法模型的练习数据及其参考因素，且定期调取最新的采集数据，以时刻达到最新完善的系统运行参数；
依据收尘理论，电除尘器的理论除尘效率为：
Figure FDA0003256771860000021
由粒子在电除尘器内的运行方程得：
Figure FDA0003256771860000022
式中F1为常数，η为粉尘收集效率，ω为粉尘驱进速度，L为极板长度，υ为气体平均流速，b为线板间距，Ky为Y方向紊流扩散系数；
其中驱进速度
Figure FDA0003256771860000031
其中ε为粉尘介电常数，a为粉尘半径，FP为电场强度，Ft供电机组负荷μ为输灰时间系数；
通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、仓泵输灰时间、灰斗高低料位变化时间，获得已知气流参数、粉尘半径在不同极限线板间距下的电除尘器除尘效率，对比寻求最佳除尘效率，以获得最佳运行参数。
7.根据权利要求1所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，逻辑分析模块基于优化算法模块，将机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数作为节能算法模型的练习数据及其参考因素，且定期调取最新的采集数据，以时刻达到最新完善的系统运行参数；
依据适应度最大原则，系统能耗变化为：
Figure FDA0003256771860000032
其中power为电晕功率，pfit为功率值；
其中power＝UI/10000，U为电压，I为电流；
依据本优化算法，电除尘器的n次功率：
Figure FDA0003256771860000033
其中Ui为一次电压，U2i为二次电压，Ii为一次电流，I2i为二次电流；
通过结合分析机组负荷、出粉口粉尘浓度、煤质参数，带入发生信号峰值时的电压电流，得到前后系统的能耗变化，最为节能模型的优化策略，最大限度上降低系统运行的功耗。
8.根据权利要求1所述的一种多信号优化节能电除尘控制方法，其特征在于，根据供电机组不同时段的负荷，结合煤质参数和掺烧情况，通过信号采集装置包括对电除尘器控制系统控制方式的监控，其中系统控制方式包括控制方式、火花率控制方式以及振打方式。
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