CN113773877A - 多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统 - Google Patents
多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及水煤浆气化喷嘴智能控制系统，旨在提供一种多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统。包括：有机废水流量控制回路、内环氧流量控制回路、废水/清水水煤浆流量控制回路、有机固废水煤浆流量控制回路和外环氧流量控制回路；各控制回路中，进料泵或风机的出口分别通过管路连接至多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴，在所述管路上分别设有流量计。本发明能实现多种废弃物的可控高校协同回收利用；根据几种废弃物及水煤浆的气化特性，通过神经网络预测及筛选符合生产指标的流量配比方案，从而实现智能调节进料量以保证气化装置满足不同生产工况下的需求；可进一步提高资源回收利用率，改造安装成本低，经济环保效益高。
Description
技术领域
本发明涉及一种水煤浆气化喷嘴智能控制系统，更具体而言，涉及一种有机废水、废水/清水水煤浆及有机固废水煤浆多通道联合气化喷嘴各通道物料流量智能调控系统。
背景技术
随着经济和社会的快速发展，对生态环保提出了新的要求，在碳达峰碳中和目标的新背景下，能源资源的有效利用和污染物排放减少成为实现美丽中国建设的重要抓手。而大量工业废水及有机固废的高效处理和循环利用成为亟待解决的问题，工业废水中常含有大量的酚类、氨氮、焦油、氰化物、多环芳烃、含氧多环和杂环化合物等多种难降解有毒、有害物质，如不适当处理，将对环境造成严重污染，而有机固废如生活垃圾、污泥、废旧塑胶、工业皮革及药渣等不仅年产量大，且含有大量的可燃组分，能源化利用潜力非常大。传统废水及固废处理方式存在成本高、效率低、二次污染等问题，因此，寻求处理效果好，工艺稳定性更强，回收利用效率更高的废水及固废处理工艺是实现远景目标的必由之路。
水煤浆技术为20世纪70年代发展起来的一种石油燃料替代技术，是洁净煤技术的重要组成部分。水煤浆由60％-70％的煤粉、30％-40％的水和不到1％的添加剂经过矿磨和强力搅拌而形成的煤水固液两相浆状流体，被称为液态煤炭产品。水煤浆应用领域涵盖了电力、化工、冶金、建材、轻工等多个方面，目前我国已经成为世界上水煤浆产能最大、应用行业最广泛、技术最先进的国家。近年来，随着废水/固废制备水煤浆技术的发展，生产水煤浆的原料已不仅限于清水和煤，还能利用成分复杂和难以处置的工业废水及有机固废，可在制备能源的同时实现简便、高效的废物处理和再利用。
采用水煤浆气化技术协同处理废水及有机固废，可以同时处理干、湿以及均质、非均质等多种形态的废弃物，形成一种有利于热转化处理的均质浆体燃料。并且，在气化过程中可将废弃物的主要成分转化为合成气等资源利用，附加值较高；在处理过程中因为高温、高压和急冷过程，不仅废水和固废中的有害元素得到彻底分解，还阻断了二噁英等有机气态污染物生成；重金属则被固定在熔融渣中，产生的难生化的高浓度有机废水可回用于制浆。整个技术流程对环境无二次污染，目前针对有机废水、有机固废、水煤浆三种物料协同气化的研究和实践不断证明其拥有较好的经济效益和环境效益，但如何将上述多种不同性质的物料协同气化并达到和保持较好的气化效果是工程实际亟待解决的问题。
在水煤浆气化过程中，气化喷嘴是其中关键设备之一，其结构和性能可直接影响水煤浆气化过程的连续性、经济性和安全性。针对需同时处理废水、有机固废、水煤浆等多种物料的气化炉而言，由于多种原料的性质差异巨大，不同原料的进料比例变化将对气化过程产生较大影响，拥有合适的气化喷嘴调节方法将大幅度提升气化过程的稳定性和气化效率。然而在国内外关于水煤浆气化喷嘴调控系统的文献中，虽然有针对传统结构的水煤浆喷嘴的简单控制回路，但还没有适合有机废水、废水/清水水煤浆、有机固废水煤浆气化的多通道联合气化喷嘴所对应的智能控制系统。
因此，本发明针对上述问题提出一种有机废水、废水/清水水煤浆及有机固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统，根据实际生产中原料特性及生产需要利用神经网络智能优化废水、水煤浆、废水/固废水煤浆的进料配比，提高多种废弃物水煤浆协同气化过程的气化效率和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统，包括：有机废水流量控制回路、内环氧流量控制回路、废水/清水水煤浆流量控制回路、有机固废水煤浆流量控制回路和外环氧流量控制回路；各控制回路中，进料泵或风机的出口分别通过管路连接至多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴，在所述管路上分别设有流量计；
其中，在有机废水流量控制回路、废水/清水水煤浆流量控制回路、有机固废水煤浆流量控制回路中均设有转速调节器和流量调节器，各进料泵分别通过信号线依次连接转速调节器和流量调节器，各流量调节器通过信号线与流量计相连；在内环氧流量控制回路、外环氧流量控制回路中的管路上均设有流量调节阀和流量调节器，各流量调节阀分别通过信号线连接流量调节器，各流量调节器通过信号线与流量计相连；各流量控制回路中的流量调节器分别通过信号线连接至计算机神经网络预测控制系统。
本发明进一步提供了基于前述系统的多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制方法，包括以下步骤：
a.向多通道流量配比寻优预设单元中输入物料种类信息；
b.向多通道流量配比寻优预设单元中输入生产所需的气化指标信息；
c.多通道流量配比寻优预设单元根据确定的物料种类信息，调用多通道流量数据库单元、气化指标数据库单元中对应种类的成套数据信息；
d.多通道流量配比寻优计算单元调用多通道流量配比寻优预设单元中特定物料种类的成套数据信息进行神经网络训练；神经网络的输入包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量，神经网络的输出包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量；采用粒子群算法对神经网络进行权值参数优化并开始训练，当达到设定迭代次数或精确度时训练结束；
e.多通道流量配比寻优计算单元根据输入的气化指标信息，配比寻优计算单元调用训练完成的神经网络进行枚举法预测；当神经网络输出的气化指标与输入的气化指标达到误差要求时，预测停止；
f.多通道流量配比寻优计算单元输出为达到生产所需气化指标时各通道流量的预测数据。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
(1)本发明根据有机废水、废水/清水水煤浆，有机固废水煤浆三种物料的理化性质及生产需要设计专用多通道联合气化喷嘴智能控制系统，能实现多种废弃物的可控高效协同回收利用，填补了适用于废弃物与水煤浆气化联合喷嘴智能控制系统的空白。
(2)本发明根据几种废弃物及水煤浆的气化特性，通过神经网络预测及筛选符合生产指标的流量配比方案，从而实现智能调节进料量以保证气化装置满足不同生产工况下的需求，如开车时低负荷、正常生产时的满负荷以及单炉运行时超负荷等，同时满足废水、固废、水煤浆等不同原料根据实际生产需求动态调整搭配，实现特定的生产目标，提升气化效率和经济效益。
(3)本发明优化了水煤浆气化炉多物料协同气化的进料方法，为高浓度有机废水、低浓度有机废水、有机固废的高效综合回收利用开辟了一条新的途径，将本发明提供的智能控制系统搭载在配有多通道联合气化喷嘴的水煤浆气化炉上，即可实现有机废水、废水/清水水煤浆、有机固废水煤浆的同时进料及协同气化，通过智能调控可进一步提高资源回收利用率，改造和安装成本低，经济效益和环保效益高。
附图说明
图1为本发明的联合气化喷嘴智能控制系统回路的结构示意图。
图2为本发明计算机神经网络预测控制系统的结构框图。
各图中的附图标记如下所示：
10有机废水流量控制回路，11有机废水进料泵，12有机废水进料泵转速仪，13有机废水进料泵转速调节器，14有机废水流量计，15有机废水流量调节器，20内环氧流量控制回路，21内环氧风机，22内环氧流量计，23内环氧流量调节器，24内环氧流量调节阀，30废水/清水水煤浆流量控制回路，31废水/清水水煤浆进料泵，32废水/清水水煤浆进料泵转速仪，33废水/清水水煤浆进料泵转速调节器，34废水/清水水煤浆流量计，35废水/清水水煤浆流量调节器，40有机固废水煤浆流量控制回路，41有机固废水煤浆进料泵，42有机固废水煤浆进料泵转速仪，43有机固废水煤浆进料泵转速调节器，44有机固废水煤浆流量计，45有机固废水煤浆流量调节器，50外环氧流量控制回路，51外环氧风机，52外环氧流量计，53外环氧流量调节器，54外环氧流量调节阀，60计算机神经网络预测控制系统，70多通道联合气化喷嘴；
100联合气化喷嘴多通道流量查询模块，101多通道物料种类数据库单元，102多通道流量数据库单元，103气化指标数据库单元，104数据信息显示单元，200联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块，201多通道流量配比寻优预设单元，202多通道流量配比寻优计算单元，300联合气化喷嘴多通道流量调节模块，301多通道流量配比信号转换单元，302多通道流量配比信号输出单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述多元废液/固废水煤浆是指，在以清水或废水配制的水煤浆中，同时掺混了高浓有机废水和有机固废水煤浆，以三种物料的混合物作为多元废液/固废水煤浆用于水煤浆气化炉的生产。其中，高浓有机废水通常是指含有COD、氨氮及多种有机盐的成分复杂的有机废水，COD浓度一般高于2000mg/L，最高可达几万mg/L，不适用于常规生化处理方式。有机固废水煤浆通常是指以污泥、油泥、精馏残渣、药渣或废活性炭等有机固废掺入煤粉所制得的水煤浆。在本发明中，当各物料被送入喷嘴并以混合态的水煤浆进入水煤浆气化炉时，同时从水煤浆通道的内外两侧喷入外环氧和内环氧，能够辅助混合态水煤浆燃烧，提高燃尽率。
参阅附图，本发明的多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统，包括有机废水流量控制回路10、内环氧流量控制回路20、废水/清水水煤浆流量控制回路30、有机固废水煤浆流量控制回路40和外环氧流量控制回路50；在各控制回路中，进料泵或风机的出口分别通过管路连接至多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴70，在各控制回路的所述管路上分别设有流量计；
其中，在有机废水流量控制回路10、废水/清水水煤浆流量控制回路30、有机固废水煤浆流量控制回路40中均设有转速调节器和流量调节器，各进料泵分别通过信号线依次连接转速调节器和流量调节器，各流量调节器通过信号线与流量计相连；在内环氧流量控制回路20、外环氧流量控制回路50中的管路上均设有流量调节阀和流量调节器，各流量调节阀分别通过信号线连接流量调节器，各流量调节器通过信号线与流量计相连；各流量控制回路中的流量调节器分别通过信号线连接至计算机神经网络预测控制系统60。
设于各流量控制回路中的流量计，将相应物料的流量信息经流量调节器传送至计算机神经网络预测控制系统60；流量调节器接收来自计算机神经网络预测控制系统60的控制信号，并将其转发送至转速调节器由其对进料泵的转速进行调整，或者由流量调节器直接对风机出口管路上的流量调节阀开度进行调整。
计算机神经网络预测控制系统60包括：联合气化喷嘴多通道流量查询模块100，该模块用于接受各流量控制回路传输来的流量信号，并将所有流量数据显示在系统中；联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块200，该模块用于根据输入的工程实际生产目标优化确定各通道物料流量，确定各通道流量配比方案；联合气化喷嘴多通道流量调节模块300；该模块用于根据联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块给出的流量配比方案，将流量调节信号传输至各流量控制回路，调节各物料的流量至特定比例。
其中，联合气化喷嘴多通道流量查询模块100具体包括：
多通道物料种类数据库单元101，该单元用于输入和存储气化喷嘴燃料通道物料种类数据信息，所述的物料种类数据信息包括有机废水种类、废水/清水水煤浆种类、有机固废水煤浆种类；
多通道流量数据库单元102，该单元用于接收和存储气化喷嘴各通道流量数据信息，包括各流量控制回路传输来的有机废水流量数据信息、内环氧流量数据信息、废水/清水水煤浆流量数据信息、有机固废水煤浆流量数据信息、外环氧流量数据信息；
气化指标数据库单元103，该单元用于输入和存储气化喷嘴各通道物料种类和流量一定的情况下气化炉的气化指标数据信息，所述的气化指标数据信息包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量；
数据信息显示单元104，该单元用于匹配、显示和导出气化喷嘴各通道物料种类、流量及对应的气化指标的数据信息，所述的物料种类及流量数据信息包括有机废水种类及流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆种类及流量、有机固废水煤浆种类及流量、外环氧流量，所述的气化指标数据信息包括对应于物料种类及流量的气化反应温度、合成气流量、合成气成分。
所述联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块200具体包括：
多通道流量配比寻优预设单元201，该单元用于调用多通道物料种类数据库单元101及气化指标数据库单元103数据信息，选择各通道采用的物料种类及需要达到的气化指标；
多通道流量配比寻优计算单元202，该单元用于计算各通道流量的最优比例，调用联合气化喷嘴多通道流量查询模块100提供的数据信息，对各通道物料种类及流量数据信息及对应的气化指标数据信息进行神经网络训练，并根据多通道流量配比寻优预设单元201选择的各通道采用的物料种类及需要达到的气化指标，进行配比寻优计算，并输出最优配比方案。
联合气化喷嘴多通道流量调节模块300具体包括：
多通道流量配比信号转换单元301：该单元用于接收联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块200输出的各通道流量配比方案或接收人工输入的各通道流量配比方案并转化为各通道控制回路的流量调整信号并显示和存储；
多通道流量配比信号输出单元302：该单元用于将多通道流量配比信号转换单元301输出的各通道流量调整信号传输至各流量控制回路中的流量调节器，调节有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量至特定比例。
本发明的多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制方法是基于上述系统而实现的，包括以下步骤：
a.向多通道流量配比寻优预设单元201中输入物料种类信息，具体包括：有机废水种类、废水/清水水煤浆种类、有机固废水煤浆种类。
b.向多通道流量配比寻优预设单元201中输入生产所需的气化指标信息，具体包括：气化反应温度、合成气流量、有效气含量。
c.多通道流量配比寻优预设单元201根据确定的物料种类信息，调用多通道流量数据库单元102、气化指标数据库单元103中对应种类的成套数据信息，具体包括：多个工况下的特定种类有机废水流量、内环氧流量、特定种类废水/清水水煤浆流量、特定种类有机固废水煤浆流量、外环氧流量及每个工况所对应的气化指标。
d.多通道流量配比寻优计算单元202调用多通道流量配比寻优预设单元201中特定物料种类的成套数据信息进行神经网络训练；神经网络的输入包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量，神经网络的输出包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量；采用粒子群算法对神经网络进行权值参数优化并开始训练，当达到设定迭代次数或精确度时训练结束；
e.多通道流量配比寻优计算单元202根据输入的气化指标信息，配比寻优计算单元调用训练完成的神经网络进行枚举法预测；当神经网络输出的气化指标与输入的气化指标达到误差要求时，预测停止；
f.多通道流量配比寻优计算单元202输出为达到生产所需气化指标时各通道流量的预测数据，具体包括：包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量。
更为详细的实施方案描述如下：
计算机神经网络预测控制系统60根据实际生产中的物料种类及所需气化指标进行神经网络及配比寻优计算，并将流量调整信号传输至联合气化喷嘴各通道流量控制回路。即，有机废水流量控制回路10、内环氧流量控制回路20、废水/清水水煤浆流量控制回路30、有机固废水煤浆流量控制回路40、外环氧流量控制回路50依据计算机神经网络预测控制系统60的流量调节信号，分别控制进入多通道联合气化喷嘴70中的有机废水、内环氧气、废水/清水水煤浆、有机固废水煤浆、外环氧气的流量。
计算机神经网络预测控制系统60中的联合气化喷嘴多通道流量查询模块100可存储以往数据信息并显示当前数据信息。其中，数据信息包括多通道物料种类数据库单元101存储的物料种类有机废水种类、废水/清水水煤浆种类、有机固废水煤浆种类数据信息、多通道流量数据库单元102存储的喷嘴不同通道流量(有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量)数据信息，以及气化指标数据库单元103存储的气化指标气化反应温度、合成气流量、有效气含量数据信息。所有数据信息均可于数据信息显示单元104显示。
所述数据信息均成套一一对应存储及显示，如特定物料种类的特定流量配比对应特定的气化指标。
多通道物料种类数据库单元101的物料种类数据信息需人工输入存储，所对应的多通道流量数据库单元102的多通道流量数据信息、气化指标数据库单元103的气化指标数据信息既可以人工输入，也可以来源于实时生产过程。其中，多通道流量数据信息来源于有机废水流量控制回路10、内环氧流量控制回路20、废水/清水水煤浆流量控制回路30、有机固废水煤浆流量控制回路40、外环氧流量控制回路50。气化指标数据信息则来源于水煤浆气化炉配备的常规测试设备。
联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块200，可根据人工输入的物料种类及需要达到的气化指标，进行计算给出最优物料流量配比方案。
其中，多通道流量配比寻优预设单元201根据人工输入的物料种类及气化指标，调用多通道物料种类数据库单元101及对应的成套多通道流量数据库单元102数据信息及气化指标数据库单元103数据信息；
多通道流量配比寻优计算单元202调用多通道流量配比寻优预设单元201成套数据信息，对人工输入的各通道物料种类所对应的多通道流量数据信息和气化指标数据信息进行神经网络训练，并根据多通道流量配比寻优预设单元201中人工输入需要达到的气化指标，进行配比寻优计算，并输出最优配比方案。
在联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块200中，可实现下述操作：
(1)在多通道流量配比寻优预设单元201中，由人工输入物料种类信息，确定有机废水种类、废水/清水水煤浆种类、有机固废水煤浆种类；
(2)在多通道流量配比寻优预设单元201中，由人工输入生产所需的气化指标信息，包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量；
(3)多通道流量配比寻优预设单元201根据确定的物料种类信息调用多通道流量数据库单元102、气化指标数据库单元103对应种类的成套数据信息，包括多个工况下的特定种类有机废水流量、内环氧流量、特定种类废水/清水水煤浆流量、特定种类有机固废水煤浆流量、外环氧流量及每个工况所对应的气化指标；
(4)多通道流量配比寻优计算单元202调用多通道流量配比寻优预设单元201中的特定物料种类的成套数据信息进行神经网络训练。神经网络的输入包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量，神经网络的输出包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量。通过采用粒子群算法对神经网络进行权值参数优化并开始训练，当达到设定迭代次数或精确度时训练结束；
(5)多通道流量配比寻优计算单元202根据输入的气化指标信息，配比寻优计算单元调用训练完成的神经网络进行枚举法预测，当神经网络输出的气化指标与输入的气化指标达到误差要求时，预测停止；
(6)多通道流量配比寻优计算单元202输出达到生产所需的气化指标各通道流量的预测数据，包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量。
联合气化喷嘴多通道流量调节模块300接收人工输入或神经网络计算得到的流量配比方案，并转化为流量调整信号再传输给各控制回路；
多通道流量配比信号转换单元301接收多通道流量配比寻优计算单元202输出的各通道流量配比方案或接收人工输入的各通道流量配比方案，并转化为各通道控制回路的流量调整信号并显示和存储；
多通道流量配比信号输出单元302将多通道流量配比信号转换单元301输出的各通道流量调整信号传输至各通道控制回路中的流量调节器，包括有机废水流量调节器15、内环氧流量调节器23、废水/清水水煤浆流量调节器35、有机固废水煤浆流量调节器45、外环氧流量调节器53。
联合气化喷嘴各通道流量控制回路根据计算机神经网络预测控制系统60传输的流量调整信号完成流量调整。
基于计算机神经网络预测控制系统60的上述预测计算，各流量控制回路的控制内容示例如下：
有机废水流量控制回路10包括：有机废水进料泵11、有机废水进料泵转速仪12、有机废水进料泵转速调节器13、有机废水流量计14、有机废水流量调节器15；有机废水进料泵11通过管路，与多通道联合气化喷嘴70中有机废水通道相连接；有机废水流量控制回路10接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并调整有机废水的流量。其中，有机废水流量计14将有机废水的流量信号经有机废水流量调节器15传输至计算机神经网络预测控制系统60；有机废水流量调节器15接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并转化为转速调整信号传输给有机废水进料泵转速调节器13。有机废水进料泵转速调节器13根据转速调整信号，经有机废水进料泵转速仪12调整有机废水进料泵转速，从而实现有机废水流量调整。
内环氧流量控制回路20包括：内环氧风机21、内环氧流量计22、内环氧流量调节器23、内环氧流量调节阀24；内环氧风机21通过管路，与多通道联合气化喷嘴70中内环氧通道相连接；内环氧流量控制回路10接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并调整内环氧的流量。其中，内环氧流量计22将内环氧流量信号，经内环氧流量调节器23传输至计算机神经网络预测控制系统60。内环氧流量调节器23接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并转化为阀门开度调整信号，调节内环氧流量调节阀24开度，从而实现内环氧流量调整。
废水/清水水煤浆流量控制回路30包括：废水/清水水煤浆进料泵31、废水/清水水煤浆进料泵转速仪32、废水/清水水煤浆进料泵转速调节器33、废水/清水水煤浆流量计34、废水/清水水煤浆流量调节器35；其中，废水/清水水煤浆进料泵31通过管路，与多通道联合气化喷嘴70中废水/清水水煤浆通道相连接；废水/清水水煤浆流量控制回路30接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并调整废水/清水水煤浆的流量。其中，废水/清水水煤浆流量计34将废水/清水水煤浆的流量信号，经废水/清水水煤浆流量调节器35传输至计算机神经网络预测控制系统60。废水/清水水煤浆流量调节器35接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并转化为转速调整信号，传输给废水/清水水煤浆进料泵转速调节器33；废水/清水水煤浆进料泵转速调节器33根据转速调整信号，经废水/清水水煤浆进料泵转速仪32调整废水/清水水煤浆进料泵转速，从而实现废水/清水水煤浆流量调整。
有机固废水煤浆流量控制回路40包括：有机固废水煤浆进料泵41、有机固废水煤浆进料泵转速仪42、有机固废水煤浆进料泵转速调节器43、有机固废水煤浆流量计44、有机固废水煤浆流量调节器45。有机固废水煤浆进料泵41通过管路，与多通道联合气化喷嘴70中有机固废水煤浆通道相连接；有机固废水煤浆流量控制回路40接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并调整有机固废水煤浆的流量。其中，有机固废水煤浆流量计44将有机固废水煤浆的流量信号，经有机固废水煤浆流量调节器45传输至计算机神经网络预测控制系统60。有机固废水煤浆流量调节器45接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并转化为转速调整信号传输给有机固废水煤浆进料泵转速调节器43；有机固废水煤浆进料泵转速调节器43根据转速调整信号，经有机固废水煤浆进料泵转速仪42调整有机固废水煤浆进料泵转速，从而实现有机固废水煤浆流量调整。
外环氧流量控制回路50包括：外环氧风机51、外环氧流量计52、外环氧流量调节器53、外环氧流量调节阀54；外环氧风机51通过管路，与多通道联合气化喷嘴70中外环氧通道相连接。外环氧流量控制回路50接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号并调整外环氧的流量。其中，外环氧流量计52将外环氧流量信号，经外环氧流量调节器53传输至计算机神经网络预测控制系统60。外环氧流量调节器53接收来自计算机神经网络预测控制系统60的流量调整信号，并转化为阀门开度调整信号，调节外环氧流量调节阀54开度，从而实现外环氧流量调整。
本发明根据有机废水、废水/清水水煤浆，有机固废水煤浆三种物料的不同气化性质及生产需要设计专用多通道联合气化喷嘴智能控制系统，实现了多种废弃物的可控高效协同回收利用，通过神经网络预测及筛选符合生产指标的流量配比方案，从而实现智能调节进料量以保证气化装置满足不同生产工况下的需求，将本发明提供的智能控制系统搭载在配有多通道联合气化喷嘴的水煤浆气化炉上，即可实现有机废水、废水/清水水煤浆、有机固废水煤浆的同时进料及协同气化，通过智能调控可进一步提高资源回收利用率，改造和安装成本低，经济效益和环保效益高。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统的一部分及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上公开的本发明具体实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述的实施例，是为了更好的解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好的理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制系统，其特征在于，包括：有机废水流量控制回路(10)、内环氧流量控制回路(20)、废水/清水水煤浆流量控制回路(30)、有机固废水煤浆流量控制回路(40)和外环氧流量控制回路(50)；各控制回路中，进料泵或风机的出口分别通过管路连接至多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴(70)，在所述管路上分别设有流量计；
其中，在有机废水流量控制回路(10)、废水/清水水煤浆流量控制回路(30)、有机固废水煤浆流量控制回路(40)中均设有转速调节器和流量调节器，各进料泵分别通过信号线依次连接转速调节器和流量调节器，各流量调节器通过信号线与流量计相连；在内环氧流量控制回路(20)、外环氧流量控制回路(50)中的管路上均设有流量调节阀和流量调节器，各流量调节阀分别通过信号线连接流量调节器，各流量调节器通过信号线与流量计相连；各流量控制回路中的流量调节器分别通过信号线连接至计算机神经网络预测控制系统(60)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机神经网络预测控制系统(60)包括：
联合气化喷嘴多通道流量查询模块(100)，该模块用于接受各流量控制回路传输来的流量信号，并将所有流量数据显示在系统中；
联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块(200)，该模块用于根据输入的工程实际生产目标优化确定各通道物料流量，确定各通道流量配比方案；
联合气化喷嘴多通道流量调节模块(300)；该模块用于根据联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块给出的流量配比方案，将流量调节信号传输至各流量控制回路，调节各物料的流量至特定比例。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述联合气化喷嘴多通道流量查询模块(100)具体包括：
多通道物料种类数据库单元(101)，该单元用于输入和存储气化喷嘴燃料通道物料种类数据信息，所述的物料种类数据信息包括有机废水种类、废水/清水水煤浆种类、有机固废水煤浆种类；
多通道流量数据库单元(102)，该单元用于接收和存储气化喷嘴各通道流量数据信息，包括各流量控制回路传输来的有机废水流量数据信息、内环氧流量数据信息、废水/清水水煤浆流量数据信息、有机固废水煤浆流量数据信息、外环氧流量数据信息；
气化指标数据库单元(103)，该单元用于输入和存储气化喷嘴各通道物料种类和流量一定的情况下气化炉的气化指标数据信息，所述的气化指标数据信息包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量；
数据信息显示单元(104)，该单元用于匹配、显示和导出气化喷嘴各通道物料种类、流量及对应的气化指标的数据信息，所述的物料种类及流量数据信息包括有机废水种类及流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆种类及流量、有机固废水煤浆种类及流量、外环氧流量，所述的气化指标数据信息包括对应于物料种类及流量的气化反应温度、合成气流量、合成气成分。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块(200)具体包括：
多通道流量配比寻优预设单元(201)，该单元用于调用多通道物料种类数据库单元(101)及气化指标数据库单元(103)数据信息，选择各通道采用的物料种类及需要达到的气化指标；
多通道流量配比寻优计算单元(202)，该单元用于计算各通道流量的最优比例，调用联合气化喷嘴多通道流量查询模块(100)提供的数据信息，对各通道物料种类及流量数据信息及对应的气化指标数据信息进行神经网络训练，并根据多通道流量配比寻优预设单元(201)选择的各通道采用的物料种类及需要达到的气化指标，进行配比寻优计算，并输出最优配比方案。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述联合气化喷嘴多通道流量调节模块(300)具体包括：
多通道流量配比信号转换单元(301)：该单元用于接收联合气化喷嘴多通道流量配比寻优模块(200)输出的各通道流量配比方案或接收人工输入的各通道流量配比方案并转化为各通道控制回路的流量调整信号并显示和存储；
多通道流量配比信号输出单元(302)：该单元用于将多通道流量配比信号转换单元(301)输出的各通道流量调整信号传输至各流量控制回路中的流量调节器，调节有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量至特定比例。
6.基于权利要求1所述系统的多元废液/固废水煤浆多通道联合气化喷嘴智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.向多通道流量配比寻优预设单元(201)中输入物料种类信息；
b.向多通道流量配比寻优预设单元(201)中输入生产所需的气化指标信息；
c.多通道流量配比寻优预设单元(201)根据确定的物料种类信息，调用多通道流量数据库单元(102)、气化指标数据库单元(103)中对应种类的成套数据信息；
d.多通道流量配比寻优计算单元(202)调用多通道流量配比寻优预设单元(201)中特定物料种类的成套数据信息进行神经网络训练；神经网络的输入包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量，神经网络的输出包括气化反应温度、合成气流量、有效气含量；采用粒子群算法对神经网络进行权值参数优化并开始训练，当达到设定迭代次数或精确度时训练结束；
e.多通道流量配比寻优计算单元(202)根据输入的气化指标信息，配比寻优计算单元调用训练完成的神经网络进行枚举法预测；当神经网络输出的气化指标与输入的气化指标达到误差要求时，预测停止；
f.多通道流量配比寻优计算单元(202)输出为达到生产所需气化指标时各通道流量的预测数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，所述物料种类信息具体包括：有机废水种类、废水/清水水煤浆种类、有机固废水煤浆种类。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，所述气化指标信息具体包括：气化反应温度、合成气流量、有效气含量。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤c中，所述成套数据信息具体包括：多个工况下的特定种类有机废水流量、内环氧流量、特定种类废水/清水水煤浆流量、特定种类有机固废水煤浆流量、外环氧流量及每个工况所对应的气化指标。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤f中，所述各通道流量的预测数据具体包括：包括有机废水流量、内环氧流量、废水/清水水煤浆流量、有机固废水煤浆流量、外环氧流量。
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Application publication date: 20211210 Assignee: SHAOXING FENGDENG ENVIRONMENTAL PROTECTION Co.,Ltd. Assignor: Zhejiang Fengdeng green energy environmental protection Co.,Ltd. Contract record no.: X2024330000051 Denomination of invention: Intelligent Control System for Multi channel Combined Gasification Nozzles of Coal Slurry with Multi element Waste Liquid/Solid Waste Water Granted publication date: 20220614 License type: Common License Record date: 20240510 |
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Denomination of invention: Intelligent Control System for Multi channel Combined Gasification Nozzles of Coal Slurry with Multi element Waste Liquid/Solid Waste Water Granted publication date: 20220614 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Lanxi sub branch Pledgor: Zhejiang Fengdeng green energy environmental protection Co.,Ltd. Registration number: Y2024980016739 |