一种水泥生产过程不完全燃烧碳化物在线监测控制方法

摘要

一种水泥生产过程不完全燃烧碳化物在线监测控制方法属于水泥生产领域，其特征在于，包括以下步骤：安装二氧化碳传感器，测量在T时间段内CO2实际排放量；计算在T时间段内CO2临界值；将在线监测控制系统初始化，如果不完全燃烧碳化物在较高范围内，则输送的氧气量为T时间段内风量的0.5%；如果不完全燃烧碳化物量较少，则增加二次风、三次风风量，直到CO2实际排放量等于CO2临界值，误差不超过1.0%。本发明提出了CO2临界值、CO2减排值的计算公式及控制不完全燃烧产生的碳化物的方法，还适用于利用电石渣替代部分原料的水泥生产线，具有环保、节约资源与能源、以及投资及运行成本低廉等优点。

主权项

1.一种水泥生产过程不完全燃烧碳化物在线监测控制方法，其特征在于，是在一个由水泥生产设备和中控计算机共同组成的水泥生产过程不完全燃烧碳化物在线监测控制系统，依次按以下步骤实现的：步骤（1）、水泥生产设备初始化，在与预热器出口连接的废气管道处安装一个二氧化碳传感器，测量排出的废气中CO₂实际排放量F_CO2，在生料喂料口连接一个加入生料的喂料称重计量装置，测量生料的喂料量，在窑头喷煤管上连着一个入窑头的煤粉喂料称重计量装置，测量加入窑内燃烧的煤粉的质量，在分解炉喷煤管上连着一个入分解炉的煤粉喂料称重计量装置，测量加入分解炉内燃烧的煤粉的质量，在冷却机出口的链式输送机连接着一个熟料称重计量装置，即链式输送机秤，测量熟料的质量，在窑头喷煤管路上安装一个窑头一次风阀门，控制进入的一次风风量，步骤（2）、中控计算机初始化，设有：用于计算CO₂临界值的程序，按照下式测量计算一个周期T内完全燃烧情况下应该排放的CO₂总量F_total，以此作为CO₂排放总量临界值，并存储：F_total=F_rw+F_coal，其中：步骤（2.1）、F_rw为生料和煤粉中的碳酸盐物质分解后应该产生的CO₂排放量，$F_{\mathrm{rw}}=(\frac{44}{56}{\omega }_{\mathrm{CaO}}+\frac{44}{40}{\omega }_{\mathrm{MgO}})M_{\mathrm{cl}}-\frac{44}{74}{M}_{\mathrm{Ca}{\left(\mathrm{oH}\right)}_2},$其中：ω_CaO表示熟料中的CaO成分的质量分数，采用离线的方法对在周期T内生产的熟料按照“GB/T176-2008《水泥化学分析方法》”进行化学成分分析得到ω_CaO的数据，ω_MgO表示熟料中的MgO成分的质量分数，采用与所述ω_CaO相同的离线分析方法获得，M_cl表示在一个周期T内生产的熟料的质量，由在冷却机出口的链式输送机连接着一个熟料称重计量装置，即链式输送机秤进行测量，M_Ca(OH)2表示在一个周期T内所述的生料喂料口加入的压滤烘干后的电石渣的质量，以代替水泥生产过程中的部分钙质原料，由所述的生料的喂料称重计量装置测量得到，而且，的值即为CO₂的减排量，步骤（2.1）、F_coal表示在一个周期T内生料煅烧成熟料过程中煤粉中含碳物质的燃烧产生的CO₂的排放量，由煤粉的化学成分分析中碳元素的含量计算得到，$F_{\mathrm{coal}}=\frac{44}{12}{\omega }_C{M}_{\mathrm{coal}},$其中：ω_C表示煤粉中碳元素的含量，采用离线的方法，对在一个周期T内消耗的煤粉根据“GB/T476-2001《煤的元素分析方法》”进行化学成分分析得到，M_coal表示在一个周期T内进入所述的水泥生产设备的煤粉总质量，分成：进入窑头喷煤管的煤粉，由所述入窑头的煤粉喂料计量装置称重得到，进入分解炉喷煤管的煤粉，由所述入分解炉的煤粉喂料计量装置称重得到；步骤（3）、按以下步骤对水泥生产过程不完全燃烧碳化物进行在线监测控制：步骤（3.1）、在第一个周期T1内，若F_CO2≥F_total，则判断为水泥生产过程完全燃烧，进入第二个周期T2，步骤（3.2）、在第一个周期T1内，若F_total－F_CO2＜0.1F_total，则表示水泥生产过程产生了非甲烷挥发性有机化合物NMVOC、一氧化碳、甲烷以及金属碳化物，处于不完全燃烧状态，此时通过所述中控计算机同时增加下述风量，分别是：窑头喷煤管的一次风风量、分解炉喷煤管的一次风风量、通过回转窑二次风阀门的开启度来控制二次风风量，通过分解炉的三次风阀门的开启度来控制三次风风量，保持过剩空气系数为1.05，但过剩空气系数最高不得超过1.3，一直到使得F_total－F_CO2≤0.01F_total为止，步骤（3.3）、在第一个周期T1内，若F_total－F_CO2≥0.1F_total，则表示水泥生产过程不完全燃烧情况比较严重，则执行以下步骤：在所述分解炉出口处或离所述分解炉最近的旋风筒下料口处，用风速测量仪测量第一个周期T1内的风速，根据管道体积算得第一个周期T1内的风量，通过输氧管道向所述分解炉内输送氧气，输送的氧气量为第一个周期T1内风量的0.5%，用所述中控计算机通过步进电机控制输氧量，其中，所述输氧量=氧气阀门开启度数×输氧风速×送氧时间；操作时通过观察中控室内水泥窑系统的回转窑和分解炉内燃烧情况，人工控制是否中断输氧，若需要中断输氧，则中断后稳定一段时间再次输氧，一直到使得F_total－F_CO2≤0.01F_total为止。