一种SDS干法脱硫剂精准加料控制方法和装置与流程

一种sds干法脱硫剂精准加料控制方法和装置
技术领域
1.本发明涉及sds干法脱硫工艺中脱硫剂加料工艺，具体涉及一种sds干法脱硫剂精准加料控制方法和装置。


背景技术：

2.当前钢铁、化工、建材行业sds干法脱硫系统脱硫剂采用变频计量给料，通过稀相气力输送输送到脱硫塔里。逻辑控制普遍仅是计量方面的pid调节，未真正实现投料自动化、智能化。
3.在干法脱硫系统运行过程中，烟气中的so2浓度往往低于设计值,脱硫剂的加入普遍采用人工手动调节的方式，系统不能根据烟气负荷实时的变化自动调节脱硫剂的加入量，导致运行过程中物料和电能的浪费。
4.在整个脱硫系统中，脱硫剂的消耗占到脱硫系统能耗的20％左右，节能降耗具有重大的意义。
5.本发明通过研究和改进，提供了一种在原有传统控制基础上采用预测模糊控制和大数据模型相结合的脱硫剂精准加料控制系统。


技术实现要素：

6.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sds干法脱硫剂精准加料控制方法和装置。
7.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种sds干法脱硫剂精准加料控制方法和装置，所述装置包括数据采集仪、前端模块、后馈控制模块、数据库、模糊参数控制器、预测算法推理程序、数模转换器、交频器以及数据处理器；所述数据采集仪分别与所述前端模块以及后馈控制模块连接；所述数据处理器分别与所述前端模块、后馈控制模块、模糊参数控制器以及数模转换器连接。
8.较佳的，所述的一种sds干法脱硫剂精准加料控制方法包括以下步骤：
9.s1：数据采集：
10.数据采集仪采集并传输脱硫系统进口cemsso2浓度、o2量、湿度、温度和流量q
p
等数据；
11.s2：调整系数k10：
12.基于系统出口so2排放量，确定脱硫剂后馈加料量调整系数k10；
13.基于当地环保要求或行业污染物排放限值≤35mg/nm3，设定系统so2排放限值，计算系统所需so2脱除量，通过化学反应方程式：2nahco3 so2 1/2o2→
na2so4 h2o 2co2，确定当前脱除so2达标排放的脱硫剂前端理论加料量go；
14.基于数采采集仪采集脱硫系统出口cems烟气so2浓度，根据净烟气流量qj计算so2排放速率，通过与在基准设定系统so2排放限值条件下的so2排放速率的差额δ1，确定so2排放变化的后馈调节系数k10；
15.s3：调整系数k20；
16.根据所述的数据采集仪采集的进出口烟气cems的so2浓度值，经过梳理统计出相应的so2浓度变化速率v入s02和v出s02，确定so2浓度变化速率高限值v出s02g；
17.基于所述的so2浓度变化速率高限值v出s02g，与净烟气so2浓度变化速率v出s02进行对比，建立相应的控制策略和逻辑，结合so2排放变化的后馈调节系数k10，确定附加调整系数k20＝k10*v出s02；
18.s4：建立相应的控制策略和算法，确定所述脱硫剂的最终投料量g
终
；
19.根据所述的前端理论加料量go、后馈调整系数k10、调整系数k20，通过相应相应比例/微积分函数、模糊控制和推理规则，确定所述脱硫剂的最终投料量g
终
＝go*(1 k10)*(1 k20)。
20.较佳的，所述数据库内设有工艺库和运行维护规程系统；所述规工艺库和运行维护规程系统之间属于平行关系；所述知识库与预测算法推理程序之间双向信息交换。
21.较佳的，所述前端模块包括设定变量单元、前端算法模型单元和前端数据写入控制器单元；所述后馈控制模块包括后端参数控制器单元和后端算法程序单元。
22.较佳的，所述前端数据写入控制器单元和后端参数控制器单元均采用标准pid控制策略。
23.较佳的，所述模糊参数控制器采用自适应pid模糊控制策略。
24.较佳的，所述装置还设有进口ces和出口ces；所述进口ces与所述数据采集仪连接；所述出口ces与所述数据采集仪以及所述预测算法推理程序连接。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
26.1、本发明由手动控制改为自动控制，提高了系统自动化程度，同时降低了人力成本。
27.2、解决了脱硫反应环境复杂，控制困难的难题。
28.3、通过本发明所述的装置及系统能降低系统物耗和能耗，降低运行成本，保证系统安全、稳定、高效的运行，提高系统运行和管理效率。
29.4、解决烟气so2波动大，控制调节滞后的问题，且系统预判控制性能强。
附图说明
30.图1为本发明结构示意图；
31.图2为数据库内部示意图；
32.图中：1-数据采集仪；2-前端模块；3-后馈控制模块；4-数据库；5-模糊参数控制器；6-预测算法推理程序；7-数模转换器；8-交频；9-数据处理器；21-变量单元；22-前端算法程序单元；23-前端数据写入控制器单元；31-后端参数控制器单元；32-后端算法程序单元；11-进口cems；12-出口cems；41-工艺库；42-运行维护规程系统。
具体实施方式
33.为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
34.请结合参照图1，本发明提供了一种sds干法脱硫剂精准加料控制方法和装置，所
述装置包括数据采集仪1、前端模块2、后馈控制模块3、数据库4、模糊参数控制器5、预测算法推理程序6、数模转换器7、交频器8以及数据处理器9；所述数据采集仪1分别与所述前端模块2以及后馈控制模块3连接；所述数据处理器9分别与所述前端模块2、后馈控制模块3、模糊参数控制器5以及数模转换器7连接。
35.本发明通过手动控制改为自动控制，提高了系统自动化程度，同时降低了人力成本。
36.较佳的，所述的一种sds干法脱硫剂精准加料控制方法包括以下步骤：
37.s1：数据采集：
38.数据采集仪1采集并传输脱硫系统进口cems 11 so2浓度、o2量、湿度、温度和流量q
p
等数据。
39.s2：调整系数k10：
40.基于系统出口so2排放量，确定脱硫剂后馈加料量调整系数k10；
41.基于当地环保要求或行业污染物排放限值(≤35mg/nm3)，设定系统so2排放限值，计算系统所需so2脱除量，通过化学反应方程式：2nahco3 so2 1/2o2→
na2so4 h2o 2co2，确定当前脱除so2达标排放的脱硫剂前端理论加料量go。
42.根据所述的当地环保要求或行业污染物排放限值，设定系统so2排放限值cso
2出
，通过数据采集系统采集的进口烟气cems11的相关参数(流量qs
入
、入口so2浓度cso
2入
、含o2量v
o2
、温度t等)，确定脱硫效率ηso2＝(1-cso
2出
/cso
2入
)*100％、脱硫总量g
t,so2
＝qs
入
*(cso
2入-cso
2出
)、脱硫摩尔量(其中so2分子量64.06)。
43.基于所述的脱硫摩尔量m
tm
，适当选取钠硫摩尔比na/s(2～2.5)，根据脱硫剂品质含量n
s,g
确定当前脱除so2达标排放的脱硫剂前端理论加料量go＝m
tm
*na/s*mnahco3/n
s,g
(kg/h)。
44.基于数据采集仪采集脱硫系统出口烟气cems12的so2浓度，根据净烟气流量qj计算so2排放速率，通过与在基准设定系统so2排放限值条件下的so2排放速率的差额δ1，确定so2排放变化的后馈调节系数k10，包括：
45.根据所述的数据采集仪1采集的净烟气cems的相关参数(流量qj、so2浓度c
so2测，出
、含o2量v
o2测，出
等)，确定净烟气中so2排放速率g
j测
＝qj*c
so2测，出
/106(kg/h)；
46.基于所述的净烟气中so2排放速率g
j测
，与设定系统so2排放限值确定的净烟气so2排放速率g
so2出
＝qs
入
*g
so2出
比较，确定s02的排放速率与基准条件下so2排放速率的差额δ1和so2排放变化的后馈调节系数k10＝δ1/g
so2出
。
47.s3：调整系数k20；
48.根据所述的数据采集仪采集的进出口烟气cems的so2浓度值，经过梳理统计出相应的so2浓度变化速率v入s02和v出s02，确定so2浓度变化速率高限值v出s02g；
49.根据所述的数据采集系统采集的进出口烟气cems12的so2浓度值，经过梳理统计出相应的so2浓度变化速率v
入s02
和v
出s02
(单位：mg/(nm3·
min))，确定so2浓度变化速率高限值v
出s02g
；
50.基于所述的so2浓度变化速率高限值v
出s02g
，与净烟气so2浓度变化速率v
出s02
进行对比，建立相应的控制策略和逻辑，结合so2排放变化的后馈调节系数k10，确定附加调整系数k20＝k10*v出s02；s4：建立相应的控制策略和算法，确定所述脱硫剂的最终投料量g
终
；
51.根据所述的前端理论加料量go、后馈调整系数k10、调整系数k20，通过相应比例/微积分函数、模糊控制和推理规则，确定所述脱硫剂的最终投料量g
终
＝go*(1 k10)*(1 k20)。
52.解决烟气so2波动大，控制调节滞后的问题，且系统预判控制性能强，能降低系统物耗和能耗，降低运行成本，保证系统安全、稳定、高效的运行，提高系统运行和管理效率；解决了脱硫反应环境复杂，控制困难的难题。
53.较佳的；所述数据库内设有工艺库和运行维护规程系统；所述规工艺库和运行维护规程系统之间属于平行关系；所述知识库与预测算法推理程序之间双向信息交换。
54.较佳的，所述前端模块包括设定变量单元、前端算法模型单元和前端数据写入控制器单元；所述后馈控制模块包括后端参数控制器单元和后端算法程序单元。
55.较佳的，所述前端数据写入控制器单元和后端参数控制器单元均采用标准pid控制策略。
56.pid是比例-积分-微分控制的简称，也是一种控制算法，具有结构改变灵活、技术成熟、适应性强的特点。
57.较佳的，所述模糊参数控制器采用自适应pid模糊控制策略。
58.自适应模糊pid控制器在原经典pid控制基础上，以设定值和实际值的偏差e和偏差变化ec作为输入，在运行中通过不断检测e和ec，以满足不同时刻的e和ec对pid参数自整定的要求。利用模糊控制规则对pid参数进行修改，便构成了自适应模糊pid控制器。使得系统控制波动小，参数平稳，安全性高，性能优于常规pid控制。
59.较佳的，所述装置还设有进口ces11和出口ces12；所述进口ces11与所述数据采集仪1连接；所述出口ces12与所述数据采集仪1以及所述预测算法推理程序6连接。
60.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。