[發(fā)明專利]一種基于混合模型的電除塵系統(tǒng)優(yōu)化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810764514.2
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108940596B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭成航;高翔;郭一杉;劉少俊;張涌新;王毅;翁衛(wèi)國;吳衛(wèi)紅;徐甸;曲瑞陽;張悠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B03C3/68
• 分類號: B03C3/68;G05B13/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 鄭芳;王桂名

本發(fā)明涉及一種基于混合模型的電除塵系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，包括電除塵系統(tǒng)機理與數(shù)據(jù)混合的建模方法：通過電除塵系統(tǒng)的顆粒物脫除機理與實際運行數(shù)據(jù)的有機結(jié)合，實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)變工況下的出口濃度精確預(yù)測；電除塵系統(tǒng)變工況能耗評價方法：獲得不同參數(shù)下系統(tǒng)能耗的變化規(guī)律；基于群智能算法的系統(tǒng)運行多參數(shù)優(yōu)化方法：將上述方法結(jié)合，獲得在特定排放目標和多變運行工況下的最優(yōu)能量注入策略。本發(fā)明從理論、架構(gòu)和算法層面對電除塵系統(tǒng)的運行策略進行了創(chuàng)新，突破了多變工況、多電場、多極配形式等帶來的模型精度低甚至模型失配、能耗評估誤差大、運行參數(shù)優(yōu)化困難等問題，從而實現(xiàn)工業(yè)煙氣中顆粒物的可靠節(jié)能高效脫除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于混合模型的電除塵系統(tǒng)優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)

我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)難以根本改變，作為燃煤煙氣顆粒物脫除的主流技術(shù)之一，電除塵系統(tǒng)利用高壓直流電源在放電極和收塵極之間形成高壓靜電場，使顆粒物在靜電場中荷電，并獲得沿電場方向的趨進速度，進而被收塵極收集。由于工業(yè)電除塵系統(tǒng)大多由多個通道并聯(lián)，而每個通道又由多個電場串聯(lián)組成，每個電場由一臺功率在50至200kW的高壓電源驅(qū)動，使系統(tǒng)的額定功率最高可達3MW以上，是燃煤煙氣顆粒物減排系統(tǒng)中的主要耗能設(shè)備之一。電除塵系統(tǒng)的設(shè)計指標大都留有裕量，在日常運行過程中，系統(tǒng)往往在額定功率之下運行，但由于各個電場的設(shè)計和運行參數(shù)大都各不相同，使得顆粒物在電除塵器內(nèi)部的荷電遷移等過程難以精確描述，這給電除塵系統(tǒng)的運行優(yōu)化帶來了困難，以至于當前的電除塵運行仍主要依靠工程師的經(jīng)驗進行調(diào)試，并以人工操縱為主要運行方式。

當前出現(xiàn)了包括濁度閉環(huán)控制、最佳閃絡(luò)率控制、恒流控制、恒壓控制等在內(nèi)的電除塵系統(tǒng)運行方式，在一定程度上實現(xiàn)了顆粒物排放達標與系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)。但隨著污染減排裝置的運行要求不斷提高，在進一步挖掘電除塵系統(tǒng)優(yōu)化運行潛力時，主流的運行方式存在以下問題：

一、當前的運行方法主要基于運行經(jīng)驗，缺乏對電除塵器中顆粒物脫除過程的精確描述，因此運行波動較大，需要較高的運行裕量以實現(xiàn)出口濃度的持續(xù)達標，運行能耗偏高；

二、鍋爐負荷、煤種等參數(shù)會對電除塵系統(tǒng)入口煙氣包括顆粒物濃度、流速、溫度、濕度等參數(shù)造成較大影響，如何建立多變工況下的電除塵系統(tǒng)精確模型是亟待解決的問題；

三、電除塵系統(tǒng)是一個由多電場串并聯(lián)組成的多輸入單輸出系統(tǒng)，算法搜索或人工調(diào)試由于缺乏能耗評價方法，獲得的運行參數(shù)往往是次優(yōu)解，難以實現(xiàn)多通道多電場的參數(shù)最優(yōu)。

由此可見，運行狀態(tài)精確描述、系統(tǒng)能耗準確評估和運行點優(yōu)化設(shè)定是實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)的可靠節(jié)能高效運行的關(guān)鍵。本發(fā)明基于混合模型的電除塵系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，將運行數(shù)據(jù)與電除塵系統(tǒng)顆粒物脫除機理結(jié)合，實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)顆粒物脫除過程的精確描述，結(jié)合適用于變工況的系統(tǒng)能耗評估方法及基于群智能算法的多參數(shù)優(yōu)化方法，突破電除塵系統(tǒng)節(jié)能降耗與穩(wěn)定達標的矛盾，實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)可靠節(jié)能高效運行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有電除塵系統(tǒng)運行能耗高、出口濃度波動大、現(xiàn)有運行方式難以挖掘系統(tǒng)節(jié)能降耗潛力的問題，提出一種基于混合模型的電除塵系統(tǒng)優(yōu)化控制方法。該方法將顆粒物靜電場中脫除機理和運行數(shù)據(jù)融合，建立機理與數(shù)據(jù)混合模型，實現(xiàn)多變工況下出口濃度的精確預(yù)測；建立多變氣氛、不同極配形式的電場能耗準確評估方法和適用于多參數(shù)尋優(yōu)的群智能算法，實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)多電場的運行參數(shù)實時優(yōu)化，進而在保證排放可靠性的同時有效降低系統(tǒng)運行成本，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性和經(jīng)濟性。本發(fā)明可以替代現(xiàn)有的電除塵系統(tǒng)控制系統(tǒng)，在服務(wù)器上完成工況分析和運行優(yōu)化，并將優(yōu)化運行值直接寫入電除塵系統(tǒng)各電場電源控制器，較傳統(tǒng)的電除塵系統(tǒng)控制系統(tǒng)在模型精確性、能耗評估準確性、參數(shù)優(yōu)化水平等方面都有較大的提高，同時機理與數(shù)據(jù)融合的建模方式對于工況變化等復(fù)雜應(yīng)用情景的適應(yīng)性更強，可以大大減少控制系統(tǒng)調(diào)試時間，提高系統(tǒng)的實用性和可靠性。

為達到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：