干法水泥生产线节能减排实时量化的监控方法

摘要

一种干法水泥生产线节能减排的实时量化的监控方法，属于节能监控方法领域，所述的监控方法是：在旋窑窑尾烟室、分解炉出口分别安装带有手机通讯功能的高温气体分析装置，用高温气体分析装置连续在线测量分析高温废气的成分含量；在预热器出口处安装中温气体分析仪，用中温气体分析仪测量分析预热器废气成分的含量；在烟囱出口处，安装有粉尘测量仪，测量生产线烟囱排放的粉尘含量；该高温气体分析装置、气体分析仪、粉尘测量仪分别与计算机用单模光纤传输连接，该计算机通过手机通讯模块与智能手机构成无线通讯，传输计算机的显示画面。本方法以计算机为监控储备库，用无线通讯传输的方式传给手机，监控简单，便于实施。

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能监控方法，具体地说是一种干法水泥生产线节能减排实时量化的监控方法。

背景技术

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。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。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。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140～160万元/套)，而且技术不成熟，运行费用还很高(约10万元/年)。导致国内占总数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，更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1500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。

经检索，在水泥生产过程中，可在线连续测量水泥工业窑炉的过剩空气系数α、公斤熟料热耗、旋窑热效率，在国内外文献中未见有相同报道。

发明内容

本发明的发明目的是要解决现有技术对水泥窑炉能源的消耗、污染排放检测技术的不足，提供一种通过实时量化监控水泥生产线燃烧生成的废气成分含量变化，来监控水泥窑炉能源的消耗、污染排放，监测方法简单准确、监控成本低的干法水泥生产线节能减排实时量化的监控方法。

实现上述发明目的采用以下技术方案：一种干法水泥生产线节能减排实时量化的监控方法，所述的水泥生产线包括旋转窑，与旋转窑连接安装的分解炉，预热器，烟囱，还包括监控方法中使用的高温气体分析装置，计算机和气体分析仪以及粉尘测量仪，所述的监控方法是：

(1)在旋窑窑尾烟室、分解炉出口分别安装带有手机通讯功能的高温气体分析仪，用高温气体分析仪连续在线测量分析旋窑、分解炉高温废气的CO、O2、NO成分含量；

(2)在预热器出口处安装测量分析废气CO、CO2、O2含量值的中温气体分析仪，用中温气体分析仪测量分析预热器废气的CO、CO2、O2成分的含量；

(3)在烟囱出口处安装粉尘测量仪，用粉尘测量仪来测量生产线烟囱排放的粉尘含量；

(4)所述的高温气体分析装置、气体分析仪、粉尘测量仪分别与计算机用单模光纤传输连接，该计算机通过手机通讯模块与智能手机构成无线通讯连接，传输计算机的显示画面。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明使用了本人发明的由中国专利局授权的“湿式采样预处理装置”、“使用湿法采样的气体分析装置”、“带有通讯功能的湿法采样气体分析装置”等十六项专利技术，经过在40多条4000t/d新型干法水泥生产线现场连续在线的工业性试验证明，本方法可连续在线测量分析旋窑、分解炉高温废气的CO、O2、NO成分含量，并换算出旋窑烧成带温度值，进行实时量化燃烧监控；使用本人发明的“在线连续过剩空气系数α测量仪”专利，在干法水泥生产线的预热器出口测量分析生产线废气的O2、CO、CO2含量，计算出生产线公斤熟料热耗、过剩空气系数α值，解决了生产线的热耗实时量化监控。使用预热器出口测量分析生产线废气的O2、CO、CO2、NO2、SO2含量和烟囱排放的粉尘浓度值测量，实现了对干法生产线污染排放监控(可传输到环保局)，实现了对干法水泥生产线的节能减排状况的连续在线的实时量化监控。为新型干法水泥生产企业执行GB16780-2007“水泥单位产品综合能源消耗限额”强制标准和水泥行业污染物排放标准，提供了实用有效的手段。本方法以计算机为监控储备库，用无线通讯传输的方法传给手机，监控方法简单便于实施。该方法为国家在水泥行业实现十一五节能减排目标提供了技术保证，具有很大的经济和社会效益。而且本方法使用的监控仪器大多由国内生产，成本低，减轻了企业的负担，便于实施。

附图说明

图1是本发明的连接结构示意图。

图中，烟囱出口1、旋窑窑尾烟室2、粉尘测量仪3、预热器出口4、分解炉出口5、中温气体分析仪6、高温气体分析仪7、单模光纤8、计算机9、手机通讯模块10、智能手机11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

一种干法水泥生产线节能减排实时量化监控的方法，所述的水泥生产线包括旋转窑，与旋窑连接安装的分解炉，还包括监控方法中使用的高温气体分析仪7，计算机9和中温气体分析仪6以及粉尘测量仪3、烟囱等。所述的监控方法见图1，在旋窑窑尾烟室2、分解炉出口5分别安装一套高温气体分析仪7，该高温气体分析仪7是由唐山奥特机电设备有限公司生产的带有手机通讯功能的QF高温气体分析仪，它的功能是连续在线测量分析旋窑、分解炉高温废气的CO、O2、NO成分含量。两个高温气体分析仪7分别与计算机9用单模光纤8传输连接。两个高温气体分析仪7将测得的结果及时送到计算机9。

在干法水泥生产线的预热器出口处5安装一套测量分析废气含量值的中温气体分析仪6，该中温气体分析仪6是由ABB公司生产的测量分析废气O2、CO、CO2、NO2、SO2含量值的EL3020中温气体分析仪。中温气体分析仪6与计算机9用单模光纤8传输连接。中温气体分析仪6将结果送到计算机9。

在干法水泥生产线烟囱出口1处，安装一套西德生产的FM300粉尘测量仪3，粉尘测量仪3用单模光纤8与计算机9传输连接，其功能是测量生产线烟囱排放的粉尘含量，并将结果送到计算机9。计算机9通过手机通讯模块10和智能手机11，构成无线通讯，来传输计算机9的显示画面。

本发明的计算机9采用研祥工控机，该计算机9安装有能显示旋窑、分解炉高温废气的CO、O2、NO成分含量值和烧成带温度值软件和数据库，安装有能显示废气的CO、O2、CO2成分含量值、计算生产线公斤熟料热耗值、过剩空气系数α值软件、数据库。还安装有能显示废气中NO2、CO2、SO2、成分含量值、粉尘测量值软件和数据库。

本发明的工作过程

干法水泥生产线运行时，QF高温气体分析仪7对旋窑、分解炉的高温废气的CO、O2、NO成分含量进行连线在线测量分析，通过单模光纤8传输到计算机9，显示旋窑、分解炉高温废气的CO、O2、NO成分含量值和烧成带温度值，并存于计算机9的数据库，供用户随时调用；

EL3020中温气体分析仪6对生产线的预热器出口处4的废气O2、CO、CO2、NO2、SO2含量值进行测量分析，然后将结果通过单模光纤9传输到计算机9，显示废气的CO、O2、CO2成分含量值、水泥生产线的公斤熟料热耗值、过剩空气系数α，并存于计算机9数据库，供用户随时调用；

FM300粉尘测量仪8测量生产线烟囱出口1处，排放的粉尘含量，然后将结果通过单模光纤8传输到计算机9，显示废气中NO2、CO2、SO2、成分含量值、粉尘测量值，并存进计算机9数据库，供用户随时调用。

计算机9通过手机通讯模块10与手机11无线传输通讯，可根据用户的要求将计算机9的显示画面，以短信或彩信或3G方式传输到用户的智能手机11的屏幕上，实现无线通讯。