本發(fā)明涉及粉塵治理與濕式除塵裝備智能化調(diào)控，具體地說(shuō)是一種基于濁度-效率動(dòng)態(tài)模型的濕式除塵裝備自適應(yīng)排污方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、濕式除塵裝備廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、煙草、化工等高排放行業(yè)，其核心原理是通過(guò)液滴、液幕或氣泡等捕集體捕集粉塵。隨著運(yùn)行時(shí)間增加，氣液混合腔內(nèi)液體濁度上升，導(dǎo)致除塵效率下降。目前，行業(yè)內(nèi)排污操作多依賴經(jīng)驗(yàn)設(shè)定固定時(shí)間間隔，即除塵過(guò)程中每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間段，則將濕式除塵器內(nèi)的液體排出并更換新的液體；這種方式雖然能定期對(duì)污水進(jìn)行更換，但是由于缺乏對(duì)液體濁度與除塵效率之間動(dòng)態(tài)關(guān)系的科學(xué)認(rèn)知與實(shí)時(shí)響應(yīng)機(jī)制，難以精準(zhǔn)把握最佳排污時(shí)機(jī)，易造成水資源浪費(fèi)，或除塵效率下降而無(wú)法提前預(yù)警，最終造成尾氣排放超標(biāo)。
2、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：
3、（a）依賴固定時(shí)間間隔排污，由于是固定時(shí)間點(diǎn)更換液體，難以精準(zhǔn)把握最佳排污時(shí)機(jī)，易造成水資源浪費(fèi)或除塵效率下降。
4、（b）濕式除塵領(lǐng)域缺乏濁度檢測(cè)，即濁度檢測(cè)與除塵效率脫節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng)性能優(yōu)化的智能排污控制。雖然現(xiàn)有技術(shù)中雖有采用光學(xué)原理檢測(cè)濁度的設(shè)備，但僅停留在簡(jiǎn)單檢測(cè)層面，未能結(jié)合濕式除塵過(guò)程中不同粒徑顆粒物的捕集特性與濁度變化的耦合關(guān)系，也未建立濁度與除塵效率的定量模型，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng)性能優(yōu)化的智能排污控制。
5、因此，亟需一種新的方法及裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)液體濁度、建立濁度與除塵效率的定量關(guān)系，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)排污，以突破傳統(tǒng)定時(shí)排污的局限性，提升濕式除塵裝備的綜合運(yùn)行效能，是本發(fā)明所需研究的方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種濕式除塵裝備自適應(yīng)排污方法及裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)液體濁度、建立濁度與不同粒徑顆粒物除塵效率的定量關(guān)系，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒物的自適應(yīng)排污，以突破傳統(tǒng)定時(shí)排污的局限性，提升濕式除塵裝備的綜合運(yùn)行效能。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種濕式除塵裝備自適應(yīng)排污方法，包括以下步驟：
3、步驟一、濕式除塵裝備測(cè)試：選擇含不同粒徑范圍的微細(xì)顆粒物，將該顆粒物通過(guò)濕式除塵裝備進(jìn)行除塵測(cè)試，并計(jì)算其實(shí)時(shí)的除塵效率；同時(shí)監(jiān)測(cè)除塵過(guò)程中濕式除塵裝備內(nèi)液體的濁度；完成后更換液體并選擇含不同粒徑范圍的微細(xì)顆粒物，分別重復(fù)上述步驟，獲取濕式除塵裝備對(duì)不同粒徑顆粒物的除塵效率與對(duì)應(yīng)的濁度數(shù)據(jù)。
4、步驟二、構(gòu)建濁度-除塵效率定量關(guān)系模型：采用非線性回歸模型，將步驟一中測(cè)得的每一粒徑范圍顆粒物的除塵效率與濁度數(shù)據(jù)帶入模型，從而建立不同粒徑顆粒物的濁度-除塵效率定量關(guān)系模型。
5、步驟三、確定不同粒徑顆粒物的濁度閾值：設(shè)定除塵效率閾值，根據(jù)步驟二獲得的不同粒徑顆粒物的濁度-除塵效率定量關(guān)系模型分別形成除塵效率隨液體濁度變化的曲線，根據(jù)各曲線的變化情況，將曲線根據(jù)除塵效率變化情況劃分成低濁度區(qū)間、中濁度區(qū)間、高濁度區(qū)間和超高濁度區(qū)間；在各曲線的超高濁度區(qū)內(nèi)選擇除塵效率閾值對(duì)應(yīng)的濁度值，確定為不同粒徑顆粒物各自對(duì)應(yīng)的濁度閾值。
6、步驟四、濕式除塵裝備除塵前準(zhǔn)備：先測(cè)定除塵環(huán)境的顆粒物粒徑范圍，進(jìn)而確定對(duì)應(yīng)的濁度-除塵效率定量關(guān)系模型及濁度閾值，并設(shè)定第一濁度檢測(cè)時(shí)間間隔和第二濁度檢測(cè)時(shí)間間隔。
7、步驟五、濕式除塵裝備排污：濕式除塵裝備在步驟四測(cè)定后的環(huán)境開(kāi)始除塵工作，在除塵過(guò)程中先按照第一濁度檢測(cè)時(shí)間間隔進(jìn)行濁度檢測(cè)，并將檢測(cè)值帶入濁度-除塵效率定量關(guān)系模型確定當(dāng)前濁度檢測(cè)值對(duì)應(yīng)的區(qū)間；當(dāng)檢測(cè)值處于高濁度區(qū)間時(shí)，按照第二濁度檢測(cè)時(shí)間間隔進(jìn)行后續(xù)濁度檢測(cè)，直至檢測(cè)值達(dá)到濁度閾值時(shí)，將濕式除塵裝備內(nèi)的液體排出并更換新的液體；新的液體繼續(xù)進(jìn)行除塵工作并重復(fù)本步驟。
8、步驟六、濕式除塵裝備不同環(huán)境的自適應(yīng)排污：同一濕式除塵裝備在不同粒徑顆粒物環(huán)境進(jìn)行除塵時(shí)，分別重復(fù)步驟四和五，從而根據(jù)不同環(huán)境的顆粒物粒徑確定對(duì)應(yīng)的濁度閾值，實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境的自適應(yīng)排污。
9、進(jìn)一步，所述步驟一中采用不同粒徑的顆粒物包括粒徑為pm1的顆粒物、粒徑為pm2.5的顆粒物、粒徑為pm4的顆粒物、粒徑為pm10的顆粒物以及總懸浮顆粒物tsp。
10、進(jìn)一步，所述步驟三中，將初始除塵效率下降較為平緩的區(qū)間劃分為低濁度區(qū)間，表明顆粒物與液滴間仍存在有效潤(rùn)濕與捕集機(jī)制。
11、將經(jīng)過(guò)低濁度區(qū)間后除塵效率加速下降的區(qū)間劃分為中濁度區(qū)間，表明液滴表面活性位點(diǎn)趨于飽和，顆粒物競(jìng)爭(zhēng)潤(rùn)濕現(xiàn)象顯著增強(qiáng)。
12、將經(jīng)過(guò)中濁度區(qū)間后除塵效率變化趨于穩(wěn)定的區(qū)間劃分為高濁度區(qū)間，表明濕式除塵裝備進(jìn)入“臨界捕集狀態(tài)”，顆粒物再懸浮與液滴飽和效應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。
13、將經(jīng)過(guò)高濁度區(qū)間后除塵效率快速下降的區(qū)間劃分為超高濁度區(qū)間，表明液滴表面完全被顆粒物覆蓋，捕集機(jī)制失效，需強(qiáng)制排污。
14、進(jìn)一步，采用高濁度區(qū)間和超高濁度區(qū)間的劃分點(diǎn)值替代步驟三中除塵效率閾值對(duì)應(yīng)的濁度值，作為濁度閾值。由于除塵效率會(huì)在超高濁度區(qū)間快速下降，為了防止?jié)岫葯z測(cè)錯(cuò)過(guò)最佳的排污時(shí)機(jī)導(dǎo)致除塵效率大幅下降，可直接采用兩個(gè)區(qū)間之間的劃分點(diǎn)作為濁度閾值，這樣能在除塵效率剛開(kāi)始快速下降即排污并更換液體，從而保證除塵效率的持續(xù)性，同時(shí)也能盡可能節(jié)約水資源。
15、進(jìn)一步，所述步驟四中第二濁度檢測(cè)時(shí)間間隔小于第一濁度檢測(cè)時(shí)間間隔。在低濁度區(qū)間和中濁度區(qū)間，由于除塵效率遠(yuǎn)高于除塵效率閾值，因此為了減少數(shù)據(jù)處理，采用第一濁度檢測(cè)時(shí)間間隔，使相鄰兩次檢測(cè)時(shí)間間隔較大，這樣能在減少檢測(cè)次數(shù)基礎(chǔ)上，還能保持除塵效率的穩(wěn)定，而進(jìn)入高濁度區(qū)間后，由于接近后續(xù)的濁度閾值，因此為了保證檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，因此采用第二濁度檢測(cè)時(shí)間間隔，使相鄰兩次檢測(cè)時(shí)間間隔較小，這樣能保證盡可能使液體濁度達(dá)到濁度閾值時(shí)被檢測(cè)到，此時(shí)開(kāi)始排污及更換液體，實(shí)現(xiàn)在保證除塵效率基礎(chǔ)上，最大化液體使用率，有效節(jié)約水資源。
16、上述濕式除塵裝備自適應(yīng)排污方法的裝置，包括濕式除塵裝備、濁度監(jiān)測(cè)器、信號(hào)采集系統(tǒng)和上位機(jī)。
17、所述濁度監(jiān)測(cè)器裝在濕式除塵裝備的氣液混合腔內(nèi)，且處于液面與底部排污管之間，用于檢測(cè)液體的濁度。
18、所述信號(hào)采集系統(tǒng)分別與濁度監(jiān)測(cè)器和上位機(jī)連接，用于將濁度監(jiān)測(cè)器采集的數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)。
19、所述上位機(jī)，用于對(duì)接收的濁度值進(jìn)行分析處理，根據(jù)分析結(jié)果控制排污管上的閥門(mén)開(kāi)啟排污及更換液體。
20、進(jìn)一步，所述濁度監(jiān)測(cè)器為多個(gè)，多個(gè)濁度監(jiān)測(cè)器均分布在液面以下的氣液混合腔內(nèi)，且避開(kāi)氣泡和污泥區(qū)域。通過(guò)多個(gè)濁度監(jiān)測(cè)器采集數(shù)據(jù)取平均值，能提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，同時(shí)避開(kāi)氣泡和污泥區(qū)域，也能進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)采集過(guò)程的穩(wěn)定性。
21、進(jìn)一步，所述濁度監(jiān)測(cè)器為光散射式濁度監(jiān)測(cè)器。濁度監(jiān)測(cè)器可采用超聲原理或電容原理；優(yōu)先采用光散射原理是因?yàn)槠漤憫?yīng)快、精度高；其通過(guò)測(cè)量散射光強(qiáng)度來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣液混合腔內(nèi)液體的濁度。當(dāng)光線穿過(guò)含有懸浮顆粒的液體時(shí)，部分光線會(huì)被顆粒散射，散射光強(qiáng)度越高，表明液體濁度越高。
22、進(jìn)一步，所述濁度監(jiān)測(cè)器在光源處裝有自動(dòng)表面清污裝置，用于對(duì)光源表面進(jìn)行清潔。自動(dòng)表面清污裝置為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，如清潔刷機(jī)構(gòu)，其通過(guò)連桿能在光源表面移動(dòng)清潔，這種結(jié)構(gòu)能清除光源表面附著的污泥，保證濁度監(jiān)測(cè)器的檢測(cè)精度。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定獲取濕式除塵裝備對(duì)不同粒徑顆粒物的除塵效率與對(duì)應(yīng)的濁度數(shù)據(jù)；采用非線性回歸模型，將測(cè)得的每一粒徑顆粒物的除塵效率與濁度數(shù)據(jù)帶入模型，從而建立不同粒徑顆粒物的濁度-除塵效率定量關(guān)系模型；然后設(shè)定除塵效率閾值，并根據(jù)模型生成除塵效率隨液體濁度變化的曲線，同時(shí)根據(jù)曲線變化情況劃分不同區(qū)間；選擇除塵效率閾值對(duì)應(yīng)的濁度值，確定為不同粒徑顆粒物各自對(duì)應(yīng)的濁度閾值；實(shí)際進(jìn)行除塵時(shí)，先測(cè)定當(dāng)前環(huán)境中主要顆粒物的粒徑，進(jìn)而確定對(duì)應(yīng)的濁度-除塵效率定量關(guān)系模型及濁度閾值；除塵過(guò)程中持續(xù)監(jiān)測(cè)除塵設(shè)備內(nèi)液體的濁度值，并確定其所處區(qū)間，根據(jù)所處區(qū)間的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)檢測(cè)頻率，直至檢測(cè)值達(dá)到濁度閾值時(shí)，將濕式除塵裝備內(nèi)的液體排出并更換新的液體；如后續(xù)更換其他環(huán)境進(jìn)行除塵或當(dāng)前環(huán)境顆粒物發(fā)生變化，僅需確定對(duì)應(yīng)環(huán)境內(nèi)顆粒物粒徑，即能自適應(yīng)確定對(duì)應(yīng)的濁度-除塵效率定量關(guān)系模型及濁度閾值，從而滿足對(duì)不同粒徑顆粒物環(huán)境的除塵需求；通過(guò)上述方法，能在保證對(duì)不同粒徑顆粒物的除塵效率前提下，還能盡可能延長(zhǎng)液體的使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒物的自適應(yīng)排污，從而使設(shè)備工作在兼顧除塵效率和節(jié)約水資源的最優(yōu)區(qū)間，以突破傳統(tǒng)定時(shí)排污的局限性，提升濕式除塵裝備的綜合運(yùn)行效能。