专利名称：水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测方法
技术领域：
本发明属于工业烟尘排放监测技术领域，具体涉及水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测方法。
背景技术：
本发明公开了水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测方法，属于工业烟尘排放监测技术领域。水泥厂的烟尘是指在分解炉、回转窑内由于燃料煤等和生料在一起高温燃烧所产生的固体颗粒或气溶胶。在传统的水泥生产过程中，烟尘的排放源主要是窑头、窑尾，一般在这两处安装除尘器来减排烟尘，以期达到国家标准对烟尘排放量的限值。但是，我国部分大型水泥企业现在已经不满足于达到国家标准的最低要求，这些水泥厂家开始有所转变，由在受环保部门监管下实施环境保护措 施的企业，而发展为主动减排、逐步与自然环境协调共融的绿色产业，并且一些地方省市已经针对水泥窑生产设备的颗粒物排放限值50mg/Nm3提出了更严格的要求。并且，目前水泥厂大多应用余热发电技术，该技术利用窑头、窑尾废气的余热进行自主发电，窑头、窑尾废气的烟尘浓度不能过高。以及，水泥厂协同处置工业废弃物时也可能会增加烟尘排放。因此，对水泥生产中尤其是熟料车间中由于石灰石分解、熟料煅烧和煤的燃烧，及余热发电系统而产生的烟尘进行监测控制，是水泥厂现代化管理的急切要求。对水泥生产及余热发电系统烟尘排放进行实时监测，并且随时记录存储到中央控制室计算机的数据，可以作为污染物排放监测数据进行存档，并且对数据进行纵向和横向之间对比，还可以作为生产记录的一部分反映水泥窑炉运转状态，对水泥窑炉生产系统协同处置工业废弃物时排放的烟尘量进行分析，根据实际生产条件、设备性能和生产经验设定阈值，进行分级控制、除尘，不仅环保，还能保证水泥稳定生产、完善协同处理工业废弃物的观测数据和保障余热发电系统正常运行。
发明内容
本发明的特征在于，是由位于水泥厂中央控制室的中央控制计算机、位于现场的分布式烟尘控制计算机以及位于现场所有烟尘排放点的烟尘收集、烟气测量以及余热利用设备共同组成的集散型水泥生产及余热发电系统中，依次按照以下步骤实现监测的:步骤(I)、构建一个集散型水泥生产及余热发电系统，包括:中央控制计算机，位于现场的具有烟尘控制功能的分布式控制计算机，向所述中央控制计算机输出现场各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量，以及安装在下述烟尘排放点的收尘器:水泥窑窑头废气出口、水泥窑窑尾废气出口、沉降室、SP废气出口、AQC废气出口、SP旁路废气管道出口和AQC旁路废气管道出口，其中:SP是在水泥窑窑尾废气出口与烟囱间废气烟道上增设的余热锅炉，并且在余热锅炉SP设旁路废气管道，AQC是在水泥窑窑头前增设的余热锅炉，并且在余热锅炉AQC设旁路废气管道，在窑头余热锅炉AQC前增建一个沉降室，安装在下述各废气出口处的在线式连续烟气分析仪，向现场内各自对应的分布式控制计算机输出测点处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量:水泥窑窑头废气出口、水泥窑窑尾废气出口、SP废气出口、AQC废气出口、沉降室出口、SP旁路废气管道出口、和AQC旁路废气管道出口 ；步骤(2)、系统初始化，在所述中央控制计算机中:设定:各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量PM及其阈值，取一个周期T=I小时的烟尘浓度平均值作为各PM值，单位为“mg/Nm3”，水泥窑窑头废气出口烟尘量PMtjutlrt ( 45，水泥窑窑尾废气出口烟尘量PMinlet ( 35，沉降室出口烟尘量PMtejp ( 25，SP废气出口烟尘量PMsp ^ 25,AQC 废气出口烟尘量 PMaqc ^ 25,SP旁路废气管道出口烟尘量PMSP，by ( 30，AQC旁路废气管道出口烟尘量PMAQaby ( 30 ；
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步骤(3)、现场各分布式控制计算机实时采集步骤(2)中的各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量PM，并输出到中央控制计算机中；步骤(4)、中央控制计算机判别:若:水泥生产时，按步骤(2)所述的各烟尘量的阈值进行控制，若:水泥生产时，水泥窑炉还协同处置工业废弃物，按超出步骤(2)所述的各烟尘量的阈值上浮不超过10%的调整阈值进行控制；步骤(5)、对于超出所述烟尘量的各现场测点，发出报警提示，并通过所在的现场分布式控制计算机进行控制，一直到烟尘量PM降到对应的阈值以下为止，并完成相应的逻辑控制、工艺过程参数的检测与监控，中央监控级设若干监控操作站，功能包括:相关设备操作和运行状态的图像显示，烟尘量PM的实时显示，烟尘量PM的数据横向、纵向对比的历史及趋势图的显示，水泥窑炉生产系统协同处置工业废弃物时烟尘量PM超出阈值范围时的标记，粗调、微调参数和修正，报警状态及控制结果的显示，余热发电系统非正常运行下关闭频率的标记。本发明的效果是:(I)本发明中的中央控制计算机的集散型控制系统具有数据采集、监视、报警的功能，帮助水泥厂从粗放式管理转变为精细化的在线自动化管理，精确计量水泥厂排放烟尘的情况。(2)对水泥生产及余热发电系统烟尘排放进行实时监测，并且随时记录存储到中央控制室计算机的数据，可以作为污染物排放监测数据进行存档，还可以作为生产记录的一部分反映水泥窑炉运转状态。(3)本发明对水泥窑炉生产系统协同处置工业废弃物时排放的烟尘量进行分析，根据实际生产条件、设备性能和生产经验设定阈值，进行分布式控制除尘，不仅环保，还能保证水泥稳定生产、完善协同处理工业废弃物的观测数据和保障余热发电系统正常运行。
图1为本发明的水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测系统程序图。
具体实施例方式下面根据说明书附图的图1，以及实施例对该发明进一步做出说明。如图1所示，本发明的特征在于，是由位于水泥厂中央控制室的中央控制计算机、位于现场的分布式烟尘控制计算机以及位于现场所有烟尘排放点的烟尘收集、烟气测量以及余热利用设备共同组成的DCS集散型水泥生产及余热发电系统中，对熟料车间由于石灰石分解、熟料煅烧和煤的燃烧而产生的烟尘进行监测，具有在现场分散控制、中央控制计算机集中管理的功能，依次按照以下步骤实现监测的:步骤(I)、构建一个集散型水泥生产及余热发电系统，包括:中央控制计算机，位于现场的具有烟尘控制功能的分布式控制计算机，向所述中央控制计算机输出现场各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量，以及安装在下述烟尘排放点的收尘器:水泥窑窑头废气出口、水泥窑窑尾废气出口、沉降室、SP废气出口、AQC废气出口、SP旁路废气管道出口和AQC旁路废气管道出口，其中:SP是在水泥窑窑尾废气出口与烟囱间废气烟道上增设的余热锅炉，并且在余热锅炉SP设旁路废气管道，AQC是在水泥窑窑头前增设的余热锅炉，并且在余热锅炉AQC设旁路废气管道，在窑头余热锅炉AQC前增建一个沉降室，安装在下述各废气出口处的在线式连续烟气分析仪，向现场内各自对应的分布式控制计算机输出测点处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量:水泥窑窑头废气出口、水泥窑窑尾废气出口、SP废气出口、AQC废气出口、沉降室出口、SP旁路废气管道出口、和AQC旁路废气管道出口，步骤(2)、系统初始化，在所述中央控制计算机中:设定:各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量PM及其阈值，取一个周期T=I小时的烟尘浓度平均值作为各PM值，单位为“mg/Nm3”，水泥窑窑头废气出口烟尘量PMratlet ( 45，水泥窑窑尾废气出口烟尘量PMinlet ( 35，沉降室出口烟尘量PMtajp ( 25，
SP废气出口烟尘量PMsp ^ 25,AQC 废气出口烟尘量 PMaqc ^ 25,
SP旁路废气管道出口烟尘量PMSP，by ( 30，AQC旁路废气管道出口烟尘量PMAQaby ( 30 ；步骤(3)、现场各分布式控制计算机实时采集步骤(2)中的各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量PM，并输出到中央控制计算机中；步骤(4)、中央控制计算机判别:若:水泥生产时，按步骤(2)所述的各烟尘量的阈值进行控制，若:水泥生产时，水泥窑炉还协同处置工业废弃物，按超出步骤(2)所述的各烟尘量的阈值上浮不超过10%的调整阈值进行控制；步骤(5)、对于超出所述烟尘量的各现场测点，发出报警提示，并通过所在的现场分布式控制计算机进行控制，一直到烟尘量PM降到对应的阈值以下为止，并完成相应的逻辑控制、工艺过程参数的检测与监控，中央监控级设若干监控操作站，功能包括:相关设备操作和运行状态的图像显示，烟尘量PM的实时显示，烟尘量PM的数据横向、纵向对比的历史及趋势图的显示，水泥窑炉生产系统协同处置工业废弃物时烟尘量PM超出阈值范围时的标记，粗调、微调参数和修正，
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报警状态及控制结果的显示，余热发电系统非正常运行下关闭频率的标记。水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测系统初始化，开始进行监测。经过I小时，位于中央控制室的中控计算机屏幕显示各废气出口处的平均烟尘量，单位以“mg/Nm3”计，窑头废气出口烟尘量ΡΜ_1ε =55，窑尾废气出口烟尘量PMinlrt=35，沉降室出口烟尘量PMdMp=25，SP废气出口烟尘量PMSP=25，AQC 废气出口烟尘量 PMAQC=25，SP旁路废气管道出口烟尘量PMSP，by=30，AQC旁路废气管道出口烟尘量PMAQaby=30。PMoutlet超出阈值，系统进入报警状态，并且现场级进行控制，直到清除故障，中控计算机屏幕显示控制结果。继续进行监控，经过I小时，位于中央控制室的中控计算机屏幕显示各废气出口处的平均烟尘量，单位以“mg/Nm3”计，测得:窑头废气出口烟尘量ΡΜ_1ε =45，窑尾废气出口烟尘量PMinlet=35，沉降室出口烟尘量PMdMp=150，SP废气出口烟尘量PMSP=80，AQC 废气出口烟尘量 PMAQC=75，SP旁路废气管道出口烟尘量PMSP，by=30，
AQC旁路废气管道出口烟尘量PMAQaby=30。PMdrop, PMSP、PMaqc超出阈值，系统进入报警状态，并且在现场级进行控制，及时停止余热发电系统的运行，中控计算机屏幕显示控制结果，并对该次水泥生产系统运行状态进行标记。继续进行监控，这时水泥窑炉生产系统开始协同处置煤矸石，系统的PM阈值上浮10%。位于中央控制室的中控计算机屏幕显示各废气出口处的平均烟尘量，单位以“mg/Nm3”计，测得:窑头废气出口烟尘量ΡΜ_1ε =45，窑尾废气出口烟尘量PMinlet=35，沉降室出口烟尘量PMdMp= 27，SP废气出口烟尘量PMSP=20，AQC 废气出口烟尘量 PMaqc=15，SP旁路废气管道出口烟尘量PMSP，by=32，AQC旁路废气管道出口烟尘量PMAQaby=31。监测量均为超过阈值，返回继续监测。经过一个月，由系统调出烟尘量PM的数据，制成历史及趋势图。纵向数据包括每个测量时段各废气出口处的平均烟尘量，经过分析对比历史图，确认排放量较高的烟尘排放源，横向数据包括每个烟尘排放源每个测量时段的平均烟尘量，经过分析对比历史图，并作出趋势图，将烟尘量PM超过阈值的情况进行标记，由系统调出相关设备操作和水泥生产运行状态的记录，作为对水泥生产的分析记录进行存档。记录余热发电系统非正常运行下关闭频率，作为衡量余热发电系统正常运行的指标之一 O对水泥窑炉生产系统协同处置工业废弃物时的烟尘量PM单独记录，将超过阈值的情况进行标记，由系统调出协同处置工业废弃物的处理量及来源，作为对水泥生产协同处置工业废弃物的分析记录进行存档。
权利要求
1.水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测方法，其特征在于，是由位于水泥厂中央控制室的中央控制计算机、位于现场的分布式烟尘控制计算机以及位于现场所有烟尘排放点的烟尘收集、烟气测量以及余热利用设备共同组成的集散型水泥生产及余热发电系统中，依次按照以下步骤实现监测的 步骤(I)、构建一个集散型水泥生产及余热发电系统，包括 中央控制计算机， 位于现场的具有烟尘控制功能的分布式控制计算机，向所述中央控制计算机输出现场各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量，以及 安装在下述烟尘排放点的收尘器水泥窑窑头废气出口、水泥窑窑尾废气出口、沉降室、SP废气出口、AQC废气出口、SP旁路废气管道出口和AQC旁路废气管道出口， 其中 SP是在水泥窑窑尾废气出口与烟囱间废气烟道上增设的余热锅炉，并且在余热锅炉SP设旁路废气管道， AQC是在水泥窑窑头前增设的余热锅炉，并且在余热锅炉AQC设旁路废气管道， 在窑头余热锅炉AQC前增建一个沉降室， 安装在下述各废气出口处的在线式连续烟气分析仪，向现场内各自对应的分布式控制计算机输出测点处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量水泥窑窑头废气出口、水泥窑窑尾废气出口、SP废气出口、AQC废气出口、沉降室出口、SP旁路废气管道出口、和AQC旁路废气管道出口； 步骤(2)、系统初始化,在所述中央控制计算机中 设定各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量PM及其阈值，取一个周期T=I小时的烟尘浓度平均值作为各PM值，单位为“mg/Nm3”， 水泥窑窑头废气出口烟尘量PMwtlet ( 45， 水泥窑窑尾废气出口烟尘量PMinlet ( 35， 沉降室出口烟尘量PMdrap ( 25， SP废气出口烟尘量PMsp ( 25， AQC废气出口烟尘量PMaqc ( 25， SP旁路废气管道出口烟尘量PMSP，by ( 30， AQC旁路废气管道出口烟尘量PMAQaby ( 30 ； 步骤(3)、现场各分布式控制计算机实时采集步骤(2)中的各烟尘排放点废气出口处的经过收尘器之后未被捕获的烟尘量PM，并输出到中央控制计算机中； 步骤(4)、中央控制计算机判别 若水泥生产时，按步骤(2)所述的各烟尘量的阈值进行控制， 若水泥生产时，水泥窑炉还协同处置工业废弃物，按超出步骤(2)所述的各烟尘量的阈值上浮不超过10%的调整阈值进行控制； 步骤(5)、对于超出所述烟尘量的各现场测点，发出报警提示，并通过所在的现场分布式控制计算机进行控制，一直到烟尘量PM降到对应的阈值以下为止。
全文摘要
水泥生产及余热发电系统烟尘排放的监测方法，属于工业烟尘排放监测技术领域，其特征在于，根据设立在水泥生产现场各测点安装的烟尘量传感器通过分布式控制计算机向位于中央控制室的中控计算机输送经过收尘器之后未被捕获的烟尘量，将其与水泥生产及余热发电工况下的阈值相比判断是否达标，若超标，中控计算机便向位于该测点的分布式控制计算机发出控制指令，一直到达标为止，在水泥窑炉协同处置工业废弃物时，则将控制阈值提高10%。本发明不仅能保证水泥厂生产绿色化，还能兼顾余热发电系统和协同处置废弃物时生产环境的和谐化。
文档编号F27D17/00GK103256825SQ20131019883
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月24日 优先权日2013年5月24日
发明者崔素萍, 李琛, 孟宪策, 王宏涛, 龚先政, 王志宏, 孙博学 申请人:北京工业大学