[发明专利]用于平衡多个电解槽集气罩烟气收集量的方法

说明书

本发明公开了用于平衡多个电解槽集气罩烟气收集量的方法，具体为：通过各电解槽集气罩支管阀门的调节，建立阀门开度与烟气流量相对应的数据库，利用神经网络构建阀门开度与烟气流量间的非线性关系，并将该神经网络作为遗传算法的适应度函数，通过遗传算法对阀门开度进行优化，平衡所有支管内烟气量，使其接近设计值，从而在满足生产要求的前提下降低净化系统的总烟气量，进而降低系统阻力，实现系统能耗的大幅度降低。

技术领域

本发明属于电解铝节能减排技术领域，具体涉及一种用于平衡多个电解槽集气罩烟气收集量的方法。

背景技术

氧化铝在电解过程中会散发出大量烟气，烟气由气态和固态物质所组成，一般通过电解槽集气罩将烟气收集起来排入主管网，经除尘器后进入排烟净化风机，最终通过烟囱排入大气。电解槽一般并排布置，多个电解槽的集气罩通过支管连接在同一个主管上，烟气经多个主管汇集后进入除尘器，除尘器进口的负压为所有集气罩提供集气动力。对于距离主管汇集口较近的集气罩，由于沿程阻力小，集气罩内的负压较低，在吸入烟气的同时将厂房内的空气经电解槽盖板间隙吸入集气罩，导致抽出的烟气量偏大，系统做了无用功；而距离主管汇集口较远处的集气罩则相反，抽出的烟气量偏小。这造成不同集气罩的烟气收集能力差别过大，部分高于设计值而其它则低于设计值，不仅不利于电解铝的高效生产，而且整体上使得烟气流量偏大，导致系统阻力过高，造成排烟风机能耗过大。

针对以上问题，目前工业生产中普遍采用的做法是在集气罩支管上安装阀门，通过调节各阀门的开度控制集气罩的烟气收集量。然而，在现场调节过程中，主要依靠人工经验由近及远阀门开度依次开大，但阀门开度多少缺乏定量的指导策略。此外，由于管路连接处焊接等原因，各支管阻力不一致，导致各集气罩的实际烟气收集量难以调节平衡。亟需探索平衡各集气罩烟气收集量的智能调节方法，实现多个电解槽集气罩烟气收集量的平衡和一致，进而在不改变厂房烟气浓度的前提下降低烟气总量，同时降低系统阻力，从而实现排烟净化系统整体能耗的下降。电解铝排烟净化系统耗电量巨大，我国2021年铝产能为3760万吨，排烟净化系统耗电约56.4亿kW·h。如能降低5％的烟气总量，可降低系统阻力9.77％，实现系统节能11％，年节电量可达6亿kW·h。

发明内容

本发明的目的是提供用于平衡多个电解槽集气罩烟气收集量的方法，降低系统烟气总量和系统阻力，从而可减少8％-25％的排烟风机能耗。

本发明所采用的技术方案是，用于平衡多个电解槽集气罩烟气收集量的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、针对各电解槽集气罩支管的所有阀门安装定位器，实现阀门由开至关的连续调节；

步骤2、调节各支管阀门开度X_i，记录不同阀门开度下集气罩的负压P_i，i＝1,2,3…N，N为集气罩数量；并计算各集气罩的烟气流量V_i，生成多组{X_i}_M与{V_i}_M的对应关系，表示为{X_i}_M∝{V_i}_M，其中，M表示数据的组数；利用神经网络建立支管阀门开度X_i与烟气流量V_i间的非线性关系；

步骤3、结合神经网络并利用遗传算法对阀门开度进行优化，得到与集气罩设计烟气流量最为接近的阀门开度组合X_opt，i。

本发明的特点还在于，

步骤2中，第i个集气罩的烟气流量V_i的计算公式如式(1)所示：

其中，d为支管直径；

ρ_i为烟气密度，其计算公式如式(2)所示：