CN115814581B - 一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石灰石‑石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统，所述控制系统通讯连接烟气脱硫系统中的除尘器、换热器、增压风机、脱硫段；其中，脱硫段中的吸收塔设置有旋流凝结组件；所述旋流凝结组件包括由多个旋流子构成的旋流单元；以及固定所述施流单元的封板组件；所述封板组件采用可调整通过面积的封板组合，使得旋流单元可以在所述反应塔内产生差异化的气流量和气流速度；同时，通过监测所述换热器、所述增压风机、所述反应塔的进/出口流量和工作功率，以及所述旋流单元的工作功率，构建产量和功率优化计算模型，从而控制所述增压风机、所述施流单元以及脱硫段中脱硫剂浆液供给泵的工作参数，达到烟气脱硫工段的功率和产量优化。

Description

一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统

技术领域

本发明涉及金属生产冶炼技术领域。具体而言，涉及一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统。

背景技术

化石燃料的利用是CO₂、SO₂和NO_x等气体污染物排放的主要来源，严重威胁着人类的健康及环境的安全，而富氧燃烧技术可以有效的解决化石能源利用所带来的环境污 染等问题。针对SO₂的排放，富氧燃烧技术中沿用了常规空气燃烧中技术成熟且应用 广泛的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术采用廉价的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎研磨成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液；然后在 吸收塔内，吸收浆液与烟气逆流接触，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及底部通入 的氧化空气发生化学反应，最终生成石膏副产品；脱硫后的烟气依次经过除雾器除去 雾滴，烟气换热器加热升温后经烟囱排放。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有反应速度快、脱硫效率高、设备简单及副产品便于回收利用等优点，但同时也面临石灰石溶解度小、腐蚀严重、投资和运行维护费 用高、二次污染及占地面积大等局限性。尤其在富氧燃烧技术中，烟气再循环造成的 SO₂累积及烟气排放总量的明显减少致使烟气中SO₂的浓度显著提高，如果仅从气体停 留时间、Ca/S摩尔比及液气比等方面去调整，会造成运行费用及能耗的增加和副产物 品质的降低；而且原有的在吸收塔浆池内鼓入氧化空气对脱硫浆液进行氧化的工艺，会造成大量空气混入高浓度的CO₂烟气中，破坏高浓度CO₂的捕集。所以，在富氧燃烧 过程中如何对传统石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术进行优化，尽可能降低污染物排放是 目前所面临的关键问题。

查阅相关地已公开技术方案，公开号为CN214528421U的技术方案提出一种脱硫废水零排放前预处理工艺系统，该工艺系统包括加药反应系统、高效沉淀澄清系统、悬 浮物拦截系统、污泥处理系统、净水输送系统，通过一系列工艺手段使得脱硫废水中 部分重金属、COD、悬浮物浓度等达到相关排放法规的标准，同时实现后续电厂脱硫废 水零排放的悬浮物进水标准，采用更为优化的工艺及设备，大大节省了占地面积，降低了投资成本，减少了运行成本，提高了工艺的运行管理效率；公开号为US06656440B2的技术方案废气脱硫方案及系统，将从脱硫吸收器中提取的吸收剂浆料 分类，将细边流体返回到脱硫吸收器，并将粗侧流体送至固液分离器；大颗粒流体组 分中所含的石灰石由石灰石细研磨机精细研磨，精细研磨的石灰石被送到脱硫吸收 器；该脱硫方法和系统，脱硫吸收剂中石灰石的浓度增加，副产物石膏中残留石灰石的浓度降低，吸收剂的脱硫性能可以提高；公开号为JP2015013278A的技术方案提出 一种湿法烟气脱硫装置，该装置将锅炉等燃烧装置排出的废气中的硫氧化物去除，并 去除未用作脱硫剂的低品位石灰石中的杂质；通过相关设置防止脱硫系统的性能恶 化，以及脱水后的石膏质量恶化，以及因杂质引起的循环泵磨损。

以上技术方案均提及到了。

背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统，所述控制系统通讯连接烟气脱硫系统中的除尘器、换热器、增压风机、脱硫段；其中， 脱硫段中的吸收塔设置有旋流凝结组件；所述旋流凝结组件包括由多个旋流子构成的 旋流单元；以及固定所述施流单元的封板组件；所述封板组件采用可调整通过面积的封板组合，使得旋流单元可以在所述反应塔内产生差异化的气流量和气流速度；同 时，通过监测所述换热器、所述增压风机、所述反应塔的进/出口流量和工作功率，以 及所述旋流单元的工作功率，构建产量和功率优化计算模型，从而控制所述增压风 机、所述施流单元以及脱硫段中脱硫剂浆液供给泵的工作参数，达到烟气脱硫工段的 功率和产量优化。

本发明采用如下技术方案：

一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统，所述控制系统包括通讯连接 到以下脱硫工段各设备的监测模块以及控制模块；脱硫工段包括沿烟气处理方向依次布置连接的除尘器、换热器、增压风机、脱硫段；其中

所述除尘组件用于去除原烟气内的大颗粒物以及杂质；

所述换热器用于吸收原烟气内的多余热量，并且包括利用吸收的多余热量用于加热脱硫处理后的原烟气；

所述增压风机用于对通过所述换热器后的原烟气进行加压和调速，以保证输入所述脱硫段的原烟气流量；

所述脱硫段包括反应塔、脱硫剂浆液供给设备以及循环鼓风设备；

所述反应塔内包括位于所述反应塔下部的原烟气入口，位于所述反应塔上部的喷淋组件，以及位于所述原烟气入口与所述喷淋组件之间的旋流组件；所述喷淋组件与 所述脱硫剂浆液供给设备通过进料管道连接，用于向反应塔内喷淋脱硫剂浆液；所述 旋流组件用于将所述反应塔内部产生向上的湍流，使位于所述反应塔底部的原烟气向上均匀且加速移动；

所述旋流组件包括封板组件以及安装于所述封板组件上的旋凝单元；所述封板组件包括固定板和可动板；所述固定板与所述可动板有多个对应设置的通孔；通过调整 所述可动板与所述固定板的相对角度，改变所述固定板与所述可动板之间通孔的通过 面积，从而调整所述封板组件的气流通过性能；

并且，所述监测模块通过监测所述换热器、所述增压风机、所述反应塔的进/出口流量和工作功率，以及所述旋流单元的工作功率，构建产量和功率优化计算模型，从 而通过所述控制模块控制所述增压风机、所述施流单元以及脱硫段中脱硫剂浆液供给 设备的工作参数，达到烟气脱硫工段的功率和产量优化；

优选地，所述监测模块包括：

设置于所述增压风机入口端的第一气体传感器、第一流量传感器；

设置于所述反应塔内的压力传感器；

设置于所述进料管道的第二流量传感器；

设置于所述反应塔出口的第二气体传感器；

优选地，所述控制模块包括数据库、分析单元及控制单元；其中，

所述数据库用于记录多个时刻下所述监测模块所记录的多个监测数据；

所述分析单元通过使用机器学习方式根据所述数据库中的数据进行数据分析，生成脱硫工作模型；

所述控制单元根据所述脱硫工作模型，设定所述增压风机、所述旋流组件以及所述脱硫剂浆液供给设备的工作参数；

优选地，多个所述旋凝单元均匀分布于所述封板组件；

优选地，所述固定板固定于所述反应塔内部；所述固定板和所述可动板为圆形，并且均在圆心设置有旋转轴，使所述可动板绕所述固定板作相对转动；设置有多个位 置对应的通孔；通过调整所述可动板与所述固定板的工作角度θ，改变多个通孔对烟 气的通过性；

进一步的，提出一种控制方法，应用于所述控制系统；所述控制方法包括以下建模步骤：

E100：构建数据库；通过预先试验，得到若干组在不同时刻t_n的进气参数、工作 参数以及出口二氧化硫含量；

其中，

进气参数是指增压风机入口的二氧化硫含量u和单位时间流量q、进料管道流 量；

工作参数是指反应塔内压力、反应塔内的反应温度、增压风机功率、旋凝单元功率以及所述工作角度θ；

出气参数是指：反应塔出口的气体二氧化硫含量U以及单位时间流量Q的数据 集；

E200：通过机器学习构建脱硫工作模型；

并且包括以下控制步骤：

S100：设定反应塔出口的气体二氧化硫含量的最大值U_max和最小值U_min；将U_max和U_min作为限定条件输入所述脱硫工作模型；计算符合U_max和U_min数值的多组工作参数；

S200：设定目标功率W₀或者目标出口流量Q₀，以及设定浮动指数η，使满足以下 条件的其中之一：

(1)增压风机功率、旋凝单元功率的总功耗W满足：

W∈[W₀·(1-η),W₀·(1+η)]；

(2)反应塔出口的二氧化硫气体单位时间流量Q满足：

Q∈[Q₀·(1-η),Q₀·(1+η)]；

其中，目标功率W₀指增压风机与旋凝单元的功率的和；目标出口流量Q₀指反应塔出口的出口注量；

S300：根据步骤S200选定的目标功率W₀或者目标出口流量Q₀，以及设定的浮动 指数η，控制脱硫工段各设备进行工作。

本发明所取得的有益效果是：

1.本发明的控制系统通过在反应塔内设置旋流组件，使反应塔内的气流获得进一步优化，并降低反应塔内上升气流的上升阻力，有效提高了脱硫反应的效率；

2.本发明的控制系统通过监测脱硫系统入口端气体的流量和二氧化硫含量，监测脱硫系统内多个设备、装置的工作参数，并且监测出口端气体的流量和二氧化硫含 量，从而通过机器学习的方式建立三者之间的脱硫工作模型；

3.本发明的控制系统通过设置目标功率或者目标流量，从建立的脱硫工作模型中提取多组可能的工作参数，并基于功耗优先或流量优先的选择，持续设置脱硫系统多 个设备的工作参数进行工作

4.本发明的控制系统的软、硬件具有模块化设计，方便今后的升级或者更换相关的软、硬件环境，降低了使用的成本。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的 部分。

图1为本发明所述控制系统的整体示意图；

图2为本发明实施例中控制模块的示意图；

图3为本发明实施例中反应塔的内部示意图；

图4为本发明实施例中封板组件中固定板和可动板示意图；

图5为本发明实施例中封板组件的工作角度θ示意图。

附图标号说明：

1-原烟气；2-净化烟气；10-除尘器；20-换热器；30-脱硫组段；40-后料回收 段；50-增压风机；80-进气管道；310-脱硫剂浆液供给设备；311-进料管道；320-反 应塔；322-循环鼓风设备；330-旋流组件；331-固定板；332-可动板；340-旋流单 元；350-下通孔；351-上通孔。

具体实施方式

为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明， 并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施 例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特 征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保 护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基 于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描 述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普 通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

实施例一：

一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统，所述控制系统包括通讯连接 到以下脱硫工段各设备的监测模块以及控制模块；脱硫工段包括沿烟气处理方向依次布置连接的除尘器、换热器、增压风机、脱硫段；其中

所述除尘组件用于去除原烟气内的大颗粒物以及杂质；

所述换热器用于吸收原烟气内的多余热量，并且包括利用吸收的多余热量用于加热脱硫处理后的原烟气；

所述增压风机用于对通过所述换热器后的原烟气进行加压和调速，以保证输入所述脱硫段的原烟气流量；

所述脱硫段包括反应塔、脱硫剂浆液供给设备以及循环鼓风设备；

所述反应塔内包括位于所述反应塔下部的原烟气入口，位于所述反应塔上部的喷淋组件，以及位于所述原烟气入口与所述喷淋组件之间的旋流组件；所述喷淋组件与 所述脱硫剂浆液供给设备通过进料管道连接，用于向反应塔内喷淋脱硫剂浆液；所述 旋流组件用于将所述反应塔内部产生向上的湍流，使位于所述反应塔底部的原烟气向 上均匀且加速移动；

所述旋流组件包括封板组件以及安装于所述封板组件上的旋凝单元；所述封板组件包括固定板和可动板；所述固定板与所述可动板有多个对应设置的通孔；通过调整 所述可动板与所述固定板的相对角度，改变所述固定板与所述可动板之间通孔的通过 面积，从而调整所述封板组件的气流通过性能；

并且，所述监测模块通过监测所述换热器、所述增压风机、所述反应塔的进/出口流量和工作功率，以及所述旋流单元的工作功率，构建产量和功率优化计算模型，从 而通过所述控制模块控制所述增压风机、所述施流单元以及脱硫段中脱硫剂浆液供给 设备的工作参数，达到烟气脱硫工段的功率和产量优化；

优选地，所述监测模块包括：

设置于所述增压风机入口端的第一气体传感器、第一流量传感器；

设置于所述反应塔内的压力传感器；

设置于所述进料管道的第二流量传感器；

设置于所述反应塔出口的第二气体传感器。

优选地，所述控制模块包括数据库、分析单元及控制单元；其中，

所述数据库用于记录多个时刻下所述监测模块所记录的多个监测数据；

所述分析单元通过使用机器学习方式根据所述数据库中的数据进行数据分析，生成脱硫工作模型；

所述控制单元根据所述产量优化模型和功耗优化模型，设定所述增压风机、所述旋流组件以及所述脱硫剂浆液供给设备的工作参数；

优选地，多个所述旋凝单元均匀分布于所述封板组件；

所述固定板固定于所述反应塔内部；所述固定板和所述可动板为圆形，并且均在圆心设置有旋转轴，使所述可动板绕所述固定板作相对转动；设置有多个位置对应的 通孔；通过调整所述可动板与所述固定板的工作角度θ，改变多个通孔对烟气的通过 性；

进一步的，包括一种控制方法，应用于所述控制系统；所述控制方法包括以下建模步骤：

E100：构建数据库；通过预先试验，得到若干组在不同时刻t_n的进气参数、工作 参数以及出口二氧化硫含量；

其中，

进气参数是指增压风机入口的二氧化硫含量u和单位时间流量q、进料管道流 量；

工作参数是指反应塔内压力、反应塔内的反应温度、增压风机功率、旋凝单元功率以及所述工作角度θ；

出气参数是指：反应塔出口的气体二氧化硫含量U以及单位时间流量Q的数据 集；

E200：通过机器学习构建脱硫工作模型；

并且包括以下控制步骤：

S100：设定反应塔出口的气体二氧化硫含量的最大值U_max和最小值U_min；将U_max和U_min作为限定条件输入所述脱硫工作模型；计算符合U_max和U_min数值的多组工作参数；

S200：设定目标功率W₀或者目标出口流量Q₀，以及设定浮动指数η，使满足以下 条件的其中之一：

(1)增压风机功率、旋凝单元功率的总功耗W满足：

W∈[W₀·(1-η),W₀·(1+η)]；

(2)反应塔出口的二氧化硫气体单位时间流量Q满足：

Q∈[Q₀·(1-η),Q₀·(1+η)]；

其中，目标功率W₀指增压风机与旋凝单元的功率的和；目标出口流量Q₀指反应塔出口 的出口注量；

S300：根据步骤S200选定的目标功率W₀或者目标出口流量Q₀，以及设定的浮动 指数η，控制脱硫工段各设备进行工作；

如附图1所示，示例性地描述所述控制系统的一种实施方式：在火电厂原烟气1 脱硫工段中，包括沿气流方向依次设置除尘器10、换热器20、脱硫组段30以及监测 模块、控制模块；

优选地，所述脱硫组段30包括反应塔320、脱硫剂浆液供给设备310、循环鼓风 设备322；反应塔320内的入口端还设置有加热设备；

其中，除尘器10的出口端与换热器20连通；换热器20的出口端通过进气管道 80连通至反应塔320的入口端；增压风机接驳于进气管道80中段，用于对待处理废加施加进气压力；脱硫剂浆液供给设备310通过进料管道311连通至反应塔320内 部；

监测模块包括设置在增压风机50的入口端上的第一二氧化硫传感器、第一流量传感器、第一温度传感器，进一步还包括用于监测增压风机50的第一功耗仪；另外，还 包括设置在反应塔320内的第二温度传感器和压力传感器；还包括设置在进料管道 311上的第二流量传感器以及设置在反应塔320的出口端上的第二二氧化硫传感器；

如附图2，控制模块包括分析单元、数据库及控制单元；其中，控制单元与增压 风机50、脱硫组段30(其中的循环鼓风机、加热设备、脱硫剂浆液供给设备)、监测模 块(其中的每个传感器)均电连接；控制模块在大数据基础上，采用机器学习算法对脱硫过程中多个工作参数和用电功率进行优化，并自动对各设备进行控制，在满足脱硫 标准的前提下能使整个系统的功耗尽量降至最低；

其中，换热器20从输入的废热中吸取热量，并对脱硫组段30排出的净化烟气进 行再次加热，以利于净化烟气外排，进入下一作业或是进入烟囱排放；

脱硫剂浆液供给设备310包括浆液存储箱、进料管道311、设置在进料管道311 上的电磁阀、设置在进料管道311上的供料泵以及设置在反应塔320内且与进料管道 311的末端连通的喷淋装置；通过控制电磁阀和脱硫剂浆液供给泵可控制脱硫剂浆液 的供给流量；第一流量传感器用于监测进入增压风机50的原烟气1流量，第二流量传 感器用于监测进入反应塔320内的脱硫剂浆液的流量；

优选地，本实施例中还包括后料回收段40；后料回收段40用于回收与二氧化硫 反应后的废液以及石膏半成品；反应塔320底部设置废料排出仓门；需要进行排废料 时，打开废料排出仓门，废料输送至后料回收段40，平常工作时废料排出仓门保持关 闭；

整体的处理过程为：原烟气1先经过除尘器10除尘，然后经过换热器20回收部 分余热，经过增压风机50增压加速后再进入反应塔320进行脱硫处理；其中，脱硫剂 浆液可采用石灰石浆液；浆液存储箱中的石灰石浆液经经过进料管道311，由供料泵 泵入反应塔320，通过喷淋装置喷洒到反应塔320内，与原烟气1进行反应；

在此处理过程中，对原烟气1的流动采取以下进一步的优化措施；

优选地，反应塔320的气体处理方向为由下至上；反应塔320的底部设置有与进 气管道80连通的进气口，反应塔320顶部设置有出气口；反应塔320的中段为塔身； 塔身上设置有循环气出口和循环气入口；循环气出口沿塔身的周边切向设置，且循环 气出口设置在塔身整体高度H的1/2至2/3处；循环气入口沿塔身近底部处的周边切 向设置；

优选地，设置循环鼓风设备322在反应塔320的外部；其中，循环鼓风设备322 包括循环鼓风机、连通循环气出口与循环鼓风机进气端的第一循环管道，以及连通循 环鼓风机的出气端与循环气入口的第二循环管道；循环鼓风机用于将塔身内的部分气 体由循环气出口抽出作为循环气体再由循环气入口输送至塔身较高位置；

优选地，设置加热设备在反应塔320塔身底部；原烟气1经过换热器20换热后， 温度明显降低再进入反应塔320；反应塔320内需要保证合适的温度值以提高脱硫反 应效率，由于原烟气1已被降温，此处主要监测温度是否过低；若温度过低，则控制 加热设备工作，使反应塔320内的温度达到适宜范围；

脱硫剂浆液通过脱硫剂浆液供给设备310输送至反应塔320内后，在上升气流作用下，反应塔320内的脱硫剂浆液处于悬浮状态，与气体充分接触，吸收气体中的 SO₂、SO₃，将以石灰石浆液处理为石膏，并在后料回收段40内进行后处理；

其中，在反应塔320内，设置所述旋流组件330；所述旋流组件330基于旋流和 凝并两方面的作用下，由下向上的将原烟气1产生旋流切向力，原烟气1携带的液滴 在离心力作用下，聚集到凝并器侧板，小液滴凝并成大液滴，在重力作用下落到塔底 部，可大大降低硫酸铵溶液的夹带，提高粉尘捕集效率；从而能够明显提高原烟气1 中目标物质的有效转化和除去，明显提高脱硫的效果。

实施例二：

本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：

在一种实施方式中，如附图3所示的以侧视图展示反应塔320与所述施流组件的布置方式；所述施流组件设置于反应塔320靠近反应塔320的入口端上方；所述封板 组件包括固定板331以及可动板332；其中固定板331通过焊接方式固定于反应塔320 内部；在固定板331圆心位置，设置有用于活动连接可动板332的旋转轴；可动板 332可以绕旋转轴相对固定板331进行旋转；并且，通过设置驱动元件，例如电机、 磁性开关、弹性装置等，可以通过所述控制单元控制固定板331与可动板332之间的 工作角度θ；

如附图4所示，为所述固定板331和所述可动板332的整体视图；其中在图4 (a)中，所述固定板331的内部包括多个旋流单元340；多个旋流单元340均匀地固 定于所述固定板331上；所述旋流单元340的数量、工作功率和出口直径可以根据反 应塔320的内部直径以及工况需要优先计算后选定；

进一步的，在多个旋流单元340的外围，设置有多个下通孔350；而在可动板332上，与每个下通孔350对应的，包括相等数量和尺寸的上通孔351；

如附图5所示，为固定板331与可动板332的工作角度θ为一数值θ₁时的示意 图；其中，当工作角度θ＝0时，即多个下通孔350与对应的上通孔351完全连通，则 所述封板组件的通气性能达到最大值；而当工作角度θ＝θ_max时，可以使多个下通孔 350与对应的上通孔351完全封闭，则所述封板组件的通气性能达到最小值；

通过实验测试可知，所述封板组件的通气性能由可以产生反应塔320内烟气向上流动的阻力，可以明显影响反应塔320内烟气的流动状况、压力、与脱硫剂浆液的反 应程度，并且对反应塔320内的阻塞情况、挂料积聚也产生可见影响；

一方面，当所述封板组件的通气性能较小时，由于烟气的向上流动阻力过大，使得反应塔320入口端烟气流速过低、反应塔320内压力呈脉冲波动，频率高、幅值大；同时令增压风机50、旋流子功耗、反应塔320内压力均出现较大波动；最终使脱 硫反应速率受到影响，多个工作设备亦处理较大工作压力下；但当所述封板组件的通 气性能较大时，虽然可以改善以上提及情况，但伴随出现烟气流速偏低，单位截面浆 液流量少，截面传质效果降低，反而降低脱硫效率；

因此可以通过上述设置，适应于不同的反应塔320工况，由所述控制单元实现适应性调整。

实施例三：

本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：

在采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫的工序中，由于系统设备运行规律存在非线性的 特点，其系统设备配合状态多变复杂，其运行目标本质上是一个复杂约束下多参数的非线性优化问题；传统的数学规划法存在诸多弊端，在某些条件下有可能无法给出最 优解，影响脱硫系统的稳定运行；

在一些实施方式中，采用基于机器学习的数据驱动方式对脱硫系统的总功耗和脱硫后净化烟气流量和二氧化硫含量进行预测，有着建模速度快、预测精度较高的优 势；

在上述的工作参数中，增压风机的功率与增压风机的转速以及增压量相关，旋凝单元的功率与旋凝单元的转速、反应塔内压力、温度、原烟气流量，甚至封板组件的 工作角度θ亦相关，因此该系统下存在多个复杂的并且存在相关性的参数；亦不同的 增压风机工作参数与不同的旋凝单元工作参数，同样对出气参数以及脱硫系统的整体功耗存在影响；而即使在相同的出气参数或者整体功耗下，亦存在多种的工作参数的 搭配方式；

因此，适用于采用机器学习的方式，以净化后烟气的二氧化硫含量的最大值U_max和最小值U_min作为约束条件，在选定目标功率W₀或者目标出口流量Q₀以及其对应的浮 动范围内，根据机器学习建立的脱硫工作模型，选择合适的工作参数；

可选地，所述控制方法选择的机器学习的方法采用监督学习方式进行；

可选地，机器学习的算法可以为k-近邻算法、决策树、支持向量机、朴素贝叶斯 或者线性回归算法；

可选地，由于原烟气1的流量和二氧化硫含量在一段固定排放的时间中亦存在数值浮动，因此设定的浮动指数η可以根据实际工况，选择数值为0.05至0.2；

可选地，在实际脱硫工作中的监测数据亦实时添加到所述数据库中，用于持续优化脱硫工作模型。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是 示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置 中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各 种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的 方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多 元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过 程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配 置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的 情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了 本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化 和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫的环保智能控制系统，其特征在于，所述控制系统包括通讯连接到以下脱硫工段各设备的监测模块以及控制模块；脱硫工段包括沿烟气处理方向依次布置连接的除尘器、换热器、增压风机、脱硫段；其中

所述除尘器用于去除原烟气内的大颗粒物以及杂质；

所述换热器用于吸收原烟气内的多余热量，并且包括利用吸收的多余热量用于加热脱硫处理后的原烟气；

所述增压风机用于对通过所述换热器后的原烟气进行加压和调速，以保证输入所述脱硫段的原烟气流量；

所述脱硫段包括反应塔、脱硫剂浆液供给设备以及循环鼓风设备；

所述反应塔内包括位于所述反应塔下部的原烟气入口，位于所述反应塔上部的喷淋组件，以及位于所述原烟气入口与所述喷淋组件之间的旋流组件；所述喷淋组件与所述脱硫剂浆液供给设备通过进料管道连接，用于向反应塔内喷淋脱硫剂浆液；所述旋流组件用于使所述反应塔内部产生向上的湍流，使位于所述反应塔底部的原烟气向上均匀且加速移动；

其中，所述旋流组件包括封板组件以及安装于所述封板组件上的旋流单元；所述封板组件包括固定板和可动板；所述固定板与所述可动板有多个对应设置的通孔；通过调整所述可动板与所述固定板的相对角度，改变所述固定板与所述可动板之间通孔的通过面积，从而调整所述封板组件的气流通过性能；

所述固定板固定于所述反应塔内部；所述固定板和所述可动板为圆形，并且均在圆心设置有旋转轴，使所述可动板绕所述固定板作相对转动；通过调整所述可动板与所述固定板的相对角度，使所述封板组件具有工作角度θ；

并且，所述监测模块通过监测所述换热器、所述增压风机、所述反应塔的进/出口流量和工作功率，以及所述旋流单元的工作功率，构建产量和功率关系的脱硫工作模型，从而通过所述控制模块控制所述增压风机、所述旋流单元以及脱硫段中脱硫剂浆液供给设备的工作参数，达到烟气脱硫工段的功率和产量优化；

所述监测模块包括：

设置于所述增压风机入口端的第一气体传感器、第一流量传感器；

设置于所述反应塔内的压力传感器；

设置于所述进料管道的第二流量传感器；

设置于所述反应塔出口的第二气体传感器；

所述控制模块包括数据库、分析单元及控制单元；其中，

所述数据库用于记录多个时刻下所述监测模块所记录的多个监测数据；

所述分析单元通过使用机器学习方式根据所述数据库中的数据进行数据分析，生成脱硫工作模型；

所述控制单元根据产量优化模型和功耗优化模型，设定所述增压风机、所述旋流组件以及所述脱硫剂浆液供给设备的工作参数；

所述控制系统的控制方法包括以下建模步骤：

E100：构建数据库；通过预先试验，得到若干组在不同时刻t_n的进气参数、工作参数以及出口二氧化硫含量；

其中，进气参数是指增压风机入口的二氧化硫含量u和单位时间流量q、进料管道流量；工作参数是指反应塔内压力、反应塔内的反应温度、增压风机功率、旋流单元功率以及所述工作角度θ；出气参数是指：反应塔出口的气体二氧化硫含量U以及单位时间流量Q的数据集；

E200：通过机器学习构建脱硫工作模型；

并且包括以下控制步骤：

S100：设定反应塔出口的气体二氧化硫含量的最大值U_max和最小值U_min；将U_max和U_min作为限定条件输入所述脱硫工作模型；计算符合U_max和U_min数值的多组工作参数；

S200：设定目标功率W₀或者目标出口流量Q₀，以及设定浮动指数η，使满足以下条件的其中之一：

(1)增压风机功率、旋流单元功率的总功耗W满足：

W∈[W₀·(1-η),W₀·(1+η)]；

(2)反应塔出口的二氧化硫气体单位时间流量Q满足：

Q∈[Q₀·(1-η),Q₀·(1+η)]；

其中，目标功率W₀指增压风机与旋流单元的功率的和；目标出口流量Q₀指反应塔出口的出口流量；

S300：根据步骤S200选定的目标功率W₀或者目标出口流量Q₀，以及设定的浮动指数η，控制脱硫工段各设备进行工作。

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