專(zhuān)利名稱(chēng)：基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明公開(kāi)了基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，屬于水泥生產(chǎn)領(lǐng)域。氮氧化物(NOx)種類(lèi)很多，包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等多種化合物，但主要是NO和NO2,是常見(jiàn)的大氣污染物。NOx對(duì)環(huán)境的損害作用極大，既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)、消耗O3的一個(gè)重要因子，以及刺激人體肺部，弓I起較難抵抗感冒之類(lèi)的呼吸系統(tǒng)疾病的因素。NOx造成大氣污染的主要是NO和NO2,因此環(huán)境學(xué)中的NOx —般就指這二者的總稱(chēng)。水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的NOx，其中NO占90% 95%。根據(jù)2007年進(jìn)行第一次全國(guó)污染源普查的資料，新型干法水泥窯NOx平均排放系數(shù)為1100mg/Nm3。2010年我國(guó)水泥產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)18億噸，水泥熟料產(chǎn)量12億噸左右，根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，NOx平均排放系數(shù)是1100mg/Nm3。其中，2010年水泥行業(yè)排放NOx約220萬(wàn)噸，占2010年全國(guó)NOx排放量的十分之一，2011年排放增加到384. 3萬(wàn)噸NOx。目前我國(guó)水泥產(chǎn)量位居世界第一,而水泥行業(yè)排放NOx每年約300萬(wàn)噸，是我國(guó)電力、汽車(chē)尾氣之后的第三大NOx排放源。在國(guó)家“十二五環(huán)保規(guī)劃”中，氮氧化物將成為繼二氧化硫之后的實(shí)行總量控制的污染物。因此對(duì)水泥窯爐的NOx進(jìn)行減量處理，具有重要的意義。對(duì)于水泥工業(yè)而言，我國(guó)現(xiàn)行的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定NOx排放限值仍為800mg/Nm3。但是,較多省市已經(jīng)規(guī)定了更加嚴(yán)格的NOx排放限值,有的低至200mg/Nm3。隨著時(shí)代的發(fā)展，水泥行業(yè)的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)日益嚴(yán)格，并將隨著國(guó)家對(duì)NOx排放控制力度的不斷加大和脫硝技術(shù)的發(fā)展而愈加嚴(yán)格。已經(jīng)有文獻(xiàn)及專(zhuān)利涉及水泥生產(chǎn)過(guò)程中的低NOx控制技術(shù)。但是，這些文獻(xiàn)和專(zhuān)利僅著眼于在水泥生產(chǎn)過(guò)程中如何通過(guò)控制燃燒的方法和技術(shù)來(lái)減排NOx，沒(méi)有從水泥生產(chǎn)周期的角度來(lái)對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的NOx控制技術(shù)進(jìn)行整體研究，沒(méi)有考慮到由于實(shí)施NOx控制技術(shù)而給水泥生產(chǎn)帶來(lái)的其他額外影響，例如其他氣體污染物NH3、CO、SO2等的排放和煤耗的增高。例如，有專(zhuān)利和文獻(xiàn)涉及利用分段燃燒技術(shù)和改裝LNB (低氮氧化物燃燒器)來(lái)控制NOx的排放。在水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的分解爐中，使燃料與空氣分段混合燃燒，在一次燃燒區(qū)形成富燃料混合物，由于缺氧，只是部分燃料進(jìn)行燃燒，燃料在貧氧和火焰溫度較低的一次火焰區(qū)內(nèi)析出揮發(fā)分，在燃盡區(qū)的燃燒偏離理論當(dāng)量比，降低了 NOx的生成。雖然這樣能夠起到降低NOx排放的效果，但是由于改裝或是改建了分解爐，對(duì)還原區(qū)和燃盡區(qū)進(jìn)行了人為的分離，對(duì)水泥熟料的生產(chǎn)質(zhì)量帶來(lái)一定的影響，也對(duì)生料、燃料的消耗量帶來(lái)波動(dòng)。如果單純僅實(shí)施分段燃燒和LNB技術(shù)，而不從水泥生產(chǎn)周期的角度隨時(shí)對(duì)NOx和由于實(shí)施NOx減排帶來(lái)的其他影響進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制，那么就無(wú)法掌控水泥熟料生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，也無(wú)法合理調(diào)節(jié)生料和煤的投料速率，從而會(huì)導(dǎo)致過(guò)多消耗原料，熱效率降低等問(wèn)題，最終導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本增加,生產(chǎn)質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在針對(duì)單純實(shí)施分段燃燒和LNB技術(shù)后，無(wú)法隨時(shí)對(duì)NOx和由于實(shí)施NOx減排帶來(lái)的其他影響進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制，從而導(dǎo)致水泥熟料生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性下降、過(guò)多消耗原料、熱效率降低、企業(yè)生產(chǎn)成本增加等現(xiàn)有問(wèn)題，從水泥生產(chǎn)周期的角度出發(fā)，包括原料配料過(guò)程、原料粉磨及廢氣處理過(guò)程、煤粉制備過(guò)程、生料均化及生料入預(yù)熱器、分解爐進(jìn)行分段燃燒、熟料燒成在內(nèi)的各個(gè)過(guò)程，提供一種基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，適用于分解爐應(yīng)用分段燃燒技術(shù)、分解爐和回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用LNB技術(shù)的情況，還適用于利用部分工業(yè)廢棄物替代部分原料和燃料的水泥生產(chǎn)線(xiàn)，以“在保證水泥穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上減排氮氧化物，不能帶來(lái)過(guò)多其他額外的資源、能源消耗和污染物排放”為原則，并且中控計(jì)算機(jī)對(duì)每次控制操作有記憶功能，避免過(guò)度調(diào)控幅度過(guò)大而造成水泥生產(chǎn)穩(wěn)定性的下降，具有環(huán)保、節(jié)約資源與能源、以及投資及運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。這種基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，依次序調(diào)節(jié)NOx、NH3、C0、S02等氣體的實(shí)測(cè)量和燃煤用量，以滿(mǎn)足對(duì)NOx等排放物進(jìn)行綜合控制，同時(shí)也對(duì)煙道堵塞、煤粉含硫量過(guò)高，以及分解爐耗煤量過(guò)高這些影響安全運(yùn)行及能耗的因素進(jìn)行控制，既保證了水泥生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，也確保水泥生產(chǎn)的安全性、降低成本，保證熱效率。本發(fā)明水泥生產(chǎn)低NOx全生命周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法包括如下裝置可以監(jiān)測(cè)NOx、SO2、CO、NH3等大氣污染物排放量的綜合氣體檢測(cè)儀，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量，生料的喂料稱(chēng)重計(jì)量裝置、煤粉制備處的X熒光分析儀、入分解爐煤粉喂料計(jì)量裝置、分解爐噴煤管、原料磨的磨機(jī)、三次風(fēng)閥門(mén)、分支風(fēng)管、以及位于水泥廠(chǎng)中央控制室的控制整個(gè)系統(tǒng)的中控計(jì)算機(jī)，與預(yù)熱器Cl出口連接的廢氣管道。技術(shù)方案如下如果水泥生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施分段燃燒和LNB技術(shù)后，由于人為地將分解爐區(qū)域劃分為還原區(qū)和燃盡區(qū)，根據(jù)實(shí)際的水泥生產(chǎn)過(guò)程，可能會(huì)產(chǎn)生兩種極端情況一，還原區(qū)的影響效力不夠，燃盡區(qū)的富氧化太嚴(yán)重，NOx的減排效率過(guò)低，沒(méi)有達(dá)到期望的減排效果；二，NOx的減排效率雖然達(dá)到要求，但是由于還原區(qū)的影響過(guò)大，在燃盡區(qū)無(wú)法有效富氧化，造成還原產(chǎn)物NH3過(guò)多，產(chǎn)生新的污染物排放，并且NH3與SO2會(huì)反應(yīng)生成(NH4) HSO4,從而堵塞煙道，此外，如果燃盡區(qū)無(wú)法有效富氧化，還會(huì)造成還原產(chǎn)物CO過(guò)多，產(chǎn)生新的污染物排放，造成不完全燃燒，從而導(dǎo)致耗煤量增加，熟料的品質(zhì)下降。針對(duì)上述情況，于預(yù)熱器Cl出口處分別在線(xiàn)監(jiān)測(cè)NOx、NH3, CO、CO2, SO2的排放量，于熟料庫(kù)處獲得水泥熟料進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，根據(jù)上述各大氣污染物的實(shí)際監(jiān)測(cè)量的波動(dòng)幅度、總廢氣量、熟料質(zhì)量的合格率，水泥質(zhì)量的合格率等，來(lái)隨時(shí)在線(xiàn)采取相應(yīng)措施進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)的控制，調(diào)節(jié)生料和燃煤的投入量和投入速率、調(diào)節(jié)分解爐三次風(fēng)的總風(fēng)道風(fēng)速、各分支風(fēng)管的風(fēng)速、噴煤管的燃煤流量和一次風(fēng)風(fēng)速、空氣過(guò)剩系數(shù)，以穩(wěn)定水泥的正常生產(chǎn)，并且中控計(jì)算機(jī)對(duì)每次控制操作有記憶功能，避免過(guò)度調(diào)控幅度過(guò)大而造成水泥生產(chǎn)穩(wěn)定性的下降，從而保 證水泥熟料生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，減少大氣污染物排放，節(jié)省原料、燃料，保證熱效率。基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，其特征在于，是一種基于中控計(jì)算機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、人工控制的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，依次含有以下步驟步驟(I)、在水泥生產(chǎn)設(shè)備上構(gòu)建一個(gè)水泥生產(chǎn)周期的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在與預(yù)熱器Cl的出口連接的廢氣管道上安裝一個(gè)用于監(jiān)測(cè)勵(lì)1、502、0)、順3等大氣污染物排放量和流速的綜合氣體檢測(cè)儀，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量，在原料配料區(qū)安裝一個(gè)用于對(duì)原料稱(chēng)量的電子皮帶秤，在生料喂料口連接一個(gè)生料稱(chēng)量用的喂料稱(chēng)重計(jì)量裝置，在分解爐噴煤管上連接一個(gè)煤粉稱(chēng)量用的加入分解爐的煤粉稱(chēng)重計(jì)量裝置，在分解爐三次風(fēng)的總風(fēng)管處安裝一個(gè)用于控制三次風(fēng)風(fēng)量的三次風(fēng)閥門(mén)，在兩個(gè)分支風(fēng)管內(nèi)各安裝一個(gè)用于控制所述分支風(fēng)管風(fēng)量的閥門(mén)；步驟(2)、中控計(jì)算機(jī)初始化，設(shè)定Mjn0x為減排后NOx排放總量的目標(biāo)值，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量，M’ S02為SO2排放總量的臨界值，M，co為CO排放總量的臨界值，M’ NH3為NH3排放總量的臨界值，M，coal為加入分解爐內(nèi)燃燒的煤粉量的目標(biāo)值，規(guī)定預(yù)熱器Cl出口 的氣體量為正常值時(shí)，煤粉全硫含量上限閾值是2. 10%,硫堿比系數(shù)在((Tl)之間，分解爐內(nèi)過(guò)剩空氣系數(shù)上限閾值是1. 3，其中，過(guò)?？諝庀禂?shù)=實(shí)際燃燒空氣量/理論燃燒空氣量，Mno-MJ NOx ( 10% Mnq，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量，同時(shí)設(shè)定三次風(fēng)總風(fēng)管的三次風(fēng)風(fēng)量和兩個(gè)分支風(fēng)管的風(fēng)量調(diào)節(jié)步長(zhǎng)相等，將分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)調(diào)節(jié)到(0. 95^1. 05)之間，再設(shè)定以下控制目標(biāo)Mno-MJ NOx ^ 10% Mn0x,并且Ms02-MJ S02 ^ 10% Ms02,并且Mcq-M，co ^ 10% Mco,并且Mm3-Mf 麗3 ^ 10% Mm3,并且Mcoal_M，coal ^ 15% Mcoal，其中，MNQx、MSQ2、MCQ、MNH3均為測(cè)得的實(shí)際排放量，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)，Mcoal為實(shí)際稱(chēng)重得到的加入分解爐的煤粉量；步驟(3)、依次按以下步驟對(duì)水泥生產(chǎn)NOx減排操作進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制，所述水泥生產(chǎn)周期包括原料配料過(guò)程、原料粉磨及廢氣處理過(guò)程、煤粉制備過(guò)程、生料均化及生料入預(yù)熱器、分解爐進(jìn)行分段燃燒、熟料燒成在內(nèi)的各個(gè)過(guò)程；步驟(3.1)、判斷 Mno-M，NOx >10% Mn0x 否，若MN<rM’ N0x ^ 10% Mn0x,則認(rèn)為水泥生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的分段燃燒和LNB低氮氧化物燃燒工藝失效，此時(shí)發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)減分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)減少分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)減三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)減少分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)減分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. 05，其中，過(guò)剩空氣系數(shù)=實(shí)際燃燒空氣量/理論燃燒空氣量，一直到MN<rM’ NOx ^ 10% Mn0x為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 2)，若Mnq_M’ nox ^ 10% Mn0x,則轉(zhuǎn)入步驟(3. 2)；步驟(3.2)、判斷 MS02-M，S02 >10% Ms02 否，若MSQ2_M’ S02 > 10% Msq2，則認(rèn)為產(chǎn)生了過(guò)多的SO2，此時(shí)發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. 05，一直到Maj2-M, S02 ( 10% Ms02為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 3)，若Ms02-M，S02 ^ 10% Ms02,則轉(zhuǎn)入步驟(3. 3)；步驟(3. 3)、判斷 Mco-M，c。> 10% Mc。否，若MarM, co > 10 % Mco,則認(rèn)為還原產(chǎn)物CO過(guò)多，此時(shí)發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. 05，同時(shí)調(diào)減進(jìn)入分解爐噴煤管的燃煤量，一直到Mco-W C0^ 10% Mcq 為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 4)，若M⑶-M，C0^ 10% Mco,則轉(zhuǎn)入步驟(3. 4)；步驟(3.4)、判斷 Mnh3-M,麗3 > 10% Mnh3 否，

若MNH3_M’ NH3 > 10% Mnh3,則認(rèn)為還原產(chǎn)物NH3過(guò)多，發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. 05，一直到MNH3-M’ NH3 ( 10% Mnh3為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 5)，若Mnh3_M’ NH3 ^ 10% Mnh3,則轉(zhuǎn)入步驟(3. 5)；步驟(3.5)、判斷 Mcoal_M，coal > 15% Mcoal 否，SMraal-M^al > 15% Mraal，則認(rèn)為分解爐煤耗過(guò)高，發(fā)出指令同時(shí)調(diào)減預(yù)熱器Cl進(jìn)料口的生料投料速率、原料粉磨處磨機(jī)的投料量、煤粉制備處磨機(jī)的投料量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. (^，一直到^^’。- ( 15% Mcoal為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 6)，若Mcoal_M，coal ( 15% Mcm1，則轉(zhuǎn)入步驟(3. 6)；步驟(3. 6)、所述控制目標(biāo)是否同時(shí)滿(mǎn)足，若同時(shí)滿(mǎn)足，則決定是否結(jié)束監(jiān)控，若結(jié)束監(jiān)控，則終止程序，若不結(jié)束監(jiān)控，則轉(zhuǎn)入下一個(gè)水泥生產(chǎn)周期，轉(zhuǎn)入步驟(3.1),若不同時(shí)滿(mǎn)足所述控制目標(biāo)，則轉(zhuǎn)入下一個(gè)水泥生產(chǎn)周期，轉(zhuǎn)入步驟(3.1)。
在步驟(3.1) 步驟(3. 4)中，過(guò)?？諝庀禂?shù)最高不得超過(guò)1.3。在步驟(3. 2)中，首先判斷煤粉全硫含量是否大于2. 1%，硫堿比系數(shù)是否在((Tl)之間，若不滿(mǎn)足，則判定煤粉全硫含量過(guò)高，發(fā)出指令更換煤粉。在步驟(3.5)中，測(cè)得預(yù)熱器Cl出口的氣體量低于正常量的三分之二時(shí)，則判定煙道堵塞，發(fā)出指令停止分段燃燒的操作，并停機(jī)，轉(zhuǎn)入故障排除操作，在排除故障后轉(zhuǎn)入步驟(3.1)，重新進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。本發(fā)明的效果是(I)本發(fā)明從水泥生產(chǎn)周期的角度出發(fā)，包括原料配料過(guò)程、原料粉磨及廢氣處理過(guò)程、煤粉制備過(guò)程、生料均化及生料入預(yù)熱器、分解爐進(jìn)行分段燃燒、熟料燒成在內(nèi)的各個(gè)過(guò)程，解決了在針對(duì)單純實(shí)施分段燃燒和LNB技術(shù)后，無(wú)法隨時(shí)對(duì)NOx和由于實(shí)施NOx減排帶來(lái)的其他影響進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制的問(wèn)題，投資及運(yùn)行成本低廉，加裝設(shè)備操作簡(jiǎn)單。(2)通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)NOx在預(yù)熱器Cl出口的排放量，根據(jù)監(jiān)測(cè)NOx、NH3> CO、SO2等氣體的排放量來(lái)隨時(shí)調(diào)節(jié)生料和燃煤的投入量和投入速率、分解爐內(nèi)噴煤管的一次風(fēng)量、分段燃燒技術(shù)中總風(fēng)管的三次風(fēng)量、分支風(fēng)管的風(fēng)量，從而將NOx、NH3> CO、SO2等大氣污染物的排放量控制在限值之下，保證水泥熟料生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，節(jié)省原料和燃料，保證熱效率，具有環(huán)保、節(jié)約資源與能源等優(yōu)點(diǎn)。(3)本發(fā)明提出的水泥生產(chǎn)低NOx全生命周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，適用于分解爐應(yīng)用分段燃燒技術(shù)、分解爐和回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用LNB技術(shù)的情況，還適用于利用部分工業(yè)廢棄物替代部分原料和燃料的水泥生產(chǎn)線(xiàn)，在降低NOx排放的同時(shí)，控制其他污染物的排放，不過(guò)多增加燃料煤的消耗，不降低熟料和 水泥的質(zhì)量，中控計(jì)算機(jī)對(duì)每次控制操作有記憶功能，避免過(guò)度調(diào)控幅度過(guò)大而造成水泥生產(chǎn)穩(wěn)定性的下降，穩(wěn)定了水泥生產(chǎn)分解爐系統(tǒng)的運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明的基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明的程序流程圖。圖1中1與最頂端的預(yù)熱器Cl出口連接的廢氣管道，在此安裝可以監(jiān)測(cè)N0x、S02、CO、NH3等大氣污染物排放量和流速的綜合氣體檢測(cè)儀，C2、C3、C4和C5分別為其他級(jí)別預(yù)熱器；2生料的喂料口，在此安裝生料的喂料稱(chēng)重計(jì)量裝置，并與原料磨相連；3分解爐；4分解爐噴煤管，與煤磨的入分解爐煤粉喂料計(jì)量裝置相連，煤磨還與煤粉制備處的X熒光分析儀相連；5三次風(fēng)風(fēng)管的閥門(mén)，和兩個(gè)分支風(fēng)管相連。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的圖1，以及實(shí)施例對(duì)該發(fā)明進(jìn)一步做出說(shuō)明。如圖1的(I)所示，在與預(yù)熱器出口連接的廢氣管道處安裝在此安裝可以監(jiān)測(cè)NOx, SO2, CO、NH3等大氣污染物排放量和流速的綜合氣體檢測(cè)儀傳感器，并且傳感器與位于中控室的計(jì)算機(jī)相連。其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)。根據(jù)實(shí)施例，該生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)計(jì)規(guī)模為5000噸熟料/天，實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模為5800噸/天，則根據(jù)水泥廠(chǎng)實(shí)際情況，在3個(gè)小時(shí)內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)條件下，不間斷地由綜合氣體檢測(cè)儀傳感器測(cè)得下述氣體污染物的排放量，排放量由濃度單位表示，并且為了表征準(zhǔn)確，取測(cè)量值的平均值，分別是NOx實(shí)際排放量Mitox、測(cè)量SO2實(shí)際排放量MS()2、測(cè)量CO實(shí)際排放量Mro、測(cè)量NH3實(shí)際排放量Mra3,上述實(shí)測(cè)數(shù)值由傳感器自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，輸入中控計(jì)算機(jī)；在分解爐噴煤管上連著一個(gè)入分解爐的煤粉喂料稱(chēng)重計(jì)量裝置，同時(shí)測(cè)量加入分解爐內(nèi)燃燒的煤粉的重量Mraal，其中入分解爐煤粉的重量以每噸熟料為單位計(jì)量，可以認(rèn)為所有輸入數(shù)值的過(guò)程無(wú)延時(shí)。中控計(jì)算機(jī)初始化，設(shè)有M’N()X作為減排后NOx排放總量的目標(biāo)值，M’S()2作為502排放總量的臨界值，M’ co作為CO排放總量的臨界值，M’ NH3作為NH3排放總量的臨界值，M’ coal作為加入分解爐內(nèi)燃燒的煤粉量的對(duì)標(biāo)值，并設(shè)定目標(biāo)1^-1，≤10%1，并且Ms02-MJ S02 ≤ 10% Ms02,并且Mco-MJ co ≤ 10% Mco,并且Mnh3-M,麗3 ≤ 10% Mnh3,并且
權(quán)利要求
1.基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，其特征在于，是一種基于中控計(jì)算機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、人工控制的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，依次含有以下步驟 步驟(I )、在水泥生產(chǎn)設(shè)備上構(gòu)建一個(gè)水泥生產(chǎn)周期的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng) 在與預(yù)熱器Cl的出口連接的廢氣管道上安裝一個(gè)用于監(jiān)測(cè)NOx、SO2、CO、NH3等大氣污染物排放量和流速的綜合氣體檢測(cè)儀，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量， 在原料配料區(qū)安裝一個(gè)用于對(duì)原料稱(chēng)量的電子皮帶秤， 在生料喂料口連接一個(gè)生料稱(chēng)量用的喂料稱(chēng)重計(jì)量裝置， 在分解爐噴煤管上連接一個(gè)煤粉稱(chēng)量用的加入分解爐的煤粉稱(chēng)重計(jì)量裝置， 在分解爐三次風(fēng)的總風(fēng)管處安裝一個(gè)用于控制三次風(fēng)風(fēng)量的三次風(fēng)閥門(mén)， 在兩個(gè)分支風(fēng)管內(nèi)各安裝一個(gè)用于控制所述分支風(fēng)管風(fēng)量的閥門(mén)； 步驟(2)、中控計(jì)算機(jī)初始化，設(shè)定 Μ，NOx為減排后NOx排放總量的目標(biāo)值，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量， M，S02為SO2排放總量的臨界值， M，co為CO排放總量的臨界值， M，ra3為NH3排放總量的臨界值， Μ，εΜ 為加入分解爐內(nèi)燃燒的煤粉量的目標(biāo)值， 規(guī)定預(yù)熱器Cl出口的氣體量為正常值時(shí)，煤粉全硫含量上限閾值是2. 10%，硫堿比系數(shù)在((Tl)之間，分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)上限閾值是1. 3,Mno-MJ NOx ( 10% Mnq，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)量， 同時(shí)設(shè)定三次風(fēng)總風(fēng)管的三次風(fēng)風(fēng)量和兩個(gè)分支風(fēng)管的風(fēng)量調(diào)節(jié)步長(zhǎng)相等，將分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)調(diào)節(jié)到(O. 95^1. 05)之間， 再設(shè)定以下控制目標(biāo)MS02_M，S02 < 10% Msq2，并且Μ00-Μ> C0^ 10% Μω，并且ΜΝΗ3-Μ’ νΗ3 彡 10%ΜΝΗ3，并且Mcoal ^ coal (15% Mraal，其中， MNOx> Ms02, Mco, Mnh3均為測(cè)得的實(shí)際排放量，其中，NOx的測(cè)量值以全部轉(zhuǎn)化為NO2計(jì)， Mcoal為實(shí)際稱(chēng)重得到的加入分解爐的煤粉量； 步驟(3)、依次按以下步驟對(duì)水泥生產(chǎn)NOx減排操作進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制，所述水泥生產(chǎn)周期包括原料配料過(guò)程、原料粉磨及廢氣處理過(guò)程、煤粉制備過(guò)程、生料均化及生料入預(yù)熱器、分解爐進(jìn)行分段燃燒、熟料燒成在內(nèi)的各個(gè)過(guò)程；步驟(3.1)、判斷 Mnq-M’ NOx > 10% Mn0x 否， 若ΜΝ(ΓΜ’Ν()χ ^ 10% Mn0x,則認(rèn)為水泥生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的分段燃燒和LNB低氮氧化物燃燒工藝失效，此時(shí)發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)減分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)減少分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)減三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)減少分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)減分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)剩空氣系數(shù)為O. 95^1. 05，其中，過(guò)?？諝庀禂?shù)=實(shí)際燃燒空氣量/理論燃燒空氣量，一直到ΜΝ(ΓΜ’ NOx ^ 10% Mn0x為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 2)， 若 Mno-M，NOx ^ 10% Mnqx，則轉(zhuǎn)入步驟(3. 2)；步驟(3. 2)、判斷 MS02-M，S02 > 10% Ms02 否， 若mS()2-m’S()2 > 10% MS()2，則認(rèn)為產(chǎn)生了過(guò)多的SO2，此時(shí)發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)剩空氣系數(shù)為0. 95^1. 05，一直到Msq2-M, S02 ( 10% Ms02為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 3)，若 Ms02-M，S02 ^ 10% Ms02，則轉(zhuǎn)入步驟(3. 3)； 步驟(3. 3)、判斷 MarIT co > 10% M⑶否， 若MarM’ co > 10% Mro，則認(rèn)為還原產(chǎn)物CO過(guò)多，此時(shí)發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. 05，同時(shí)調(diào)減進(jìn)入分解爐噴煤管的燃煤量，一直到Mco-W C0^ 10% Maj 為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 4)， 若 Mco-M，C0^ 10% Maj，則轉(zhuǎn)入步驟(3. 4)；步驟(3. 4)、判斷 Mnh3-M，麗3 > 10% Mra3 否， 若Mra3-M’ra3 > 10% Mra3，則認(rèn)為還原產(chǎn)物NH3過(guò)多，發(fā)出指令按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)剩空氣系數(shù)為0. 95 1. 05，一直到Mnh3-M 麗3 ( 10% Mnh3為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 5)， 若 Mnh3-M,麗3 ( 10% Mnh3，則轉(zhuǎn)入步驟(3. 5)；步驟(3. 5)、判斷 MeMl-M’ coal > 15% Mcoal 否， 若Mraal-M’ coal > 15% Mraal，則認(rèn)為分解爐煤耗過(guò)高，發(fā)出指令同時(shí)調(diào)減預(yù)熱器Cl進(jìn)料口的生料投料速率、原料粉磨處磨機(jī)的投料量、煤粉制備處磨機(jī)的投料量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)，來(lái)調(diào)增分解爐噴煤管的一次風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)三次風(fēng)風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分解爐的三次風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增三次風(fēng)風(fēng)量，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)兩個(gè)分支風(fēng)管風(fēng)量的步長(zhǎng)增加分支風(fēng)管閥門(mén)的開(kāi)啟度，以此來(lái)調(diào)增分支風(fēng)管的風(fēng)量，并始終保持分解爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)為0. 95^1. 05，一直到Mcm1-M, coal ( 15% Mcoal為止，轉(zhuǎn)入步驟(3. 6)，若 Mcoal_M，coal ( 15% Metjal，則轉(zhuǎn)入步驟(3. 6)； 步驟(3. 6 )、所述控制目標(biāo)是否同時(shí)滿(mǎn)足， 若同時(shí)滿(mǎn)足，則決定是否結(jié)束監(jiān)控， 若結(jié)束監(jiān)控，則終止程序， 若不結(jié)束監(jiān)控，則轉(zhuǎn)入下一個(gè)水泥生產(chǎn)周期，轉(zhuǎn)入步驟(3.1 )， 若不同時(shí)滿(mǎn)足所述控制目標(biāo)，則轉(zhuǎn)入下一個(gè)水泥生產(chǎn)周期，轉(zhuǎn)入步驟(3.1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，其特征在于，在步驟(3.1) 步驟(3. 4)中，過(guò)?？諝庀禂?shù)最高不得超過(guò)1. 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，其特征在于，在步驟(3. 2)中，首先判斷煤粉全硫含量是否大于2. 1%，硫堿比系數(shù)是否在((Tl)之間，若不滿(mǎn)足，則判定煤粉全硫含量過(guò)高，發(fā)出指令更換煤粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法，其特征在于，在步驟(3.5)中，測(cè)得預(yù)熱器Cl出口的氣體量低于正常量的三分之二時(shí)，則判定煙道堵塞，發(fā)出指令停止分段燃燒的操作，并停機(jī)，轉(zhuǎn)入故障排除操作，在排除故障后轉(zhuǎn)入步驟(3.1 )，重新進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。
全文摘要
基于環(huán)保、節(jié)能、安全的水泥生產(chǎn)周期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制方法屬于水泥生產(chǎn)領(lǐng)域，其特征在于，在水泥生產(chǎn)設(shè)備上構(gòu)建了一個(gè)計(jì)算機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、人工依指令控制的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，在實(shí)施分段燃燒和低氮氧化物燃燒器技術(shù)的基礎(chǔ)上，在包括原料配料過(guò)程、原料粉磨及廢氣處理過(guò)程、煤粉制備過(guò)程、生料均化及生料入預(yù)熱器、分解爐進(jìn)行分段燃燒、熟料燒成在內(nèi)的各個(gè)過(guò)程的水泥生產(chǎn)周期內(nèi)，依次序調(diào)節(jié)NOx、NH3、CO、SO2實(shí)測(cè)量和分解爐燃煤量，以滿(mǎn)足對(duì)NOx等排放物進(jìn)行綜合控制，也對(duì)煙道堵塞、煤粉含硫量過(guò)高、分解爐煤耗過(guò)高這些影響安全運(yùn)行和能耗的因素進(jìn)行控制，既保證了水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，也確保生產(chǎn)安全，可以節(jié)約能源降低成本。
文檔編號(hào)C04B7/36GK103058537SQ20121045217
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者崔素萍, 李琛, 聶祚仁, 龔先政, 孟憲策, 王宏濤, 蘭明章, 王亞麗 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)