一种NMP尾气处理装置的智能控制系统的制作方法

本发明涉及工业废气处理智能控制，具体为一种nmp尾气处理装置的智能控制系统。

背景技术：

1、n-甲基吡咯烷酮（nmp）作为锂电池涂布、电子绝缘材料生产等行业常用的工业溶剂，其尾气排放需严格净化至1mg/m3以下以满足严苛的环保要求。现有技术中，nmp尾气主流处理工艺为冷凝+多级喷淋吸收组合工艺，相关专利多围绕nmp尾气的冷凝、吸收、回收结构进行优化，现有技术中，nmp尾气主流处理工艺为冷凝+多级喷淋吸收组合工艺，相关技术已公开多项专利，如实新专利cn 220026531 u（一种 nmp 生产用废气处理装置）、发明专利cn202310378572.2（一种含 nmp 废气的高效回收装置）、发明专利申请cn121624063a（双面涂布与干燥烘箱集成一体式 nmp 回收系统及工作方法）等，上述专利均围绕 nmp 尾气的冷凝、吸收、回收结构进行优化，试图提升冷凝效果和吸收效率。

2、但现有技术存在核心技术缺陷，未解决nmp尾气处理过程中量化控制、智能联动的关键问题：一是冷凝无量化干气化控制标准，液滴夹带问题未根本解决，人工调节冷凝温度、制冷量无明确依据，导致进喷淋塔废气夹带微小液滴，液滴态nmp无法通过喷淋溶解脱除，成为nmp脱除效率下降的核心诱因；二是喷淋吸收参数依赖人工调节，nmp脱除效率无量化闭环控制，无法根据尾气实时工况动态匹配最优参数，易出现排放浓度波动在11-19mg/m3的情况，远高于1mg/m3的标准；三是冷凝与喷淋吸收单元无智能联动，全流程控制脱节，两个单元独立操作，冷凝干气化效果的检测数据未作为喷淋吸收参数调节的输入条件，导致整体nmp脱除效率大幅波动；四是无专用智能控制系统，人工操作导致能耗高、误差大，为保证达标常过度调节参数，造成能耗及物料浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种nmp尾气处理装置的智能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种nmp尾气处理装置的智能控制系统，所述nmp尾气处理装置包括深冷冷剂机组、深冷制冷器、气液分离罐、表冷器+除雾器、三级喷淋塔、风机、循环液泵和自吸泵，其特征在于，所述智能控制系统采用感知层、控制层和执行层三级架构，以及锁定两项核心控制指标实现全流程量化闭环联动控制；

3、所述两项核心控制指标包括：

4、深冷冷凝干气化控制指标：气液分离罐出口即喷淋塔入口废气的露点≤10℃且微小液滴含量≤0.01mg/m3；

5、nmp脱除效率控制指标：三级喷淋塔出口尾气的nmp脱除效率≥99.99%，对应尾气nmp含量≤1mg/m3，适配入口nmp浓度250～350ppm工况；

6、所述感知层布置有与两项核心控制指标匹配的检测传感器，采集频率为2s/次，用于采集尾气流量、尾气进出口nmp浓度、深冷制冷器进出口温度、气液分离罐出口露点及微小液滴含量、喷淋塔空塔气速、循环液总流量、喷淋塔进出气温度、塔釜液位数据并传输至控制层；

7、所述控制层为工业智能控制器，内置四个耦合联动的核心数学控制模型，分别为深冷冷凝温度调节模型、深冷冷剂机组制冷量调节模型、nmp脱除效率核心模型、喷淋参数综合调节模型，以干气化控制指标达标为前置约束，以nmp脱除效率控制指标达标为最终目标，计算最优操作参数并输出控制指令；

8、所述执行层包括深冷冷凝执行单元和喷淋吸收执行单元，响应时间≤1s，其中深冷冷凝执行单元用于调节冷凝温度、制冷量、凝液排放，喷淋吸收执行单元用于调节风机频率、循环液泵频率、冷冻水流量，精准执行控制层指令。

9、优选的，所述感知层的检测传感器具体包括：

10、干气化指标配套传感器：气液分离罐出口露点传感器、微小液滴在线检测仪、深冷制冷器出口温度传感器、气液分离罐凝液液位传感器；

11、脱除效率指标配套传感器：喷淋塔入口nmp浓度传感器、喷淋塔出口nmp浓度传感器、喷淋塔空塔气速传感器、循环液总流量传感器、喷淋塔进出气温度传感器、三级喷淋塔塔釜液位传感器。

12、优选的，所述深冷冷凝温度调节模型的计算公式为：

13、tc=td-k1·lg（cd/cd0）-k2·（q尾/2000）

14、式中：tc为深冷制冷器出口目标冷凝温度，单位℃；td为干气化指标露点阈值，取值10℃；cd为干气化指标液滴含量阈值，取值0.01mg/m3；cd0为液滴含量基准值，装置标定为0.1mg/m3；q尾为尾气实时流量，单位m3/h；k1为液滴-冷凝温度耦合系数，标定为8.5；k2为流量-冷凝温度修正系数，标定为2.3。

15、优选的，所述深冷冷剂机组制冷量调节模型的计算公式为：

16、q冷=k3·（t尾进-tc）·q尾·c

17、式中：q冷为深冷冷剂机组目标制冷量，单位kj/h；t尾进为深冷制冷器入口尾气温度，单位℃，由感知层采集；k3为制冷效率修正系数，标定为1.12；c为nmp尾气定压比热容，标定为1.05kj/（m3·℃）。

18、优选的，所述控制层内置前置约束逻辑：当深冷冷凝干气化控制指标未达标时，锁定nmp脱除效率调控相关模型，优先启动深冷冷凝干气化调控模型，直至干气化指标达标后再解锁喷淋吸收单元的控制逻辑。

19、优选的，所述nmp脱除效率核心模型仅在干气化指标达标时生效，其计算公式为：

20、η=1-（k4·u1.2·c0.8）/（l1.5·（t进-t出）0.9）

21、式中：η为nmp脱除效率，目标阈值≥99.99%；u为喷淋塔空塔气速，单位m/s，取值范围6.94～13.89m/s；c为第一级喷淋塔循环液nmp浓度，单位%，取值范围0～90%；l为喷淋密度即循环液总流量，单位kg/h，取值范围911～1823kg/h；t进/t出分别为喷淋塔进气/出气温度，控制目标分别为13℃/10℃；k4为干气化达标后气液传质系数，标定为0.023。

22、优选的，所述喷淋参数综合调节模型包括风机频率调节子模型和循环液泵频率调节子模型：

23、风机频率：fj=fj0·（u·s/q尾干）·k5

24、循环液泵频率：fp=fp0·（l/∑qp0）·k6

25、式中：fj、fp分别为风机、循环液泵实时运行频率，单位hz，额定频率均取50hz；s为喷淋塔横截面积，标定为0.085m2；q尾干为干气化后尾气实时流量，单位m3/h，由感知层采集；∑qp0为三台循环液泵额定流量和，标定为2733kg/h；k5、k6分别为风机、循环液泵流量修正系数，分别标定为0.98、0.95。

26、优选的，所述执行层的执行元件具体包括：

27、干气化指标配套执行元件：深冷冷剂机组制冷量变频器、深冷制冷器温度调节阀、气液分离罐凝液排放电动阀；

28、脱除效率指标配套执行元件：风机变频器、三级循环液泵变频器、冷冻水流量电动调节阀、喷淋塔补料自吸泵。

29、优选的，所述控制层还内置闭环修正逻辑：感知层实时采集两大核心控制指标数据，若nmp脱除效率控制指标未达标，在干气化指标达标的前提下，通过喷淋参数综合调节模型动态调整风机、循环液泵频率，直至脱除效率≥99.99%。

30、优选的，所述控制层还内置辅助控制逻辑：当三级喷淋塔塔釜液位低于50mm时，启动定量补料程序，将液位补至550mm；当接收到停机指令时，按顺序执行停止进废气→深冷机组继续运行2min→风机送风5min→关闭喷淋单元→关闭深冷单元→自动排液的停机流程。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

32、本发明通过工况状态下干气化效果稳定达标，从源头保障脱除效率，通过量化模型精准调控干气化控标，解决现有技术中冷凝效果优化但液滴夹带问题未根本解决的缺陷，为nmp脱除效率达标奠定坚实基础，且nmp脱除效率稳定满足环保要求：以干气化为前置约束，精准调控脱除效率控标，确保尾气nmp含量≤1mg/m3，达标率100%，解决了现有技术中排放浓度波动、无法满足1mg/m3严苛标准的行业痛点。

33、本发明采用深冷-喷淋智能联动，全流程控制无脱节：实现深冷冷凝干气化效果与喷淋吸收参数的动态联动，弥补了现有技术中两个单元独立操作、控制脱节的缺陷，能根据干气化效果波动实时调整喷淋参数，保障整体脱除效率稳定；系统简洁可靠，工业实用性强且节能降耗：舍弃冗余测点、模型和执行元件，系统结构简单，设备改造成本低，操作维护便捷，适配工业实际运行需求；通过量化模型优化操作参数，避免人工过度调节导致的能耗浪费。