一种区域控制声波吹灰器及控制方法
阅读说明：本技术 一种区域控制声波吹灰器及控制方法 (Zone control sound wave soot blower and control method ) 是由 刘宇清 张荣初 李容基 杨庆宇 刘�文 纪训鹿 陆靖远 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种区域控制声波吹灰器及控制方法,包括声波发生器、声波传声号筒和声波区域控制系统；若干所述传声号筒均布安装在除尘室进口,每个所述声波传声号筒与声波发生器连接；所述除尘室内设有除灰区域和避免扬尘区域,所述除尘室内设有若干电场,每个电场内的除灰区域至少安装一个第一传感器；每个电场内的避免扬尘区域至少安装一个第二传感器；所述声波区域控制系统根据第一传感器的检测值、第二传感器的检测值和声波传声号筒的位置,通过控制每个声波发生器发出的频率、强度和相位。本发明采用可调频声波吹灰器和区域控制方法,能够保证有效清除硫酸氢氨并避免二次扬尘。(The invention provides a zone control sound wave soot blower and a control method thereof, comprising a sound wave generator, a sound wave transmission horn and a sound wave zone control system; the sound transmission drums are uniformly distributed at the inlet of the dust removal chamber, and each sound transmission drum is connected with a sound generator; a dust removing area and a dust raising prevention area are arranged in the dust removing chamber, a plurality of electric fields are arranged in the dust removing chamber, and at least one first sensor is arranged in the dust removing area in each electric field; at least one second sensor is arranged in a dust emission prevention area in each electric field; the sound wave area control system controls the frequency, the intensity and the phase of each sound wave generator according to the detection value of the first sensor, the detection value of the second sensor and the position of the sound wave sound transmission horn. The invention adopts the frequency-adjustable sound wave soot blower and the area control method, which can ensure that the ammonium bisulfate is effectively removed and the secondary dust raising is avoided.)
技术领域
本发明涉及环保除尘领域或除尘室内除灰领域，特别涉及一种区域控制声波吹灰器及控制方法。
背景技术
在火力发电整个超低排放改造工艺中，静电除尘器设备的高效清洁运行起着至关重要的作用，其除尘效率直接影响到下游烟气脱硫、超细颗粒物处理等工艺设备的效果，但目前在运行中，静电除尘器积灰结垢严重，现有的振打方式无法解决，导致下游设备负担增重，效果不佳，颗粒物等超标排放，主要原因有以下几方面：
(1)静电除尘器上游脱硝设备为保证脱硝效率，运行中喷氨过量，造成氨逃逸，导致在静电除尘器阳极板/阴极线附着硫酸氢氨结垢，除尘效率降低并导致能耗增加。
(2)静电除尘器现采用机械振打方式进行除灰，但该方式只能解决普通的灰垢，对硫酸氢氨结垢无能为力，难以保证设备洁净高效运行。
(3)现有机械振打方式除灰方式易造成设备疲劳损坏，并产生二次扬尘，且造成烟尘颗粒物逃逸，收尘效率降低。
针对静电除尘器的问题，有企业尝试采用声波吹灰技术，取得一定成果，但由于静电除尘器设备的特性，尤其是二次扬尘的控制，无论是采用共振式、旋笛等声波吹灰器都不能很好的解决。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种区域控制声波吹灰器及控制方法，采用可调频声波吹灰器和区域控制方法，能够保证有效清除硫酸氢氨并避免二次扬尘。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种区域控制声波吹灰器，包括声波发生器、声波传声号筒和声波区域控制系统；若干所述传声号筒均布安装在除尘室进口，每个所述声波传声号筒与声波发生器连接；所述除尘室内设有除灰区域和避免扬尘区域，所述除尘室内设有若干电场，每个电场内的除灰区域至少安装一个第一传感器，用于检测该电场中除灰区域内的声波强度；每个电场内的避免扬尘区域至少安装一个第二传感器，用于检测该电场中避免扬尘区域内的声波强度；
所述声波区域控制系统根据第一传感器的检测值、第二传感器的检测值和声波传声号筒的位置，通过控制每个声波发生器发出的频率、强度和初相位，用于使到达每个除灰区域的声波相位相同且到达每个避免扬尘区域的声波相位相反。
进一步，与所述除尘室出口连通的电场为避免扬尘区域，剩余电场内灰斗上方2m内的区域为避免扬尘区域，剩余电场内其余区域为除灰区域。
一种区域控制声波吹灰器的控制方法，包括如下步骤：
所述除尘室内设有N个电场，所述除尘室进口设有J个声波传声号筒，第N电场为避免扬尘区域，第1电场、第2电场…、第i电场、…第N-1电场内的灰斗上方2m内的区域分别为避免扬尘区域；第1电场、第2电场…、第i电场…第N-1电场其余区域分别为除灰区域；
确定第j声波传声号筒到第i电场除灰区域内的第一传感器距离为Lj,i，确定第j声波传声号筒到第i电场避免扬尘区域内的第二传感器距离为L'j,i；
所述声波区域控制系统计算第j个声波传声号筒到第i电场除灰区域内的第一传感器距离与第j+1个声波传声号筒到第i电场除灰区域内的第一传感器距离差的平均值，所述声波区域控制系统计算
所述声波区域控制系统计算第j个声波传声号筒到第i电场避免扬尘区域内的第二传感器距离与第j+1个声波传声号筒到第i电场避免扬尘区域内的第二传感器距离差的平均值，所述声波区域控制系统计算
J个声波传声号筒发出相同频率f和P0声压的声波，第j声波传声号筒发出声源为：其中为第j声波传声号筒发出声源的初相位；
J个声源叠加后：
所述声波区域控制系统根据ΔL为波长整数倍和ΔL'为半波长奇数倍确定初始声波频率，通过反馈调节声源的频率f和初相位使除灰区域内声波叠加且使避免扬尘区域声波抵消。
进一步，所述声波区域控制系统根据ΔL为波长整数倍和ΔL'为半波长奇数倍确定初始声波频率，通过反馈调节声源的频率f和初相位具体为：
计算ΔL为波长整数倍对应的频率：f1＝(nλ)×c/ΔL，
计算ΔL'为半波长奇数倍对应的频率：f2＝(2n-1/2)λ×c/ΔL'，其中：λ为波长m；c为声速m/s；n为波长倍数；
若|f1-f2|＝0时，则所述声波区域控制系统3控制J个声波传声号筒1同初相发声；
若存在min|f1-f2|，则取f1min＝f，所述声波区域控制系统3按满足 条件确定初相位，控制J个声波传声号筒1按不同初相发声，同时增强J个声源的强度，
一种静电除尘器，所述静电除尘器内设有若干除尘室，每个除尘室上安装所述的区域控制声波吹灰器。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的区域控制声波吹灰器，根据区域控制原理，将除尘室划分成除灰区域和避免扬尘区域，以最大化除灰区域与避免扬尘区域声能量比值为优化目标，通过控制声波发生器的频率、强度、初相使到达除灰区域的声波初相相同，声波叠加增强，而避免扬尘区域初相相反，声波叠加减弱，最终不同区域的声波强度满足工作吹灰要求。
2.本发明所述的区域控制声波吹灰器，根据除尘室的工作特性，将与所述除尘室出口连通的电场为避免扬尘区域，剩余电场内灰斗上方2m内的区域为避免扬尘区域，剩余电场内其余区域为除灰区域，这样划分可以既保证除尘效率达到99.7％，同时还可以抑制扬尘。
3.本发明所述的区域控制声波吹灰器的控制方法：
(1)基于干涉原理采用不同区域不同声场且互不干扰的控制方法，以较少的声源获得控制目标。
(2)理论中声源安装位置对区域声场控制目标的影响大，采用该控制方法，可降低实际应用中对声源安装位置的要求。
(3)采用明暗区声能量对比度为控制目标，减小了不确定的扰动对控制效果的影响，增强控制系统的鲁棒性。
附图说明
图1为本发明所述的区域控制声波吹灰器示意图。
图2为本发明所述的电场中除灰区域和避免扬尘区域示意图。
图3为本发明所述的第j声波传声号筒到第i电场内的第一传感器和第二传感器距离的示意图。
图中：
1-声波传声号筒；2-声波发生器；3-声波区域控制系统；4-气源系统；5-除尘室；6-除灰区域；7-避免扬尘区域；8-第一传感器；9-第二传感器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的区域控制声波吹灰器，包括声波发生器2、声波传声号筒1和声波区域控制系统3；若干所述传声号筒1均布安装在除尘室5进口，每个所述声波传声号筒1与声波发生器2连接；一般除尘室5进口均布至少2个传声号筒1，每个传声号筒1连接一个声波发生器2，所述声波发生器2为磁调频高声强声波发生器，其采用磁调频技术，声功率＞30Kw，频率调节范围10Hz～20KHz，谐波分量＜1％。
所述除尘室5内设有除灰区域6和避免扬尘区域7，与所述除尘室5出口连通的电场为避免扬尘区域7，剩余电场内灰斗上方2m内的区域为避免扬尘区域7，剩余电场内其余区域为除灰区域6，如图2所示。所述除尘室5内设有若干电场，每个电场内的除灰区域6至少安装一个第一传感器8，用于检测该电场中除灰区域6内的声波强度；每个电场内的避免扬尘区域7至少安装一个第二传感器9，用于检测该电场中避免扬尘区域7内的声波强度；所述声波区域控制系统3根据第一传感器8的检测值、第二传感器9的检测值和声波传声号筒1的位置，通过控制每个声波发生器2发出的频率、强度和初相，用于使到达每个除灰区域6的声波初相相同且到达每个避免扬尘区域7的声波初相相反。
一种区域控制声波吹灰器的控制方法，包括如下步骤：
将除尘室5划分成避免扬尘区域7和除灰区域6：所述除尘室5内设有N个电场，所述除尘室5进口设有J个声波传声号筒1，第N电场为避免扬尘区域7，第1电场、第2电场…、第i电场、…第N-1电场内的灰斗上方2m内的区域分别为避免扬尘区域7；第1电场、第2电场…、第i电场…第N-1电场其余区域分别为除灰区域6；每个电场内的除灰区域6至少安装一个第一传感器8，用于检测该电场中除灰区域6内的声波强度；每个电场内的避免扬尘区域7至少安装一个第二传感器9，用于检测该电场中避免扬尘区域7内的声波强度；
确定第j声波传声号筒1到第i电场除灰区域6内的第一传感器8距离为Lj,i，确定第j声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'j,i；
所述声波区域控制系统3计算第j个声波传声号筒1到第i电场除灰区域6内的第一传感器8距离与第j+1个声波传声号筒1到第i电场除灰区域6内的第一传感器8距离差的平均值，所述声波区域控制系统3计算ΔLi的平均值
所述声波区域控制系统3计算第j个声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离与第j+1个声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离差的平均值，所述声波区域控制系统3计算ΔLi'的平均值
J个声波传声号筒1发出相同频率f和P0声压的声波，第j声波传声号筒1发出声源为：其中为第j声波传声号筒1发出声源的初相位；
J个声源叠加后：
当当 取最大值J2，J个声波相互叠加；
当即取最小值0，J个声波相互抵消。
所述声波区域控制系统3根据ΔL为波长整数倍和ΔL'为半波长奇数倍确定初始声波频率，通过反馈调节声源的频率f和初相位使除灰区域6内声波叠加且使避免扬尘区域7声波抵消，具体为：
计算ΔL为波长整数倍对应的频率：f1＝nλ×c/ΔL，
计算ΔL'为半波长奇数倍对应的频率：f2＝(2n-1/2)λ×c/ΔL'，其中：λ为波长m；c为声速m/s；n为波长倍数；
声波频率f理论上为f1-f2绝对值趋近于0的频率，|f1-f2|＝0。实际计算过程中控制取小值对应的频率，容差控制在10Hz以下，若频率有若干个则取最小值，即fmin。
若|f1-f2|＝0时，所述声波区域控制系统3按满足条件的初相位，控制J个声波传声号筒1同初相位发声；
若|f1-f2|≠0时，存在min|f1-f2|，则取f1min＝f，所述声波区域控制系统3按满足条件的初相位，控制J个声波传声号筒1按不同初相位发声，同时增强J个声源的强度，
实施例1：
如图1所示，1000MW超超临界燃煤机组，静电除尘器的每个除尘室内设有5个电场，所述除尘室5进口均布3个声波传声号筒1，即N＝5，J＝3。每个声波传声号筒1连接声波发生器2，声波发生器2声功率40Kw，声波频率调节范围10～20KHz。
将除尘室5划分成避免扬尘区域7和除灰区域6：第5电场为避免扬尘区域7，第1电场、第2电场…、第i电场、…第4电场内的灰斗上方2m内的区域分别为避免扬尘区域7；第1电场、第2电场…、第i电场…第4电场其余区域分别为除灰区域6；即在5个电场的除尘室内一共有5个避免扬尘区域7，4个除灰区域6。每个除灰区域6安装一个第一传感器8，用于检测该电场中除灰区域6内的声波强度；每个避免扬尘区域7安装一个第二传感器9，用于检测该电场中避免扬尘区域7内的声波强度；
确定第1声波传声号筒1到第1电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L1,1；确定第1声波传声号筒1到第2电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L1,2；确定第1声波传声号筒1到第i电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L1,i，i∈(1,2,3,4)；确定第1声波传声号筒1到第1电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'1,1；确定第1声波传声号筒1到第2电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'1,2；确定第1声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'1,i，i∈(1,2,3,4,5)；
确定第2声波传声号筒1到第1电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L2,1；确定第2声波传声号筒1到第2电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L2,2；确定第2声波传声号筒1到第i电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L2,i，i∈(1,2,3,4)；确定第2声波传声号筒1到第1电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'2,1；确定第2声波传声号筒1到第2电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'2,2；确定第2声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'2,i，i∈(1,2,3,4,5)；
确定第3声波传声号筒1到第1电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L3,1；确定第3声波传声号筒1到第2电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L3,2；确定第3声波传声号筒1到第i电场除灰区域6内的第一传感器8距离为L3,i，i∈(1,2,3,4)；确定第3声波传声号筒1到第1电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'3,1；确定第3声波传声号筒1到第2电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'3,2；确定第3声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离为L'3,i，i∈(1,2,3,4,5)；
所述声波区域控制系统3计算第j个声波传声号筒1到第1电场除灰区域6内的第一传感器8距离与第j+1个声波传声号筒1到第1电场除灰区域6内的第一传感器8距离差的平均值，所述声波区域控制系统3分别计算出ΔL2，ΔL3，ΔL4；所述声波区域控制系统3计算
所述声波区域控制系统3计算第j个声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离与第j+1个声波传声号筒1到第i电场避免扬尘区域7内的第二传感器9距离差的平均值，所述声波区域控制系统3分别计算出ΔL2'，ΔL3'，ΔL4'，ΔL5'；所述声波区域控制系统(3)计算
3个声波传声号筒(1)发出相同频率f和P0声压的声波，第1声波传声号筒1发出声源为：第2声波传声号筒1发出声源为：第3声波传声号筒1发出声源为：3个声源叠加后：
当时，取得最大值9个声波叠加，
当时， 2取得最小值0时，声波抵消。
所述声波区域控制系统3根据ΔL为波长整数倍和ΔL'为半波长奇数倍确定初始声波频率，通过反馈调节声源的频率f和初相位，使除灰区域6内声波叠加且使避免扬尘区域7声波抵消，具体为：
为了方便后面说明，
(1)假设计算得出ΔL＝20m，ΔL'＝10m。声速c取340m/s；
计算ΔL为1、2…n个波长对应的频率：f1＝(1、2…n)×340/20＝17、…17n
计算ΔL'为1/2、3/2……2n-1/2个波长对应的频率：f2＝(1/2、3/2…2n-1/2)×340/10＝17、…17(2n-1)。
取当|f1-f2|＝0，f＝17、51、85、……则控制fmin＝17Hz。此时ΔL对应n值为1，即ΔL在17Hz下，距离为1个声波波长。此时ΔL’对应n值为1，即ΔL’在17Hz下，距离为1/2个声波波长。所述声波区域控制系统3控制J个声波传声号筒1同初相位发声；
(2)假设计算得出ΔL＝17m，ΔL'＝10m。声速c取340m/s；
计算ΔL为1、2…n个波长对应的频率：f1＝(1、2…n)×340/17＝20、…20n
计算ΔL'为1/2、3/2……2n-1/2个波长对应的频率：f2＝(1/2、3/2…2n-1/2)×340/10＝17、…17(2n-1)。
计算min|f1-f2|＝1，f＝(f1,f2)＝(120,119)、(220,221)……则控制f＝f1min＝120Hz，此时ΔL对应n值为6，即ΔL在120Hz下，距离为6个声波波长。此时ΔL’对应n值＞4，即ΔL’在120Hz下，距离＞7/2个声波波长。所述声波区域控制系统3按满足 条件的初相位，控制J个声波传声号筒1按不同初相位发声，同时增强J个声源的强度，
一种静电除尘器，其特征在于，所述静电除尘器内设有若干除尘室5，每个除尘室5上安装权利要求1所述的区域控制声波吹灰器。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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