监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统的制作方法

1.本发明涉及监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统，尤其涉及一种能同时检测水泥生产线实时连续的煤耗、环保排放、熟料质量的分析系统。


背景技术：

2.气体分析仪用于水泥行业节煤减碳，效果明显，但是随着gb16780-2021吨水泥熟料煤耗限额标准的颁布实施，规划煤耗达到100kg-ce/t-cl标杆企业数量要达到30％的指标提出，加上no排放小于100mg/nm3和市场对质量的要求越来越强烈。
3.水泥企业通用的会计法，人工盘库计算“吨水泥熟料煤耗”的传统方法(目前，我国水泥行业对于能耗评价的方法，一直是粗放型计算，主要是依据生产线竣工投产时的“热工标定”数据；或者采用每月每年算总账的会计方法求得；即：用生产了多少熟料，用了多少煤，求得每公斤熟料用了多少煤，再乘以煤每公斤的平均发热量，求得每公斤熟料热耗值。水泥行业能源消耗、污染排放，尤其是煤耗，主要集中在旋窑和分解炉。
4.由于新型干法水泥生产线的产能大，一天产量都在几千吨熟料的水平，它的窑炉一天就要烧掉上千吨的燃料煤。除了准确地计量用煤量外，燃料煤是否充分燃烧，燃烧产生的热能是否得到充分利用，直接影响水泥熟料的热耗。专家指出，过剩空气对窑的燃烧有很大影响。
5.空气不足将导致窑内燃烧不完全，在废气中形成co。每公斤碳生成co所释放的热量只有生成co2的30％。新型干法窑废气中含0.1％的co，每公斤水泥熟料，就要增加约27千焦的热耗损失。相反，如果过剩空气过多，废气中o2 含量增多(大于2.5％)，多余的空气也被加热到废气温度后才随废气逸出，也造成热损失。
6.在正常情况下，窑尾废气中氧含量应在0.7～1.5％之间。废气中的no含量大小，反映窑内的燃烧温度的高低，如果no过高，不仅说明窑内熟料煅烧温度过高，造成熟料过烧；而且还将造成环境污染。为了比较科学的控制能耗，国外水泥企业或者国外业主都安装和使用旋窑和分解炉高温废气分析装置。企业的操作人员根据废气中的co、o2、no的成分变化，调节旋窑和分解炉的用煤，充分发挥新型干法水泥生产的技术优势，实现节能高效稳产高产。由于水泥行业燃料燃烧生成的废气温度高(高达1300～1500℃)，粉尘含量大(达到2000g/m3 以上)，恶劣的测量环境再加上在线废气成分分析用测量设备主要依靠进口，不仅价格高(约140～180万元/套)，而且技术不成熟，运行费用还很高(约10万元/年)。
7.国内占总数90％的新型干法水生产线，由于受检测技术和装备的限制，处在不了解和不监控水泥生产的实际能耗状况，谈不上如何在生产过程中节约和降低能源的消耗了，只能是烧多少算多少。过剩空气增多，煅烧温度过高，都增加了水泥生产线的废气排放量，粉尘排放量也增加；污染物so2和no2也增加。废气温度高(高达1300～1500℃)，粉尘含量大(达到2000g/m3以上)国内1700 多条新型干法水泥生产线目前只有不足10％使用了高温气体分析技术分析燃烧生成的高温气体的co、o2、no成分指导窑、炉的操作，只有少数水泥企业移植使用了电力企业使用的cems(烟气排放检测)技术，用来进行新型干法水泥生产
线的污染排放监控。)，水泥生产线的dcs“以吨为计量单位”可人为干预的“吨水泥熟料煤耗”计算，对于100kg-ce/t-ci标杆的落实都存在很大困难。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统，具有能同时检测水泥生产线实时连续的煤耗、环保排放、熟料质量的特点。
9.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统，其创新点在于：所述监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统包括分别与现场计算机相连的窑尾烟室自动推拉湿法采样单元、分解炉出口湿法采样单元和预热器出口采样单元，窑尾烟室自动推拉湿法采样单元包括与所述现场计算机数据相连的窑尾烟室自动推拉湿法采样探头，所述分解炉出口湿法采样单元包括与所述现场计算机数据相连的分解炉出口湿法采样探头，所述预热器出口采样单元包括与所述现场计算机数据相连的预热器出口采样探头；所述监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统还包括与所述现场计算机数据相连的现场熟料检测单元，所述现场熟料检测单元包括现场熟料摄像机、与所述现场熟料摄像机相连的熟料质量图像识别系统、与所述熟料质量图像识别系统相连的输入接口装置。
10.优选的，所述窑尾烟室自动推拉湿法采样单元包括所述窑尾烟室自动推拉湿法采样探头、与所述窑尾烟室自动推拉湿法采样探头相连的湿法采样预处理柜，所述湿法采样预处理柜与所述现场计算机相连。
11.优选的，所述湿法采样预处理柜包括与所述窑尾烟室自动推拉湿法采样探头相连的窑尾烟室自动推拉湿法采样现场采集室、与所述窑尾烟室自动推拉湿法采样现场采集室相连的湿法采样分析柜。
12.优选的，所述分解炉出口湿法采样单元包括所述分解炉出口湿法采样探头、与所述分解炉出口湿法采样探头相连的湿法采样分析柜。
13.优选的，所述湿法采样分析柜包括与所述分解炉出口湿法采样探头相连的湿法采样预处理柜、与所述湿法采样预处理柜相连的湿法采样分析室。
14.优选的，所述预热器出口采样单元包括所述预热器出口采样探头、与所述预热器出口采样探头相连的预热器出口分析仪，所述预热器出口分析仪位于预热器出口采样室，所述预热器出口采样探头与空压装置相连。
15.优选的，所述预热器出口分析仪包括与所述预热器出口采样探头相连的过滤器、与所述过滤器相连的旁路流量计、与所述旁路流量计相连的压缩机冷凝器、分别与所述压缩机冷凝器相连的第七电磁阀和第二缓冲罐、与所述第七电磁阀分别相连的纸过滤器和气瓶组、与所述纸过滤器相连的气体流量计、与所述气体流量计相连的分析仪器、与所述分析仪器相连的第一缓冲罐，所述第一缓冲罐与排气口相连，所述第二缓冲罐与排水口相连，所述旁路流量计上并联有采样泵，所述气瓶组由若干并排设置的气瓶单元组成，所述气瓶单元由电磁阀、两级减压阀和气瓶串联组成。
16.优选的，所述现场计算机与现场熟料检测单元之间设置有与所述现场计算机通过光纤传输系统相连的中控室计算机；中控室计算机通过数据输出接口与生产线智能化装置相连。
17.优选的，所述中控室计算机通过互联网或基站信号相连的手持终端或计算机终端。
18.优选的，所述现场计算机上设置有热风流量计。
19.本发明的优点在于：本发明基于窑尾烟室自动推拉湿法采样单元、分解炉出口湿法采样单元、预热器出口采样单元和现场熟料检测单元实现能耗、环保排放、熟料质量的同步采集分析，通过设定相应预设标准值实现实时数据比对，反馈到中控室计算机，并基于互联网或基站信号传输到手持终端或计算机终端。本发明适用于所有产能的新型干法水泥生产线。
附图说明
20.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
21.图1是本发明监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统的结构示意图。
22.图2是本发明监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统中预热器出口分析仪的结构示意图。
23.图中：1、窑尾烟室自动推拉湿法采样探头；2、窑尾烟室自动推拉湿法采样现场采集室；3、湿法采样预处理柜；4、湿法采样分析柜；5、分解炉出口湿法采样探头；6、湿法采样预处理柜；7、湿法采样分析柜8、预热器出口采样探头； 9、预热器出口分析仪；901、过滤器；902、旁路流量计；903、压缩机冷凝器； 904、第七电磁阀；905、第二缓冲罐；906、纸过滤器；907、气体流量计；908、分析仪器；909、第一缓冲罐；910、采样泵；911、电磁阀；912、两级减压阀； 913、气瓶；10、湿法采样预处理柜相连的湿法采样分析室；11、预热器出口采样室；12、现场计算机；13、光纤传输系统；14、中控室计算机；15、数据输出接口；16、生产线智能化装置；17、互联网或基站信号；18、手持终端；19、计算机终端；20、熟料摄像机；21、图像识别系统；22、输入接口装置；23、热风流量计；24、空压装置。
具体实施方式
24.本发明的监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统包括分别与现场计算机12相连的窑尾烟室自动推拉湿法采样单元、分解炉出口湿法采样单元和预热器出口采样单元，窑尾烟室自动推拉湿法采样单元包括与现场计算机 12数据相连的窑尾烟室自动推拉湿法采样探头1，分解炉出口湿法采样单元包括与现场计算机12数据相连的分解炉出口湿法采样探头5，预热器出口采样单元包括与现场计算机12数据相连的预热器出口采样探头8；监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统还包括与现场计算机12数据相连的现场熟料检测单元，现场熟料检测单元包括现场熟料摄像机20、与现场熟料摄像机相连的熟料质量图像识别系统21、与熟料质量图像识别系统相连的输入接口装置22。本发明基于窑尾烟室自动推拉湿法采样单元、分解炉出口湿法采样单元、预热器出口采样单元和现场熟料检测单元实现能耗、环保排放、熟料质量的同步采集分析，通过设定相应预设标准值实现实时数据比对，反馈到中控室计算机，并基于互联网或基站信号传输到手持终端或计算机终端。
25.上述的窑尾烟室自动推拉湿法采样单元包括窑尾烟室自动推拉湿法采样探头1、
与窑尾烟室自动推拉湿法采样探头相连的湿法采样预处理柜3，湿法采样预处理柜与现场计算机12相连。其中，湿法采样预处理柜包括与窑尾烟室自动推拉湿法采样探头1相连的窑尾烟室自动推拉湿法采样现场采集室2、与窑尾烟室自动推拉湿法采样现场采集室相连的湿法采样分析柜4。
26.上述的分解炉出口湿法采样单元包括分解炉出口湿法采样探头、与分解炉出口湿法采样探头5相连的湿法采样分析柜7。其中，湿法采样分析柜包括与分解炉出口湿法采样探头相连的湿法采样预处理柜6、与湿法采样预处理柜相连的湿法采样分析室10。上述的预热器出口采样单元包括预热器出口采样探头8、与预热器出口采样探头相连的预热器出口分析仪9，预热器出口分析仪位于预热器出口采样室11，预热器出口采样探头8与空压装置24相连。
27.上述的预热器出口分析仪包括与预热器出口采样探头8相连的过滤器901、与过滤器相连的旁路流量计902、与旁路流量计相连的压缩机冷凝器903、分别与压缩机冷凝器相连的第七电磁阀904和第二缓冲罐905、与第七电磁阀分别相连的纸过滤器906和气瓶组、与纸过滤器相连的气体流量计907、与气体流量计相连的分析仪器908、与分析仪器相连的第一缓冲罐909。第一缓冲罐与排气口相连，第二缓冲罐与排水口相连，旁路流量计上并联有采样泵910，气瓶组由若干并排设置的气瓶单元组成，气瓶单元由电磁阀911、两级减压阀912和气瓶913 串联组成。
28.上述的现场计算机12与现场熟料检测单元之间设置有与现场计算机通过光纤传输系统13相连的中控室计算机14，中控室计算机14通过数据输出接口15 与生产线智能化装置16相连。中控室计算机14通过互联网或基站信号17相连的手持终端18或计算机终端19。
29.上述的现场计算机12上设置有热风流量计23。计量co2、no排放量用气体流量计必须是安装在预热器出口的高温气体连续流量计。以避免大气排放烟囱排放中，沿途漏风对烟气成分含量的影响，保证测量数据的准确性。
30.中控室计算机的上的显示屏能够显示煤耗、环保排放、熟料质量的数据，从以下三个方面表述：
31.1、使用数据和曲线实时连续显示生产过程中吨水泥熟料煤耗。(精度是 0.1kg-ce/t-cl)：可以同时显示生产线会计法统计数据、传统的盘库数据；可以显示生产线dcs计算的吨水泥熟料煤耗。可以在曲线区域标注“吨水泥熟料煤耗限额，如100kg-ce/t-cl”。以系统投运时的“吨水泥熟料煤耗”数据，系统可以计算每日、周、月生产线的节煤量。
32.2、使用数据和曲线实时连续显示生产过程中no排放量、脱硝效果；显示 co2排放量(这里显示的是生产线真实的co2排放量，是源头；不是烟囱的排放，没有漏风影响)，可以日、月、年累计显示。
33.3、使用曲线、数据、图像显示生产过程中，水泥熟料产品的煅烧温度、产品质量：既显示本系统的温度数据，还可以显示窑头测温电视数据，显示窑筒体直插热电偶加测数据。可以显示水泥熟料的识别结果，显示化验室取样化验结果。
34.本发明的监控水泥生产线实时煤耗、排放和熟料质量的分析系统可以设定煤耗和所有监测参数的上、下限，正常运行为绿色，超限参数自动变红，恢复正常自动变绿。实际使用过程中，使用湿法采样的窑尾、分解炉出口高温气体分析仪。保证烟气成分分析具有等温
等压流程；样气采集实时连续，代表性强；no数据准确，不用乘1.54系数。实际使用过程中，使用的煤耗画面中添加显示水泥厂传统的煤耗计算方法数据曲线(包括会计统计数据、盘库数据)；dcs煤耗数据曲线，以增加对比性。dcs系统中使用的窑头喂煤秤、分解炉喂煤秤、原料喂料称必须定期由政府计量部门进行校准。日常操作要按规章制度进行。熟料煅烧温度画面可增加窑头红外测温数据曲线和窑筒体直插热电偶测温数据曲线，以增加对比性。
35.本发明的动态特性如下：
36.本发明能同时检测水泥生产线实时连续的煤耗、环保排放、熟料质量的气体分析系统工作时：窑尾烟室自动推拉湿法采样探头1插过旋窑机械密封圈安装，连接湿法采样预处理柜3采集具有代表性的烟气样气送到湿法分析柜4相连，分析结果送到现场计算机12；湿法采样柜3和湿法分析柜4装在现场集装箱2内。
37.分解炉出口湿法采样探头5和湿法采样预处理柜6相连，采样烟气送到湿法采样柜6和湿法分析柜7，分析数据送到现场计算机12，湿法采样柜6和湿法分析柜7装在现场集装箱10内；预热器出口采样探头8和预热器出口分析仪9相连，分析结果送到现场计算机12，预热器出口分析仪9装在现场集装箱11内；现场计算机12和光纤通讯系统13相连；热风流量计23和现场计算机12相连；计算机计算结果通过光纤通讯系统13送到中控室计算机14。
38.中控室计算机14和数据输出接口装置15相连，处理后的数据通过数据输出接口装置15传送到生产线智能化专家系统，控制窑炉操作；中控室计算机14 和5g\互联网17相连；将计算机显示的画面传到互联网或基站信号17和手机18、计算机终端19。现场熟料摄像机20和熟料质量图像识别系统21相连，熟料质量图像识别系统21和输入接口装置22相连，处理好的水泥熟料实时资料，通过输入接口装置22，传到中控室计算机14。输入接口装置22，同时接收dcs数据，会计算法数据，其他需要的温度数据、化验室数据等，完成系统全部功能。
39.以上所述，仅为本发明专利的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于列出的实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。