基于热平衡分析的水泥熟料烧成热耗、热效率及燃煤热值实时监测方法_2

文档序号:9200581阅读:来源:国知局
带入显热,kj/kg ;
[0098] Qs 每千克熟料生料带入显热,kj/kg ;
[0099] Qyh 每千克熟料入窖回灰显热,kj/kg ;
[0100] Qylk 每千克熟料入窖一次空气带入显热,kj/kg ;
[0101] Qy2k 每千克熟料入窖二次空气带入显热,kj/kg ;
[0102] Qf3k--每千克熟料入分解炉三次空气带入显热,kj/kg ;
[0103] Qlok 每千克熟料系统漏风带入显热,kj/kg ;
[0104] cr--燃煤比热,kX/(kg · °C ),一般取为 I. 154kX/(kg · °C );
[0105] cs--生料比热,kX/(kg · °C ),一般取为 0· 878kX/(kg · °C );
[0106] cyh--回灰比热,kj/ (kg · °C ),一般取为 0· 836kJ/ (kg · °C );
[0107] tr一一燃煤温度,°C,若无计量,一般取为60°C ;
[0108] ts--生料温度,°C,若无计量,一般取为50°C ;
[0109] tyh一一回灰温度,°C,若无计量,一般取为50°C ;
[0110] Cylk, cy2k, cf3k, Clok--分别为一次空气比热、二次空气比热、三次空气比热及漏风 比热,kjAkg · °C ),一般可分别取为 L 298、L 403、L 377 及 L 298 ;
[0111] tylk、ty2k、tf3k、t1A--分别为一次空气温度、二次空气温度、三次空气温度及漏风 温度,°C。
[0112] 作为本发明进一步改进的技术方案,熟料烧成系统支出总热量Qzs计算如下:
[0113] Qzc - Q Sh+Qss+Qf+Qysh+Qfh+Qjb +Qb (32)
[0114] Qsh= 17. 19A1 203sh+27. 10Mg0sh+32. 01Ca0sh-21. 40Si02sh-2. 47Fe203sh
[0115] (33)
[0116] (34)
[0117]
[0118]
[0119]
[0120] (38)
[0121] 式中:Qsh--每千克熟料形成热,kj/kg ;
[0122] Qss--每千克熟料蒸发生料中的水分耗热量,kj/kg ;
[0123] Qf一一每千克熟料废气带走热量,kj/kg ;
[0124] Qysh一一每千克熟料出窑熟料带走热量,kj/kg ;
[0125] Qfh--每千克熟料出预热器飞灰带走热量,kj/kg ;
[0126] Qjb 每千克熟料机械不完全燃烧热损失,kj/kg ;
[0127] Qb 每千克熟料散热损失,kj/kg,熟料烧成系统稳定运行时,散热损失占总热 量的比例基本保持不变,即α 其中P值可根据设计值或试验值选取;
[0128] Al2O3'Mg0sh、Ca0sh、Si0 2sh Fe2CVh-一熟料中相应成分的质量百分数,% ;
[0129] qqh--水的汽化潜热,一般取值2380kJ/kg ;
[0130] cf--预热器出 口废气比热,kX/(kg· °C),一般取为 1.4750kX/(kg· °C);
[0131] csh一一出窑熟料比热,kX/(kg · °C ),一般取为 I. 078kX/(kg · °C );
[0132] Cfh--出预热器飞灰比热,kX/(kg · °C ),一般取为 0. 895kX/(kg · °C );
[0133] tpy--预热器出口废气温度,°C ;
[0134] tsh--熟料出窑温度,°C ;
[0135] 作为本发明进一步改进的技术方案,所述的熟料烧成系统热平衡分析模型为:
[0136] Qzs=Qzc (39)
[0137] 式中:Qzs--烧成系统收入总热量,kj/kg ;
[0138] Qzc--烧成系统支出总热量,kj/kg ;
[0139] 将烧成系统燃煤燃烧计算模型及各项收入热量与支出热量计算模型(式(1)~ (38))带入式(39),组成关于燃煤热值的一元一次方程,进而求解出当前状态下的燃 煤热值。
[0140] 作为本发明进一步改进的技术方案,求解出燃煤热值Qmnrt之后,熟料烧成热耗及 熟料烧成热效率计算如下:
[0141]
[0142] (41)
[0143] 式中:QrK--单位熟料烧成热耗,kj/kg ;
[0144] Qsh 每千克熟料形成热,kj/kg ;
[0145] qs--烧成系统热效率,%。
[0146] 作为本发明进一步改进的技术方案,检化验设备包括荧光分析仪。
[0147] 本发明利用相关数据接口,从水泥熟料烧成系统DCS系统读取运行参数数据,从 荧光分析仪等检化验系统获取生料、熟料化学分析数据,借助熟料烧成系统的热平衡分析 模型,实时计算燃煤低位热值,并在此基础上,实现熟料烧成热耗、热效率的在线监测。本发 明克服了燃煤煤质波动给熟料烧成耗热计算带来的不利影响,计算简便,成本低,具有良好 的可实施性和可操作性。
[0148] 本发明的优点在于:
[0149] 1、作为一种软测量方法,熟料烧成热耗、热效率及燃煤热值的测算过程中所需的 参数均可从DCS(或SIS)系统的实时数据库中直接读取,现场不需要额外增加分析或测量 仪表灯昂贵的辅助设备,可集成在已有的DCS(或SIS)系统中,成本低。
[0150] 2、本方法无需参考煤质成分之间的关联关系,只需满足烧成系统的热平衡关系, 可对不同煤质的燃煤热值进行测算,适用性广。
【附图说明】
[0151] 图1是水泥熟料烧成系统热平衡原理图;
[0152] 图2是基于热平衡分析的水泥熟料烧成热耗、热效率及燃煤热值实时监测方法流 程图;
[0153] 图3是实施本发明提供方法的系统结构图。
[0154] 以下将结合附图,对本发明的技术方案进行详细说明。应强调的是,下述说明仅仅 是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
【具体实施方式】
[0155] 实施例1
[0156] 本发明以水泥熟料烧成系统热平衡原理为理论基础。图1是熟料烧成系统热平衡 原理图,如图1所示,熟料烧成系统的收入总热量应当等于支出总热量。
[0157] 图2是基于热平衡分析的水泥熟料烧成热耗、热效率及燃煤热值实时监测方法流 程图。
[0158] 图3是实施本发明提供方法的系统结构图。如图3所示,在实时本发明之前,先要 搭建硬件系统。配置一台安全隔离网关,用于采集熟料烧成DCS系统数据,并与DCS系统进 行安全隔离;一台IO服务器用于数据采集及实时数据库;一台应用服务器用于运行计算程 序;一台WEB服务器用户向企业内网发布计算展示画面及报表;一台工作站用于实时监视。
[0159] 参见图1、图2和图3,本基于热平衡分析的水泥熟料烧成热耗、热效率及燃煤热值 实时监测方法,包括以下步骤:
[0160] 步骤1 :采集熟料烧成系统的DCS系统运行参数数据及检化验设备中的生料、熟料 化学分析数据;
[0161] 步骤2 :判断熟料烧成系统是否处于稳定运行状态,当熟料烧成系统处于稳定运 行状态时,执行步骤3 ;否则,结束计算过程;
[0162] 步骤3 :根据熟料烧成系统的燃煤燃烧计算模型及热平衡分析模型,计算燃煤低 位热值;
[0163] 步骤4 :根据步骤3计算的燃煤低位热值,计算熟料烧成热耗、熟料烧成热效率。
[0164] 作为优选方案,上述判断熟料烧成系统处于稳定运行状态判据为:
[0165] 1)回转窑主电机电流在其历史数据平均值的±30%范围内波动;
[0166] 2)窑尾气体温度在1050~1200°C之间波动;
[0167] 同时满足上述两点判据时,认为熟料烧成系统处于稳定运行状态;否则,认为熟料 烧成系统处于不稳定状态。
[0168] 上述的熟料烧成系统的热平衡分析基准分别为:温度基准:0°C ;质量基准:1kg熟 料;平衡范围是从回转窑熟料出口到预热器废气出口。所述的熟料烧成系统的燃煤燃烧计 算模型包括:理论空气量计算、过量空气系数计算、入窑实际空气量计算、三次空气量计算、 系统总漏风量计算以及总烟气量计算。10.根据权利要求1所述的基于热平衡分析的水 泥熟料烧成热耗、热效率及燃煤热值实时监测方法,其特征在于:检化验设备包括荧光分析 仪。
[0169] 所述的熟料烧成系统的燃煤燃烧计算模型具体为:
[0170] 1)理论空气量计算子模型
[0171]
[0172] ⑵
[0173] 式中:V1M-一每千克熟料燃煤燃烧理论空气量,Nm3/kg ;
[0174] Qar net--燃煤低位热值,kj/kg煤,待计算;
[0175] K1--由燃煤热值计算理论空气量系数,可依煤种选取,对于烟煤,取0.2620 ;对 于无烟煤,取〇. 2659 ;
[0176] mr--每千克熟料燃煤消耗量,kg/kg ;
[0177] Mfr一一分解炉瞬时喂煤量,kg/h ;
[0178] Myr--窑瞬时喂煤量,kg/h ;
[0179] Ms 生料瞬时喂料量,kg/h ;
[0180] 2)过量空气系数计算子模型
[0181] (3)
[0182] (4)
[0183] 式中:α--过量空气系数;
[0184] O2--烟气中的含氧量,% ;
[0185] Κ〇2--每千克熟料生料分解生成的0)2体积量,Nm 3/kg ;
[0186] ε--碳酸盐分解率,%,窑尾处可取0.05~0.25,分解炉出口及预
[0187] 热器一级筒出口取为1 ;
[0188] ms--每千克熟料的生料消耗量,kg/kg,可取统计值;
[0189] CaO% MgOs--生料中的CaO、MgO百分含量,% ;
[0190] 3)入窑实际空气量计算子模型
[0191] Vyk= a ywVlkokyr (5)
[0192] 式中:Vyk--每千克熟料实际入窑干空气体积量,NmVkg ;
[0193] Qyw一一窑尾处的过量空气系数,由窑尾处的烟气含氧量O2yw按(3)式计算;
[0194] kyr一一入窑燃煤量占总燃煤量的比例;
[0195] 根据入窑实际干空气量
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