CN115999772A - 基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术中没有针对多工艺阶段的电除尘控制方法，多工艺阶段的电除尘系统能耗有待进一步降低的问题，提出了一种基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，属于电除尘技术领域，通过监测各生产制造工艺阶段的烟气排放流速，将各生产工艺阶段烟气排放分为三个阶段，按照每个阶段的烟气排放特点制定除尘器内各高压电场的控制方案，本发明对多工艺阶段的高压电场按照不同工艺进行分时段精准控制，并利用高压电场的容性特性间歇性供电，在满足排放要求的前提下，进一步的降低了电除尘系统的能耗。

Description

基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法

技术领域

本发明属于电除尘技术领域，具体涉及一种基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法。

背景技术

大气污染治理领域，电除尘技术是被广泛应用大气粉尘颗粒的污染治理。电除尘技术在炼钢、水泥等应用领域，含粉尘颗粒烟气会随着工厂产品生产制造不同工艺阶段剧烈波动，如何达到国家新的更严格的排放标准，对电除尘技术产生了新的挑战。同时，用户既有减排的需求，进一步降低污染物排放值，也有在满足国家排放标准时，同步降低运行电耗，降低运行成本的需求。典型电除尘优化控制方法如申请号为CN202111061474.3、名称为“一种多信号优化节能电除尘控制方法”的申请文件，或者申请号CN202210952460.9名称为“一种电厂静电除尘优化控制方法及系统”的申请文件，为在电除尘器出口安装浊度仪，监测电除尘出口排放值得变化，根据出口排放的情况去调整电除尘器各级电场高压电源的电压电流等控制参数，提高或降低高压电源的输出功率，实现减排降低运行能耗的优化控制。这种方法，对于相对稳定的工况，如燃煤电厂的粉尘颗粒治理有很好的效果。但对于炼钢等类似基于工艺阶段的产品生产制造污染治理，优化控制效果并不理想。如炼钢整个工艺周期一般只有几十分钟，短短周期内需要经过炼钢准备、兑铁、吹炼准备、吹炼、测温取样、补吹、出钢、溅渣护炉、出渣的工艺阶段，过程中的不同工艺阶段烟气流量、流速、温度、粉尘颗粒物、含氧量都大幅度变化。同时由含粉尘颗粒烟气经烟道、电除尘器到达电除尘出口浊度仪位置的时间一般有几秒到十几秒，浊度反馈值有很大的滞后性，根据浊度当前值调整电除尘电场高压供电后，上级工艺阶段可能已经出现变化，导致优化波动大，效果差。

发明内容

本发明针对现有技术中没有针对多工艺阶段的电除尘控制方法，多工艺阶段的电除尘系统能耗有待进一步降低的问题，提出了一种基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法, 包括以下步骤：

步骤一、通过监测各生产制造工艺阶段的烟气排放流速，将各生产工艺阶段烟气排放分为开始阶段、稳定阶段和过渡阶段三个阶段；

步骤二、按照每个阶段的烟气排放特点制定除尘器内各高压电场的控制方案；

步骤三、除尘器的烟气排放出口设置浊度监控设备，高压电场控制器控制各高压电场的输出功率根据烟气浊度反馈值动态调整，并根据烟气排放流速计算各工艺阶段的烟气到达高压电场的时间，各高压电场根据烟气流速动态调整功率输出时间；

所述步骤二中的控制方案分为高功率输出方案和节能输出方案；烟气排放的开始阶段采用高功率输出方案，稳定阶段采用节能输出方案，过渡阶段从节能输出方案调整到高功率输出方案；

所述节能输出方案的输出功率初始值为高功率输出方案的50%，在稳定阶段，如果此时的烟气浊度排放均值、排放峰值超过排放限值，则下个工艺阶段的稳定阶段的节能输出方案的输出功率高于初始值，如果烟气浊度排放均值、排放峰值未超过排放限值，则下个工艺阶段的稳定阶段的节能输出方案的输出功率低于初始值；并将当前工艺阶段高压电场的控制方案对应的排放均值、峰值、能耗值、烟气流主要参数存储建立数据库，对高压电场的控制方案进行评价，积累数据，运行时自动匹配最佳高压电场的控制方案。

作为优选，所述三个阶段的烟气排放按照烟气排放流量确定，分为烟气流波动较大的开始阶段、烟气流排放比较稳定的稳定阶段、当前工艺段结束进入到下一工艺段的过度阶段。

作为优选，所述高功率输出方案为高压电场按照额定功率输出。

作为优选，所述高压电场的控制方案中，对高压电场的供电周期均匀分解成多个微观的等分时间段，利用高压电场的容性特性间歇性供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明对多工艺阶段的高压电场按照不同工艺进行分时段精准控制，并利用高压电场的容性特性间歇性供电，在满足排放要求的前提下，进一步的降低了电除尘系统的能耗。

附图说明

图1为炼钢工艺流程图；

图2为本发明的烟气控制流程图；

图3为本发明的控制方法流程图；

图4为实施本发明的高压电场的电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：

一种基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，包括以下步骤：

步骤一、通过监测各生产制造工艺阶段的烟气排放流速，将各生产工艺阶段烟气排放分为开始阶段、稳定阶段和过渡阶段三个阶段；

步骤二、按照每个阶段的烟气排放特点制定除尘器内各高压电场的控制方案；

步骤三、除尘器的烟气排放出口设置浊度监控设备，高压电场控制器控制各高压电场的输出功率根据烟气浊度反馈值动态调整，并根据烟气排放流速计算各工艺阶段的烟气到达高压电场的时间，各高压电场根据烟气流速动态调整功率输出时间；

所述步骤二中的控制方案分为高功率输出方案和节能输出方案；烟气排放的开始阶段采用高功率输出方案即高压电场按照额定功率输出，稳定阶段采用节能输出方案，过渡阶段从节能输出方案调整到高功率输出方案。

本实施例中以炼钢工艺为例进行说明，如图1所示，完整的炼钢工艺阶段包括：炼钢准备阶段G1、兑铁阶段G2、吹炼准备阶段G3、吹炼阶段G4、测温取样阶段G5、补吹阶段G6、出钢阶段G7、溅渣护炉阶段G8、出渣阶段G9、循环等待阶段G10。每个阶段完成分别需要一定时间，炼钢准备阶段G1需要T1时间完成，兑铁阶段G2需要T2时间完成，吹炼准备阶段G3需要T3时间完成，吹炼阶段G4需要T4时间完成，测温取样阶段G5需要T5时间完成，补吹阶段G6需要T6时间完成，出钢阶段G7需要T7时间完成，溅渣护炉阶段G8需要T8时间完成，出渣阶段G9需要T9时间完成，循环等待阶段G10需要T10时间完成。炼钢整个工艺周期短的一般只有几十分钟，一次结束接着下一次，循环往复。一个短短周期内需要经过炼钢准备、兑铁、吹炼准备、吹炼、测温取样、补吹、出钢、溅渣护炉、出渣的工艺阶段，过程中的不同工艺阶段烟气流量、流速、温度、粉尘颗粒物、含氧量都大幅度变化。同时由含粉尘颗粒烟气经烟道、电除尘器到达电除尘出口浊度仪位置的时间一般有几秒到十几秒，浊度反馈值有很大的滞后性，根据浊度当前值调整电除尘电场高压供电后，上级工艺阶段可能已经出现变化，导致优化波动大，效果差、能耗高。

为此，如图3所示，本发明将每个工艺阶段的时间细分为三个阶段：

开始阶段—对应当前工艺阶段从开始运行到进入稳定工作状态的时间，没有进入稳态前，含粉尘颗粒烟气流波动较大，该阶段需要电除尘器高功率输出。

稳定阶段—当前工艺阶段进入稳定工作状态，含粉尘颗粒烟气流波动较小，含粉尘颗粒量也较少，该阶段可以根据当前工艺状态的产生的烟气流特性，在满足排放的同时，可以选择电除尘器节能功率输出。

过渡阶段—确保从一个工艺阶段变化为另一工艺阶段时，粉尘排放不超标，比如当前工艺阶段选择的电除尘器输出方案为节能输出方案，接下来流转到新的工艺阶段烟气量变大、粉尘浓度含量增加时，应提早改变高压控制策略，增加高压电源运行功率，使除尘器电场提前做好准备，以适应下个工艺阶段的要求，确保排放值不超标，既切换到电除尘器高功率输出方案。

上述节能输出方案的输出功率初始值为高功率输出方案的50%，在稳定阶段，如果此时的烟气浊度排放均值、排放峰值超过排放限值，则下个工艺阶段的稳定阶段的节能输出方案的输出功率高于初始值，如果烟气浊度排放均值、排放峰值未超过排放限值，则下个工艺阶段的稳定阶段的节能输出方案的输出功率低于初始值；并将当前工艺阶段高压电场的控制方案对应的排放均值、峰值、能耗值、烟气流主要参数存储建立数据库，对高压电场的控制方案进行评价，积累数据，运行时自动匹配最佳高压电场的控制方案。

如图2所示，为了更好的节约能源，电除尘器中的多个高压电场，根据烟气流动的先后次序排序，并通过高压电场的长度/烟气的流速，计算出烟气通过一个高压电场的时间，各高压电场根据这个时间差先后启动高压电场的功率输出以及变更高压电场的功率输出。

进一步的，高压电场呈电容特性，有高压储能作用。电场电容特性与电场的机械结构有关，每个工程电除尘建造完毕后，电场有个稳定的电容参数，根据不同电场大小一般为十几纳法到百纳法之间，可以用电容表测量获得。高压电场在没有供电时电压的衰减时间和电场电容大小，以及电场极板与极线之间的距离、极线的形状有关，同时与当前工艺阶段的烟气特性相关。单个高压电场的高功率输出或者节能功率输出的时候，都可以将对高压电场的供电周期均匀分解成多个微观的等分时间段，进行间歇性供电：

将高压供电控制时间平均分为X个高压供电周期，假设烟气在单个高压电场的停留时间为5秒，X为1000，那么高压供电周期为5ms。在高压供电周期内，又将高压供电周期分为两个时间：供电时间Tgx与节能时间Tjx，循环输出。

节能时间Tjx一般按高压电源电压峰值到达额定值后，完全停止供电输出，电场电压值衰减到电场起晕电压（起晕电压为负载为零电流时，对应的电压值，一般为25KV）的时间，为了减少出口排放值的波动，节能时间Tjx可按高压电源电压峰值到达额定值后，完全停止供电输出，电场电压值衰减到电场1.5倍起晕电压（起晕电压为负载为零电流时，对应的电压值，一般为25KV，此时电压约37.5KV）的时间。

继续以上面的高压供电周期为5ms为例，供电时间Tgx为2ms,节能时间Tjx取高压电场的电压衰减到电场1.5倍起晕电压时的时间差：为3ms。因为电场呈电容特性，有高压储能作用，烟气停留时间为5秒，相对于节能时间Tjx为3ms，除尘效率几乎没有影响，确能大大的减少供电输出，从而节省能源。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过监测各生产制造工艺阶段的烟气排放流速，将各生产工艺阶段烟气排放分为开始阶段、稳定阶段和过渡阶段三个阶段；

步骤二、按照每个阶段的烟气排放特点制定除尘器内各高压电场的控制方案；

步骤三、除尘器的烟气排放出口设置浊度监控设备，高压电场控制器控制各高压电场的输出功率根据烟气浊度反馈值动态调整，并根据烟气排放流速计算各工艺阶段的烟气到达高压电场的时间，各高压电场根据烟气流速动态调整功率输出时间；

所述步骤二中的控制方案分为高功率输出方案和节能输出方案；烟气排放的开始阶段采用高功率输出方案，稳定阶段采用节能输出方案，过渡阶段从节能输出方案调整到高功率输出方案；

所述节能输出方案的输出功率初始值为高功率输出方案的50%，在稳定阶段，如果此时的烟气浊度排放均值、排放峰值超过排放限值，则下个工艺阶段的稳定阶段的节能输出方案的输出功率高于初始值，如果烟气浊度排放均值、排放峰值未超过排放限值，则下个工艺阶段的稳定阶段的节能输出方案的输出功率低于初始值；并将当前工艺阶段高压电场的控制方案对应的排放均值、峰值、能耗值、烟气流主要参数存储建立数据库，对高压电场的控制方案进行评价，积累数据，运行时自动匹配最佳高压电场的控制方案。

2.根据权利要求1所述的基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，其特征在于，所述三个阶段的烟气排放按照烟气排放流量确定，分为烟气流波动较大的开始阶段、烟气流排放比较稳定的稳定阶段、当前工艺段结束进入到下一工艺段的过渡阶段。

3.根据权利要求1所述的基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，其特征在于，所述高功率输出方案为高压电场按照额定功率输出。

4.根据权利要求1所述的基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，其特征在于，所述高压电场的控制方案中，对高压电场的供电周期均匀分解成多个微观的等分时间段，利用高压电场的容性特性间歇性供电。

5.根据权利要求4所述的基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，其特征在于，所述间歇性供电的方法为：将高压供电控制时间平均分为X个高压供电周期，将高压供电周期分为两个时间：供电时间Tgx与节能时间Tjx，循环输出。

6.根据权利要求5所述的基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，其特征在于，所述节能时间Tjx为高压电场停止供电输出后，高压电场电压衰减到高压电场起晕电压所需要的时间。

7.根据权利要求5所述的基于生产制造不同工艺阶段的电除尘高压控制方法，其特征在于，所述节能时间Tjx为高压电场停止供电输出后，高压电场电压衰减到高压电场1.5倍起晕电压所需要的时间。

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