一种粉尘调质静电除尘器及运行参数优化方法与流程

本发明涉及静电除尘，具体而言，涉及一种粉尘调质静电除尘器及运行参数优化方法。

背景技术：

1、近年来，随着工业的发展及汽车数量的增长，大气环境污染日益严重，空气质量问题受到越来越多的关注。空气污染物可影响太阳辐射强度，对地区的生态及光伏发电等产业均会产生一定影响。空气污染物也会进入人体呼吸系统内，造成一系列的疾病，影响人的身体健康。静电除尘能降低污染物排放量，且具有除尘效率高、设备阻力小、适用范围广等特点，是治理粉尘污染的有效方法之一。

2、静电除尘器的除尘效率与粉尘比电阻息息相关，当粉尘的比电阻在104至1011ω之间时，静电除尘器具有较好的除尘效果，但当粉尘的比电阻较低时，粉尘很难吸附于阳极板而被振打清除，会再次返回电场，造成除尘效率下降。当粉尘的比电阻较高时，粉尘吸附于阳极板后，电荷不易被释放，会对后来的荷电粉尘产生排斥作用，导致收尘效果降低。所以有效改变粉尘比电阻是提高静电除尘效率的方法之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种粉尘调质静电除尘器及运行参数优化方法，其改变温湿度调整粉尘的比电阻，并提出其运行参数优化方法，进而提高静电除尘效率。

2、本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

3、一种粉尘调质静电除尘器包括风机、阀门、管道、粉尘调质器、静电除尘控制器、除尘装置、入口粉尘浓度传感器、流量传感器、温度传感器、湿度传感器和出口粉尘浓度传感器；

4、阀门的两端通过管道分别与风机和粉尘调质器连接；粉尘调质器通过管道和除尘装置连接；风机与阀门之间的管道上设置有入口粉尘浓度传感器；阀门与粉尘调质器之间的管道上设置有流量传感器；粉尘调质器与除尘装置之间的管道上设置有温度传感器和湿度传感器；除尘装置出口的管道上设置有出口粉尘浓度传感器；静电除尘控制器分别与粉尘调质器、除尘装置、入口粉尘浓度传感器、流量传感器、温度传感器、湿度传感器、出口粉尘浓度传感器通信连接。

5、进一步地，静电除尘控制器包括综合采集模块、除尘器控制模块和调质跟踪模块；

6、综合采集模块用于采集电压设定值信号、24v开关量信号以及入口粉尘浓度传感器、流量传感器、温度传感器、湿度传感器和出口粉尘浓度传感器的模拟量信号，将模拟量信号转换为数字量信号，并将数字量信号传输至除尘器控制模块；

7、除尘器控制模块用于接收数字量信号，并将数字量信号传输至调质跟踪模块中，将电压设定值信号和24v开关量信号传输至除尘装置中；

8、调质跟踪模块用于根据数字量信号，生成温度设定值和湿度设定值，并将温度设定值和湿度设定值传输至粉尘调质器。

9、进一步地，粉尘调质器包括温度pid模块、加热模块、湿度pid模块和加湿模块；

10、温度pid模块用于接收温度设定值，并根据温度设定值和温度测量值生成温度控制量，将温度控制量通过pwm波传输至加热模块中；

11、加热模块用于根据温度控制量的pwm波的占空比调整管道的加热功率，并利用管道内的电阻丝加热管道内的气体；

12、湿度pid模块用于接收湿度设定值，并根据湿度设定值和湿度测量值生成湿度控制量，将湿度控制量通过pwm波传输至加湿模块中；

13、加湿模块用于根据湿度控制量的pwm波调整管道的产雾量，并利用超声波雾化器产生水雾，将水雾传输至管道内。

14、进一步地，除尘装置包括电压调节模块、机械振打模块、静电除尘板和集尘模块；

15、电压调节模块用于根据电压设定值信号提供6-20kv的可调脉冲电压；

16、机械振打模块用于接收24v开关量信号，并通过电磁锤振打静电除尘板的顶部；

17、集尘模块用于收集粉尘。

18、本发明还提供了一种粉尘调质静电除尘器运行参数优化方法，包括以下步骤：

19、采集粉尘调质静电除尘器的原始样本集；

20、对原始样本集进行预处理，生成训练样本集；

21、构建除尘效率估计模型；

22、构建温湿度优化目标函数，并利用温湿度优化目标函数和除尘效率估计模型得到最佳温度设定值和最佳湿度设定值；

23、构建振打周期优化目标函数，并利用振打周期优化目标函数和除尘效率估计模型得到最佳振打周期，完成运行参数优化。

24、进一步地，采集粉尘调质静电除尘器的原始样本集，包括以下步骤：

25、采集粉尘调质静电除尘器的温度设定值和湿度设定值；

26、设定温度变化步长和湿度变化步长，并根据温度变化步长和湿度变化步长调整温度设定值和湿度设定值；

27、采集各个时刻粉尘调质静电除尘器的最新温度设定值、最新湿度设定值、电压、风速、入口粉尘浓度、出口粉尘浓度和运行时长，生成原始样本集。

28、进一步地，训练样本集包括第i个样本的除尘效率ηi、粉尘驱动速度ωi、电压对粉尘驱动速度的修正系数αi和粉尘累积厚度di，其计算公式分别为：

29、

30、

31、

32、

33、式中，pmii表示第i个样本的入口粉尘浓度，pmij表示第j个样本的入口粉尘浓度，pmoi表示第i个样本的出口粉尘浓度，pmoj表示第j个样本的出口粉尘浓度，b表示极间距，vi表示采集第i个样本的风速，vj表示采集第j个样本的风速，l表示除尘器电场长度，ui表示采集第i个样本的电压，表示第i个样本的粉尘累计量，sa表示除尘器极板面积，s表示除尘器横截面积，tj表示采集第j个样本的运行时长。

34、进一步地，除尘效率估计模型包括依次连接的输入层、隐含层和输出层；

35、隐含层的神经元激活函数采用双曲正切函数；输出层的神经元激活函数采用sigmoid函数。

36、进一步地，温湿度优化目标函数η的表达式为：

37、

38、式中，t表示温度，rh表示湿度，ctrh(·)表示通过温湿度计算除尘效率的函数，l表示除尘器电场长度，fn(·)表示除尘效率估计模型函数，u表示静电除尘器电场电压，b表示极间距，v表示气体在静电除尘器中的流速。

39、进一步地，振打周期优化目标函数ηa的表达式为：

40、

41、

42、式中，tc表示振打周期，tb表示振打时间，ctc(·)表示通过振打周期计算除尘效率的函数，δt表示最佳振打周期优化目标函数的计算步长，l表示除尘器电场长度，fn(·)表示除尘效率估计模型函数，tb表示静电除尘器最佳运行温度，rhb表示静电除尘器最佳运行湿度，表示第j时刻的粉尘累计量，u表示静电除尘器电场电压，b表示极间距，v表示气体在静电除尘器中的流速，sa表示除尘器极板面积，表示第j-1时刻的粉尘累计量，pmi表示入口粉尘浓度，s表示除尘器横截面积。

43、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

44、(1)本发明的粉尘调质静电除尘器可通过粉尘调质器改变管道内气体及粉尘的温度及湿度，从而改变粉尘的比电阻，提高静电除尘器的除尘效率；

45、(2)本发明的粉尘调质静电除尘器使用最大除尘效率跟踪算法，可在粉尘成分发生变化时搜寻温度及湿度的最佳设定值，提高静电除尘器对不同类型粉尘的适应性；

46、(3)本发明建立了涉及温湿度的除尘效率神经网络估计模型，并使用粒子群优化算法及模拟退火算法得出静电除尘器的最优运行参数，提高了静电除尘器的运行效率。