[发明专利]一种湿式除尘器排放与功率最佳运行状态自动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿式除尘器，特别涉及一种湿式除尘器排放与功率最佳运行状态控制系统。

背景技术

目前，随着我国经济的高速发展，工业化、城市化进程的快速推进，由工业化生产导致的环境污染问题也越来越突出，为了经济的可持续发展，国家提出了“节能减排”战略，如何提高工业生产中能源的利用效率、减少工业污染的排放成为时下研究的热点。

作为现代工业的主要领域，冶金、化工、电力等行业的发展带来的大气污染给自然环境和人类健康都带来了极大的危害，而粉尘则是大气污染的主要成分。虽然我国对工业污染物的排放要求不断提高，但是与发达国家相比仍然存在差距，随着我国经济的发展，排放标准将越来越向发达国家看齐，排放标准不断提高的同时给企业带来了越来越高的除尘设备运行成本和能耗，这对我国除尘技术和除尘设备发展带来了机遇与挑战，如何提高设备的除尘效率，同时降低除尘设备的能耗成为了研究的主要方向。

由于对除尘器的除尘机理的不了解以及除尘参数之间关系的不明确，在实际应用中没有相应的理论基础来判断除尘器的最佳运行状态，对除尘器的控制只能依靠于经验乃至于人工观察，从而出现偏差，轻则导致能源的浪费，重则出现前文所述的除尘效率不达标，导致环境污染现象。同时，由于各个企业处理能力的不同，采用的除尘器规格型号也不尽相同，即使某个企业针对本企业的设备建立了相应的控制模型，也很难推广应用到其他设备。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种湿式除尘器排放与功率最佳运行状态自动控制系统，实现对风机的最佳运行状态控制，降低风机的能耗，使得能源利用高效化，并能够利用湿式风机的相似理论对基础模型进行推广，使其能够适用于多种尺寸规格的除尘设备。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述湿式除尘器排放与功率最佳运行状态自动控制系统包括湿式除尘器、信号采集装置和变频控制装置，所述湿式除尘器包括除尘器筒体、除尘风机和供水装置以及与除尘器筒体上下端分别相连通的出气管和进气管，所述供水装置包括进水控制器和喷嘴，所述除尘风机通过通风管与除尘器筒体相连，喷嘴位于通风管内并与进水控制器相连；所述信号采集装置包括粉尘浓度传感器和气体流量传感器，所述粉尘浓度传感器设置在进气管和出气管上，气体流量传感器设置在进气管上；变频控制装置包括变频器和与变频器相连的自动调节控制装置，粉尘浓度传感器和气体流量传感器与自动调节控制装置相连，自动调节控制装置与变频器相连，变频器与除尘风机相连。

所述变频器与湿式除尘器试验台通过电源线与除尘风机相连，自动调节控制装置通过RS485与变频器相连，为了记录处理数据变频器频率，自动调节控制装置与电脑相连。

所述安装在进气管上的粉尘浓度传感器和气体流量传感器用于检测除尘器进气管中的气体粉尘浓度和气体风量，所述安装在出气管上的粉尘浓度传感器用于检测出气管中气体的粉尘浓度。

所述粉尘浓度传感器安装在进气管进口处，用于测量进气管内的气体粉尘浓度，作为控制系统的一级控制参数；粉尘浓度传感器安装在出气管出口处，用于测量出气管内的气体粉尘浓度，作为湿式除尘器除尘效率达到99.5%的二级控制参数，确保除尘效率不低于99.5%。

所述的变频器采用的是半S型变频器频率控制方式。

所述自动调节控制装置包括主要由单片机模块、数据采集模块、通信模块、人机界面模块及辅助模块组成；自动控制装置的硬件模块和软件系统的设计，主要包括主控芯片的选择、数据采集模块及程序的设计、RS485通信模块及程序的设计。

变频器频率由自动调节控制装置控制，经实验和理论推导，得到任意规格的湿式除尘器入口粉尘浓度与除尘风机频率的关系为：

式中，f—湿式除尘器有效除尘运行状态频率，Hz；K—风量调节系数，取值1.0~1.2；D—除尘风机叶轮外径m； d—除尘器进气管直径m；C—入口粉尘浓度g/m³。并以此关系式为基础，制定变频器频率的自动控制装置的控制模型。

所述的风量调节系数K，在湿式除尘器除尘效率达到99.5%时，取值为1.0；当未到达99.5%时，K值相应取大，最大为1.2。

所述的变频器频率的自动调节控制装置用于接收处理信号采集部分各个传感器采集的信号来控制变频器，从而通过检测实时工况粉尘浓度的大小来变频控制除尘风机的运行功率，进而使除尘风机处于排放和功率的最佳运行状态。