本发明涉及除尘技术领域，尤其是涉及一种智能喷雾除尘装置及除尘方法。
背景技术：
在某些领域采用除尘等粉尘防控设施，能够大幅度降低向环境中扬尘和物料损耗，保护环境，降低对人类健康的危害。目前采用的粉尘防控设施主要有干式除尘与湿式除尘。湿式除尘技术主要以喷淋除尘和药剂除尘为主。其中药剂除尘是喷淋除尘技术的延伸，将抑尘药剂加入喷淋设备中，提高抑尘效果。通过对粉尘产生点进行喷水，增加湿度使粉尘不再扬起。对无组织排放的粉尘具有抑制作用，但水雾颗粒大，处理细小粉尘的能力比较低，耗水量大，低温下无法正常使用。
cn105561711a于2016年05月11日公开了一种智能环保喷雾除尘装置，包括移动设备终端、系统控制部分、喷雾装置和用于识别不同微粒的图像识别装置，所述系统控制部分包括除尘小车和智能控制器，所述智能控制器的输入端连接有所述图像识别装置，所述除尘小车的车轮连接有驱动装置和刹车制动装置，所述除尘小车的车身上设有所述喷雾装置，所述驱动装置通过驱动控制电路与所述智能控制器的输出端连接，所述刹车制动装置通过制动控制电路与所述智能控制器的输出端连接，所述喷雾装置通过喷雾控制电路与所述智能控制器的输出端连接，所述移动设备终端与所述智能控制器通信连接。
现有除尘技术中有以下控制方式：
利用粉尘浓度传感器在线检测产尘点的粉尘浓度，当粉尘浓度高于预设报警值时，启动水雾除尘装置进行除尘，当粉尘浓度低于预设报警值时，水雾除尘装置自动停止工作，该装置除可实现粉尘浓度的实时在线检测，还可实现粉尘超标报警和远程监控等。
利用粉尘浓度传感器在线检测产尘点的粉尘浓度，当粉尘浓度高于预设报警值时，启动水雾除尘装置进行除尘，并可根据粉尘浓度的大小，通过变级调节电比例流量阀的阀口通流面积大小，自适应地调节喷嘴的喷水量大小，当粉尘浓度低于预设报警值时，水雾除尘装置自动停止工作，除可实现粉尘浓度的实时在线检测，自适应地调节喷水量大小，亦可实现粉尘超标报警和远程监控等。
利用环境监测系统，集成高压微雾除尘与干雾抑尘两种装置，可根据作业环境粉尘浓度、风速和温度的变化，实现喷雾除尘的智能控制，解决单一喷雾除抑尘技术的应用局限性问题，实现开放、半密闭空间和密闭空间无组织排放粉尘的同步除尘。
以上现有除尘技术，尽管实现了粉尘浓度的实时在线检测与预设报警值对比，启停水雾除尘装置，粉尘超标报警和远程监控；自适应喷水除尘；根据作业环境粉尘浓度、风速和温度的变化，实现喷雾除尘的智能控制。但除尘效果和除尘效率仍存在提升空间。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷，本发明解决的技术问题在于：提供一种通过控制水雾粒度，使水雾粒度与粉尘粒度的匹配达到最优化，获得更优的除尘效果和除尘效率的智能喷雾除尘装置及除尘方法。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种智能喷雾除尘装置，包括plc控制器；与所述plc控制器连接的显示器；与所述plc控制器连接的粉尘浓度传感器、风速传感器和粉尘粒度传感器；与所述plc控制器连接的高压喷雾组件；所述高压喷雾组件包括水箱，通过管道与所述水箱连接的高压柱塞泵，通过管道与所述高压柱塞泵出口连接的调节阀，通过管道与所述调节阀连接的电动截止阀，通过管道与所述电动截止阀连接的喷嘴；所述plc控制器包括用于实现接收粉尘浓度传感器、风速传感器和粉尘粒度传感器的实时在线检测信息，进行逻辑运算并发出相应指令，启停高压喷雾组件，控制调节阀实现喷嘴的喷液压力变压调节，控制电动截止阀实现控制管路的通断。
作为进一步改进技术方案，本发明提供的智能喷雾除尘装置，还具有设置于所述水箱内与所述plc控制器连接的液位传感器。
作为进一步改进技术方案，本发明提供的智能喷雾除尘装置，还具有设置于所述水箱进水管上的过滤器。
为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种智能喷雾除尘方法，包括以下步骤：粉尘浓度传感器实时在线检测粉尘浓度；风速传感器实时在线检测气流速度；粉尘粒度传感器实时在线检测粉尘的几何当量直径；粉尘浓度传感器、风速传感器和粉尘粒度传感器将实时检测数据传递至plc控制器；当粉尘浓度传感器检测的粉尘浓度达到预设值时，plc控制器控制智能喷雾除尘装置进行除尘作业；当粉尘浓度传感器检测的粉尘浓度低于预设值时，plc控制器控制智能喷雾除尘装置关闭水雾除尘喷嘴的供水；当粉尘浓度高于预设值时，plc控制器通过控制智能喷雾除尘装置除尘时的喷雾水压，从而调节智能喷雾除尘装置除尘时的水雾粒度，使水雾几何当量直径与粉尘几何当量直径的匹配得到优化，提高除尘效果和除尘效率。
作为进一步改进技术方案，本发明提供的智能喷雾除尘方法，水雾几何当量直径与粉尘几何当量直径的匹配优化过程包括以下步骤：
风速传感器实时在线检测气流速度v，粉尘粒度传感器实时在线检测粉尘的几何当量直径d1，风速传感器和粉尘粒度传感器实时检测的数据信息传递至plc控制器，plc控制器按以下公式计算获得水雾几何当量直径d0：
式中：d1—粉尘粒度传感器检测的粉尘几何当量直径，单位：μm
ρ—粉尘粒的密度，单位：kg·m-3
v—风速传感器检测的气流速度，单位：m·s-1
η—空气粘度系数，单位：pa·s
k—比例系数，无量纲
d0—水雾几何当量直径，单位：μm；
智能喷雾除尘装置在不同工作压力下，喷嘴喷出的水雾几何当量直径在10～100μm，且压力越大，水雾几何当量直径越小；
智能喷雾除尘装置喷雾水压的额定工作压力为p0，plc控制器控制智能喷雾除尘装置降压后的喷雾水压分为p1、p2、p3和p4四档，且智能喷雾除尘装置喷雾的最低工作压力为p4，它们的关系满足p0>p1>p2>p3>p4；
智能喷雾除尘装置除尘作业时包括以下五种运行工况：
当plc控制器计算获得的水雾几何当量直径0<d0<25μm时，智能喷雾除尘装置的喷雾水压为额定工作压力p0；
当plc控制器计算获得的水雾几何当量直径25μm≤d0<50μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p1；
当plc控制器计算获得的水雾几何当量直径50μm≤d0<75μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p2；
当plc控制器计算获得的水雾几何当量直径75μm≤d0<100μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p3；
当plc控制器计算获得的水雾几何当量直径d0≥100μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p4。
作为进一步改进技术方案，本发明提供的智能喷雾除尘装置及除尘方法，所述智能喷雾除尘装置，包括plc控制器；与所述plc控制器连接的显示器；与所述plc控制器连接的粉尘浓度传感器、风速传感器和粉尘粒度传感器；与所述plc控制器连接的高压喷雾组件；所述高压喷雾组件包括水箱，通过管道与所述水箱连接的高压柱塞泵，通过管道与所述高压柱塞泵出口连接的调节阀，通过管道与所述调节阀连接的电动截止阀，通过管道与所述电动截止阀连接的喷嘴；所述plc控制器包括用于实现接收粉尘浓度传感器、风速传感器和粉尘粒度传感器的实时在线检测信号，进行逻辑运算并发出相应指令，启停高压喷雾组件，控制调节阀实现喷嘴的喷液压力变级调节，控制电动截止阀实现控制管路的通断。
在不冲突的情况下，上述改进技术方案可单独或组合实施。
本发明中水雾几何当量直径为作业现场占比例最大的雾粒等效直径；粉尘几何当量直径为作业现场占比例最大的粉尘等效直径。粉尘粒的密度ρ，和空气粘度系数η根据本领域技术人员使用的相关技术手册进行查找。k为比例系数，无量纲，针对不同类型的粉尘，通过实验获取比例系数值。
本发明提供的技术方案，除尘过程中使水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近，从而提高粉尘吸附、过滤、凝结的机率，获得最佳的除尘效果和除尘效率；减少高压喷雾除尘系统的耗水量，提高水资源的利用率，节约系统成本；降低高压水对喷嘴等零部件的磨损；减轻喷雾对散料料性的影响，减少对作业环境的污染。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是实施例智能喷雾除尘装置的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示的智能喷雾除尘装置，包括plc控制器1，与plc控制器1连接的显示器2，与plc控制器1连接的粉尘浓度传感器3、风速传感器4和粉尘粒度传感器5，与plc控制器1连接的高压喷雾组件。高压喷雾组件包括水箱6，通过管道与水箱6连接的高压柱塞泵7，通过管道与高压柱塞泵7出口连接的调节阀8，通过管道与调节阀8连接的电动截止阀9，通过管道与电动截止阀9连接的喷嘴10。所述plc控制器1包括用于实现接收粉尘浓度传感器3、风速传感器4和粉尘粒度传感器5的实时在线检测信息，进行逻辑运算并发出相应指令，启停高压喷雾组件，控制调节阀8实现喷嘴10的喷液压力变压调节，控制电动截止阀实现控制管路的通断。
可选地，本发明提供的智能喷雾除尘装置，还具有设置于水箱6内与plc控制器连接的液位传感器11。
可选地，本发明提供的智能喷雾除尘装置，还具有设置于水箱6进水管上的过滤器12。
智能喷雾除尘器除尘工作过程中，粉尘浓度传感器3实时在线检测粉尘浓度，风速传感器4实时在线检测气流速度；粉尘粒度传感器5实时在线检测粉尘的当量直径；粉尘浓度传感器3、风速传感器4和粉尘粒度传感器5将实时检测数据传递至plc控制器1。当粉尘浓度传感器3检测的粉尘浓度达到预设值时，plc控制器1控制启动智能喷雾除尘装置进行除尘作业，高压柱塞泵7、调节阀8和电动截止阀9开启，喷嘴10喷出雾状水流；当粉尘浓度传感器3检测的粉尘浓度低于预设值时，plc控制器1控制至少关闭智能喷雾除尘装置的电动截止阀9，从而停止向喷嘴10供水。当粉尘浓度高于预设值时，plc控制器1通过控制智能喷雾除尘装置调节阀8的开度，控制除尘作业过程中喷嘴10的喷雾水压，从而调节智能喷雾除尘装置除尘时喷嘴10喷出的水雾粒度，使水雾当量直径与粉尘当量直径的匹配得到优化，提高除尘效果和除尘效率。
实施例中水雾当量直径与粉尘当量直径的匹配优化过程包括以下步骤：风速传感器4实时在线检测气流速度v，粉尘粒度传感器5实时在线检测粉尘的几何当量直径d1，风速传感器4和粉尘粒度传感器5实时检测的数据信息传递至plc控制器1，plc控制器1按以下公式计算获得水雾几何当量直径d0：
式中：d1—粉尘粒度传感器5检测的粉尘几何当量直径，单位：μm
ρ—粉尘粒的密度，单位：kg·m-3
v—风速传感器4检测的气流速度，单位：m·s-1
η—空气粘度系数，单位：pa·s
k—比例系数，无量纲
d0—水雾几何当量直径，单位：μm；
智能喷雾除尘装置在不同工作压力下，喷嘴10喷出的水雾当量直径在10μm～100μm，且压力越大，水雾当量直径越小。
智能喷雾除尘装置喷雾水压的额定工作压力为p0，plc控制器1控制智能喷雾除尘装置降压后的喷雾水压分为p1、p2、p3和p4四档，且智能喷雾除尘装置喷雾的最低工作压力为p4，它们的关系满足p0>p1>p2>p3>p4。
智能喷雾除尘装置除尘作业时包括以下五种运行工况：
当plc控制器1计算获得的水雾当量直径0<d0<25μm时，智能喷雾除尘装置的喷雾水压为额定工作压力p0；
当plc控制器1计算获得的水雾当量直径25μm≤d0<50μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p1；
当plc控制器1计算获得的水雾当量直径50μm≤d0<75μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p2；
当plc控制器1计算获得的水雾当量直径75μm≤d0<100μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p3；
当plc控制器1计算获得的水雾当量直径d0≥100μm时，智能喷雾除尘装置喷雾水压为p4。
本发明提供的技术方案，除尘过程中使水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近，从而提高粉尘吸附、过滤、凝结的机率，获得最佳的除尘效果和除尘效率；减少高压喷雾除尘系统的耗水量，提高水资源的利用率，节约系统成本；降低高压水对喷嘴等零部件的磨损；减轻喷雾对散料料性的影响，减少对作业环境的污染。
显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。