技术领域
[0001] 本
发明涉及转炉干法除尘技术领域，特别是涉及一种干法除尘用
蒸发冷却器的水量调节方法及其系统。
背景技术
[0002] 在
冶金行业中，烟气除尘技术主要有湿法除尘和干法除尘这两种，其中，干法除尘技术具有能耗低、耗水量小等优点。
[0003] 干法除尘技术的关键设备包括蒸发冷却器和静电
除尘器，采用蒸发冷却器先对高温烟气进行降温，使冷却出口的烟气
温度大致维持在150℃至350℃之间，保证烟气既不至于过高而烧损后段的
静电除尘器，又不至于过低而使蒸气
凝结产生尘泥。
[0004] 如
申请公布号为CN103589822A、申请公布日为2014.02.19的中国发明
专利申请公开了一种转炉干法除尘蒸发冷却器出口温度的控制方法，并具体公开了控制方法是根据不同吹炼
进程中烟气温度的变化，通过控制
冷却水流量、配水压
力及雾化介质压力来实现出口烟气温度的控制。当转炉
氧气顶吹开始后打开雾化介质切断
阀；入口烟气温度T1＜350℃时不配水；T1≥350℃时打开给水切断阀，调节给水流量调节阀与雾化介质压力调节阀，使
冷却水流量为24～27m3/h，配水压力1.1～1.4MPa，雾化介质压力0.93～0.98MPa；至转炉氧气顶吹结束入口烟气温度T1＜350℃，关闭给水切断阀、雾化介质切断阀。
[0005] 以入口烟气温度的高低来调节冷却水的水量，利用冷却水蒸发吸热并使烟气温度降低。但是，进入蒸发冷却器的烟气温度上限值高，并且在蒸发冷却器中烟气温度的变化存在滞后性，仅根据入口烟气温度来控制冷却水的水量，难以保证冷却出口的烟气温度满足要求。
[0006] 又如授权公告号为CN106048130B、授权公告日为2018.01.12的中国发明专利公开了一种转炉干法除尘蒸发冷却器出口烟气
温度控制系统及方法，并具体公开了控制系统包括：冷却水流量调节阀，设置在蒸发冷却器的冷却水入口；出口温度检测装置，检测蒸发冷却器出口烟气温度；模糊
控制器，将转炉干法除尘过程分为第一阶段和第二阶段，采用一维和至少二维模糊控制规则分别控制第一阶段和第二阶段中冷却水流量调节阀的开度。
[0007] 其中，第一阶段从转炉吹氧开始至出口温度上升至稳定状态，通过一维模糊控制规则根据出口温度和出口设定温度差值控制冷却水流量调节阀开度；第二阶段从稳定状态至出口温度降到除尘器规定温度，通过至少二维模糊控制规则根据多个参数控制冷却水流量调节阀开度。模糊控制器还根据模糊控制规则和控制冷却水流量调节阀的参数构建模糊规则查询表，根据检测得到的参数值通过查询模糊规则查询表获得冷却水流量调节阀的开度。
[0008] 在实际使用中，需要根据出口温度和出口设定温度差值、以及出口温度上升速率，并结合模糊规则查询表来不断地调节冷却水阀的开度，最终使出口温度达到出口设定温度，而无法准确、快速的确定出冷却水阀的开度。
发明内容
[0009] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法，以解决
现有技术中调节冷却出口温度时需要结合模糊规则查询表来不断地调节冷却水阀的开度，无法准确、快速的确定出冷却水阀的开度的问题。本发明的目的还在于提供一种干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统。
[0010] 本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的技术方案为：
[0011] 干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法包括以下步骤：
[0012] 步骤一、确定蒸发冷却器的冷却出口的烟气设定温度t0，选取至少三个预设开度，分别为w1、w2、w3；步骤二、按照至少三个预设开度w1、w2、w3分别控制冷却水阀供水，并测定蒸发冷却器的冷却出口的对应烟气预设温度t1、t2、t3；步骤三、将至少三个预设开度w1、w2、w3和对应烟气预设温度t1、t2、t3绘制在开度(w)与烟气温度(t)的平面
坐标系中，拟合出开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像，在一次函数图像中
选定对应烟气设定温度t0的目标开度w0；步骤四、按照目标开度w0控制冷却水阀供水，根据烟气实际温度tS与烟气设定温度t0的偏差，正向修正目标开度w0。
[0013] 有益效果：根据拟合出的开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像，在一次函数图像中选定对应烟气设定温度t0的目标开度w0，并按照目标开度w0控制冷却水阀供水后正向修正目标开度w0，省去了结合模糊规则查询表来不断地调节冷却水阀的开度，能够准确、快速的确定出冷却水阀的所需开度。从理论上分析：冷却水阀的开度决定了冷却水的流速，根据热量计算公式：Q＝cmΔt，可知单位时间内进入蒸发冷却器的冷却水由常温升至蒸气状态所吸收的热量与冷却水阀的开度正相关；烟气从蒸发冷却器的冷却出口排出的流速为常量，即单位时间内通过的烟气量恒定，同理根据热量计算公式：Q＝cmΔt，可知烟气从蒸发冷却器的冷却出口排出时的温度与烟气放出的热量负相关，且冷却水由常温升至蒸气状态所吸收的热量等于烟气放出的热量，故烟气从蒸发冷却器的冷却出口排出时的温度与冷却水阀的开度负相关，符合开度(w)与烟气温度(t)的一次函数关系。
[0014] 进一步的，在步骤一中，所述至少三个预设开度w1、w2、w3为递增或者递减数列，所述相邻两个预设开度之间的相差量Δw相等。
[0015] 进一步的，所述相邻两个预设开度之间的相差量Δw介于5％至20％之间。
[0016] 进一步的，在步骤一中，所述预设开度选取有五个，五个预设开度分别为w1、w2、w3、w4和w5，相邻两个预设开度之间的相差量Δw为10％。
[0017] 进一步的，在步骤三中，至少三个预设开度w1、w2、w3和对应烟气预设温度t1、t2、t3构成的预设点处于一次函数图像上，或者离散分布在一次函数图像的两侧。
[0018] 进一步的，在步骤四中，目标开度w0的单次修正量介于0.1％至2％之间，多次修正直至蒸发冷却器的冷却出口的烟气实际温度tS等于烟气设定温度t0。
[0019] 进一步的，在步骤四中，修正目标开度w0时，根据单位时间dT内烟气实际温度的变化量ΔtS，求修正温度变化率v＝ΔtS/dT，若v≥1℃/s时，则调小单次修正量；若v＜0.5℃/s，则调大单次修正量。
[0020] 本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统的技术方案为：
[0021] 干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统包括蒸发冷却器、模拟模
块和修正模块，所述蒸发冷却器具有烟气进口和冷却出口，所述烟气进口安装有冷却水管路、以及串接在冷却水管路上的冷却水阀；所述冷却出口设有用于检测蒸发冷却器的冷却出口的烟气实际温度的测温模块；
[0022] 所述模拟模块与冷却水阀、测温模块电性连接，所述模拟模块用于根据至少三个预设开度w1、w2、w3和对应烟气预设温度t1、t2、t3，在开度(w)与烟气温度(t)的平面坐标系中拟合出开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像，并在一次函数图像中选定对应烟气设定温度t0的目标开度w0；
[0023] 所述修正模块与冷却水阀、测温模块电性连接，所述修正模块用于根据烟气实际温度tS与烟气设定温度t0的偏差，正向修正目标开度w0。
[0024] 有益效果：根据拟合出的开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像，在一次函数图像中选定对应烟气设定温度t0的目标开度w0，并按照目标开度w0控制冷却水阀供水后正向修正目标开度w0，省去了结合模糊规则查询表来不断地调节冷却水阀的开度，能够准确、快速的确定出冷却水阀的所需开度。从理论上分析：冷却水阀的开度决定了冷却水的流速，根据热量计算公式：Q＝cmΔt，可知单位时间内进入蒸发冷却器的冷却水由常温升至蒸气状态所吸收的热量与冷却水阀的开度正相关；烟气从蒸发冷却器的冷却出口排出的流速为常量，即单位时间内通过的烟气量恒定，同理根据热量计算公式：Q＝cmΔt，可知烟气从蒸发冷却器的冷却出口排出时的温度与烟气放出的热量负相关，且冷却水由常温升至蒸气状态所吸收的热量等于烟气放出的热量，故烟气从蒸发冷却器的冷却出口排出时的温度与冷却水阀的开度负相关，符合开度(w)与烟气温度(t)的一次函数关系。
[0025] 进一步的，所述至少三个预设开度w1、w2、w3为递增或者递减数列，所述相邻两个预设开度之间的相差量Δw相等。
[0026] 进一步的，所述修正模块中目标开度w0的单次修正量介于0.1％至2％之间，多次修正直至蒸发冷却器的冷却出口的烟气实际温度tS等于烟气设定温度t0。
附图说明
[0027] 图1为本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的具体
实施例1中水量调节系统的结构示意图；
[0028] 图2为本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的具体实施例1中水量调节方法的步骤图；
[0029] 图3为本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的具体实施例1中开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像的示意图。
[0030] 图1中：1－蒸发冷却器、10－烟气进口、11－冷却出口、12－冷却水管路、120－冷却水阀、2－测温模块、3－模拟模块、4－修正模块。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0032] 本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的具体实施例1，如图1至图2所示，干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法是对蒸发冷却器1的冷却水阀120进行开度调节，高温烟气从烟气进口10进入蒸发冷却器1中，与冷却水换热后经冷却出口11排出，通过控制冷却水的供应量与烟气冷却用的耗水量平衡，以使蒸发冷却器1的冷却出口11的烟气实际温度tS满足烟气设定温度t0，包括以下步骤：
[0033] 步骤一、确定蒸发冷却器1的冷却出口11的烟气设定温度t0，选取至少三个预设开度w1、w2、w3；在本实施例中，蒸发冷却器1的冷却出口11的烟气设定温度t0为200℃，t0为200℃时既不至于使烟气烧损后续的静电除尘器，又不至于使烟气中的水蒸气凝聚成水雾。在其他实施例中，为了能够适应实际的使用需要，蒸发冷却器的冷却出口的烟气设定温度t0可为150℃或者250℃；再或者，蒸发冷却器1的冷却出口的烟气设定温度t0为150℃至250℃之间的任意温度值。
[0034] 为了保证模拟结果的准确性，在步骤一中，预设开度选取有五个，分别为第一预设开度w1、第二预设开度w2、第三预设开度w3、第四预设开度w4和第五预设开度w5，且五个预设开度w1、w2、w3、w4和w5为递增数列；相邻两个预设开度之间的相差量Δw相等均为10％；具体为第一预设开度w1为20％、第二预设开度w2为30％、第三预设开度w3为40％、第四预设开度w4为50％、第五预设开度w5为60％。
[0035] 步骤二、按照第一预设开度w1、第二预设开度w2、第三预设开度w3、第四预设开度w4、第五预设开度w5分别控制冷却水阀120供水，并测定蒸发冷却器1的冷却出口11的对应烟气预设温度t1、t2、t3、t4、t5；在本实施例中，采用设置在蒸发冷却器1的冷却出口11的测温模块2对烟气温度进行测定，其中，第一预设开度w1＝20％，对应的第一烟气预设温度t1为605℃；预设开度w2＝30％，对应的第二烟气预设温度t2为470℃；预设开度w3＝40％，对应的第三烟气预设温度t3为350℃；第四预设开度w4＝50％，对应的第四烟气预设温度t4为220℃；第五预设开度w5＝60％，对应的第五烟气预设温度t5为105℃。预设开度与烟气预设温度的数值关系如下表1：
[0036] 预设开度 20％ 30％ 40％ 50％ 60％烟气预设温度 605℃ 470℃ 350℃ 220℃ 105℃
[0037] 表1
[0038] 步骤三、建立开度(w)与烟气温度(t)的平面坐标系，如图3所示，根据五个预设开度w1、w2、w3、w4、w5和对应烟气预设温度t1、t2、t3、t4、t5确定出五组预设点w1－t1、w2－t2、w3－t3、w4－t4、w5－t5；在开度(w)与烟气温度(t)的平面坐标系中绘制五组预设点w1－t1、w2－t2、w3－t3、w4－t4、w5－t5，然后拟合出开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像，一次函数图像为一条斜率为负的直线L。
[0039] 在步骤三中，五组预设点w1－t1、w2－t2、w3－t3、w4－t4、w5－t5位于一次函数图像上或者离散分布在一次函数图像的两侧。其中，预设点w3－t3位于一次函数图像上，预设点w1－t1、w2－t2以及预设点w4－t4、w5－t5离散分布在一次函数图像的两侧，通过拟合消除因温度测定所引起的误差，使开度(w)与烟气温度(t)函数关系更加贴合实际情况。
[0040] 然后，在一次函数图像中选定对应烟气设定温度t0＝200℃时，对应的目标开度w0；如图3所示，烟气设定温度t0＝200℃对应的目标开度w0为52％。从理论上分析：冷却水阀120的开度决定了冷却水的流速，根据热量计算公式：Q＝cmΔt，可知单位时间内进入蒸发冷却器1的冷却水由常温升至蒸气状态所吸收的热量与冷却水阀120的开度正相关；烟气从蒸发冷却器1的冷却出口11排出的流速为常量，即单位时间内通过的烟气量恒定，同理根据热量计算公式：Q＝cmΔt，可知烟气从蒸发冷却器1的冷却出口11排出时的温度与烟气放出的热量负相关，且冷却水由常温升至蒸气状态所吸收的热量等于烟气放出的热量，故烟气从蒸发冷却器1的冷却出口11排出时的温度与冷却水阀120的开度负相关，符合开度(w)与烟气温度(t)的一次函数关系。
[0041] 步骤四、按照目标开度w0＝52％控制冷却水阀120供水，根据烟气实际温度tS与烟气设定温度t0的偏差，正向修正目标开度w0。由于冷却出口11的烟气实际温度tS与模拟结果不可避免的存在偏差，需要根据实际情况进一步的修正处理。在本实施例中，当冷却水阀120以目标开度w0＝52％供水时，冷却出口11的烟气实际温度tS为215℃，烟气实际温度tS与烟气设定温度t0存在+15℃的偏差值，需要正向修正目标开度w0，即调大目标开度w0以使烟气实际温度tS达到烟气设定温度t0。
[0042] 为了避免因修正量过大而引起烟气实际温度tS与烟气设定温度t0存在负偏差，目标开度w0的单次修正量为1％，即第一修正的目标开度w0为53％、第二次修正的目标开度w0为54％、第三次修正的目标开度w0为55％…，多次修正直至蒸发冷却器1的冷却出口11的烟气实际温度tS等于烟气设定温度t0。在本实施例中，按照第一修正的目标开度w0＝53％控制冷却水阀120供水，即得到冷却出口11的烟气实际温度tS＝t0＝200℃，满足烟气的实际冷却需求。
[0043] 在其他实施例中，目标开度w0的单次修正量不仅限于1％，为了能够适应实际需要，目标开度w0的单次修正量可为0.1％至2％之间的任意数值，例如：当烟气实际温度tS与烟气设定温度t0的偏差绝对值＜10℃时，以单次修正量为0.5％对目标开度w0进行逐次修正；当烟气实际温度tS与烟气设定温度t0的偏差绝对值大于20℃时，以单次修正量为2％对目标开度w0进行逐次修正。
[0044] 为了能够更加精细化地修正冷却水阀120的目标开度w0，在修正目标开度w0时，根据单位时间dT内烟气实际温度的变化量ΔtS，求修正温度变化率v＝ΔtS/dT，如果修正温度变化率v≥1℃/s，则说明冷却水阀120的单次修正量偏大，需要反向调小单次修正量，例如：以单次修正量为2％对目标开度w0进行修正时，测得修正温度变化率v＝1.5℃/s＞1℃/s，则应将单次修正量由2％调至1％，以使烟气实际温度tS得到平稳地调整；反之，如果修正温度变化率v＜0.5℃/s，则说明冷却水阀120的单次修正量偏小，需要反向调大单次修正量。
[0045] 其中，干法除尘用蒸发冷却器1的水量调节系统包括蒸发冷却器1、模拟模块3和修正模块4，蒸发冷却器1具有烟气进口10和冷却出口11，烟气进口10安装有冷却水管路12、以及串接在冷却水管路12上的冷却水阀120；冷却出口11设有用于检测蒸发冷却器1的冷却出口11的烟气实际温度的测温模块2，测温模块2为
热电偶。
[0046] 模拟模块3与冷却水阀120、测温模块2电性连接，模拟模块2用于根据五个预设开度w1、w2、w3、w4、w5和对应烟气预设温度t1、t2、t3、t4、t5在开度(w)与烟气温度(t)的平面坐标系中拟合出开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像，并在一次函数图像中选定对应烟气设定温度t0的目标开度w0；其中，五个预设开度w1、w2、w3、w4、w5为递增数列，相邻两个预设开度之间的相差量Δw相等，相邻两个预设开度之间的相差量Δw为10％。
[0047] 修正模块4与冷却水阀120、测温模块2电性连接，修正模块4用于根据烟气实际温度tS与烟气设定温度t0的偏差，正向修正目标开度w0，单次修正量为1％，多次修正直至蒸发冷却器1的冷却出口11的烟气实际温度tS等于烟气设定温度t0。其中，修正目标开度w0时，根据单位时间dT内烟气实际温度的变化量ΔtS，求修正温度变化率v＝ΔtS/dT，若v≥1℃/s时，则调小单次修正量；若v＜0.5℃/s，则调大单次修正量。
[0048] 本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的其他具体实施例，为了能够适应不同的使用需求，在步骤一中，选取的预设开度不仅限于五个，还可选取三个预设开度，分别为第一预设开度w1、第二预设开度w2、第三预设开度w3，三个预设开度w1、w2、w3为递增数列，相邻两个预设开度之间的相差量Δw＝20％，即第一预设开度w1＝25％、第二预设开度w2＝50％、第三预设开度w3＝75％，按照三个预设开度w1、w2、w3分别控制冷却水阀供水，并测定蒸发冷却器的冷却出口的对应烟气预设温度t1、t2、t3，同样能够得到开度(w)与烟气温度(t)的一次函数图像以及最终的目标开度w0。在其他实施例中，预设开度的选取数量还可为四个或五个以上，另外，多个预设开度w1、w2、w3…可为递减数列，且相邻两个预设开度之间的相差量Δw还可为5％，或者，相邻两个预设开度之间的相差量Δw为5％至10％之间的任意数值或10％至20％之间的任意数值。
[0049] 本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统的具体实施例，与本发明的干法除尘用蒸发冷却器的水量调节方法的具体实施方式中干法除尘用蒸发冷却器的水量调节系统的各具体实施例相同，在此不再赘述。
[0050] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
