基于时间窗焓值积分的烟气冷却控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于时间窗焓值积分的烟气冷却控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，烧结烟气脱硫的工艺简图。烧结排出的高温原烟气进入脱硫塔，在脱 硫塔内经文丘里管加速汇同加入塔内的脱硫剂（消石灰）形成循环流化床，脱硫反应主要 在床内完成。该反应需要水的参与，水为反应提供离子环境的同时还有一个作用就是为反 应提供适宜的温度，因此需要向塔内喷射雾化的冷却水。控制冷却水的目的是控制温度，温 度过高影响脱硫反应效率，过低则说明喷射了多余的水，而余的水很可能在喷到塔壁之前 没有汽化从而使烟气中的灰尘在塔壁粘结，所以过低的温度代表容易结壁和浪费冷却水。 [0003]目前循环流化床烟气脱硫系统的脱硫塔普遍存在塔体结壁的现象，严重影响了设 备的安全可靠运行，结壁很难处理需要大量工人在恶劣的石灰环境中长时间清理、结壁一 旦塌落会阻塞文氏管从而导致循环流化床的坍塌严重阻碍生产和设备安全。结壁问题是循 环流化床烟气脱硫系统的有待解决的难点之一，且一直没有很好的方法解决，只能靠经验 丰富的操作工人在生产中随机应变。
[0004] 目前普遍的冷却水控制方法是根据出口温度做棒棒调节或依据入口温度和目标 温度的温度差算出应祛热焓调节，这两种控制方法都存在控制效果有较大的超调的现象， 方法虽然可以满足生产的要求但是超调的负面影响导致了不同程度的结壁现象。
[0005] 塔体的入口温度测量安装位置和出口温度测量安装位置在空间上相隔一个塔体 这是工艺上的客观因素，温度的测量有严重的滞后性这是技术上的客观因素。
[0006] 本发明之前的控制方法主要有2种：
[0007] (1)根据出口温度做棒棒调节，即如果出口温度高了则减少冷却水流量，反之增 加；
[0008] (2)依据入口温度和目标温度的温度差算出应祛热洽，再用出口温度作为反馈辅 以PID调节修正应祛热焓进而计算出冷却水流量。
[0009] 2种方法在实际应用中均有局限性：如果仅根据出口温度做棒棒调节，由于温度 测量的滞后性使得喷出水流量根本跟不上烟气流量和温度的变化；如果依据入口温度和目 标温度的温度差算出应祛焓来调节水量则变化剧烈的塔体入口烟气的流量和温度势必造 成瞬时应祛热焓计算值的剧烈变化从而使调节阀频繁动作、瞬时性温度超调，而超调则导 致多余的冷却水喷到塔壁上使烟气中灰尘在塔壁粘结，久而久之造成塔体结壁。
【发明内容】
[0010] 针对上述问题，本发明提供一种温度控制效果精确、温度变化平稳、杜绝冷却水流 量骤变导致筒体结垢的基于时间窗焓值积分的烟气冷却控制方法基于时间窗焓值积分的 烟气冷却控制方法及系统。
[0011] 为达到上述目的，本发明基于时间窗焓值积分的烟气冷却控制方法，包括
[0012] 获取烟气处理系统进口处烟气流量，计算烟气应祛焓的积分值，把积分值除以时 间窗长度，建立时间窗内单位时间应祛焓值与冷却水流量之间的静态函数关系模型，根据 烟气需要祛焓的积分控制冷却水的流量。
[0013] 具体地，烟气处理系统进口处烟气流量的获取具体包括测量烟气处理系统进口处 烟气流量值并对所述烟气流量值进行滤波处理，其中滤波处理的烟气流量的差分公式为：
[0015] 式中：
[0016] a:表示用于调整滤波效果的参数；
[0017] v。(η):表示进入烟气处理系统的烟气流量测量值，单位为m3/s ;
[0018] v。'（η):表示经过滤波处理的烟气流量测量值，单位为m3/s ;
[0019] Ts:表示采样周期，单位为s。
[0020] 具体地，烟气应祛焓的积分的具体计算公式为：
[0022] 式中：
[0023] Q(n):表示时间窗内应祛焓积分值，单位为kj/s ;
[0024] 表示气体的平均摩尔定压比热，单位为kj/kmol · °C ;
[0025] T(η):表示进入塔体的的烟气温度测量值，单位为°C ;
[0026] TO:表示预设的目标温度，单位为°C ;
[0027] Ts:表示采样周期，单位为s ;
[0028] 1:时间窗长度。
[0029] 具体地，所述的根据烟气需要祛焓的积分控制冷却水的流量具体包括：
[0030] 建立时间窗内单位时间应祛焓值与冷却水流量之间的静态函数关系模型；
[0031] 根据进出口温度差通过调整参数归一化PID模块校正所述静态函数关系模型得 到冷却水的指令流量，其中，
[0032] 所述的冷却水的指令流量具体公式为：
[0033] 对冷却水流量的具体计算公式为：
[0036] 式中：
[0037] Gw (η):表示静态指令流量，单位为m3/s ;
[0038] Q(n):表示时间窗内应祛焓积分值，单位为kj/s ;
[0039] TO:表示预设的目标温度，单位为°C ;
[0040] Cw:水的质量比热，为 4. 19 (kj/kg · °C );
[0041] r:在T0°C时水的汽化潜热，单位为kj/kg · °C ;
[0042] Tw (η):表示冷却水温度，单位为°C ;
[0043] 1:表不时间窗长度；
[0044] f (η):表示调整参数归一化PID模块计算的矫正系数；
[0045] FsV (η):表示自适应指令流量，单位为m3/s。
[0046] 进一步地，所述的调整参数归一化PID模块计算的矫正系数f (η)的计算方法包 括：
[0047] PID控制公式为
[0052] 其中，
[0053] Kp:比例系数；
[0054] T1:积分时间常数；
[0055] Td:微分时间常数；
[0056] Ts:采样周期；
[0057] e (η):反馈值同目标值的偏差；
[0058] f'（η):表示PID模块计算的矫正系数；
[0059] f (η):表示调整参数归一化PID模块计算的矫正系数。
[0060] yy表示当f "（η)彡e :时f "（η)的预设值；
[0061] yh:表示当f"（η)彡e挪f"（η)的预设值。
[0062] 为达到上述发明目的，本发明基于时间窗焓值积分的烟气冷却控制系统，所述系 统包括
[0063] 介质流量滤波模块，用于测量烟气处理系统进口处烟气流量值并对所述烟气流量 值进行滤波处理，其中滤波处理的差分公式具体为：
[0065] 式中：
[0066] a:用于调整滤波效果的参数；
[0067] v。(η):进入烟气处理系统的烟气流量测量值，单位为m3/s ;
[0068] v。'（η):表示经过滤波处理的烟气流量测量值，单位为m3/s ;
[0069] Ts:表示采样周期，单位为s ;
[0070] 时间窗应祛焓值积分计算模块，用于根据所述烟气流量值计算烟气降温时间窗 内，烟气需要祛焓的积分，其中，烟气需要祛焓的积分的具体计算公式为：
[0072] 式中：
[0073] Q(n):表示时间窗内应祛焓积分值，单位为kj/s ;
[0074] :表示气体的平均摩尔定压比热，单位为kj/kmol · °C ;
[0075] T(η):表示进入塔体的的烟气温度测量值，单位为°C ;
[0076] TO:表示预设的目标温度，单位为°C ;
[0077] Ts:表示采样周期，单位为s ;
[0078] 1:时间窗长度；
[0079] 计算有效冷却水流量模块，用于根据烟气需要祛焓的积分控制冷却水的流量，其 中，
[0080] 对冷却水流量的具体计算公式为：
[0083] 式中：