一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法及系统，根据在活性炭解析塔冷却段内活性炭与冷却介质进行换热的热量平衡原理，通过检测活性炭进入冷却段时的温度与排出冷却段时的温度、通过检测冷却介质进入冷却段时的温度与排出冷却段时的温度以及单位时间内流经冷却段的冷却介质的流量，精确计算出解析塔辊式给料机的排料量。本发明专利技术提出的方法和系统从热量平衡角度能够快速、准确计算系统的大量辊式给料机下料流速，为活性炭系统的精准运行服务。

【技术实现步骤摘要】
一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法及系统
本专利技术涉及一种辊式给料机活性炭排料量的计算方法及系统，具体涉及一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法及系统，属于活性炭处理烟气

技术介绍
活性炭烟气净化技术具有多污染物协同高效净化的优势，适应烧结烟气组分复杂(SO2、NOx、粉尘、O2、水蒸气、重金属)、温度波动大(110-180℃)的特点，已经成功应用到烧结烟气净化系统中。活性炭烟气净化系统设置有吸附系统、解析系统、制酸系统等多个子系统，烟气经过活性炭吸附单元后净化，活性炭颗粒(9*12mm柱状)在吸附单元和解析单元之间循环流动，实现“吸附污染物->加温解析活化(使污染物逸出)->冷却->吸附污染物”的循环利用。吸附系统是活性炭对烧结烟气中污染物进行吸附的过程，解吸系统是将吸附了污染物的活性炭进行加热再生，保证活性炭恢复活性。现有技术中的解吸塔结构主要由同管簇的不锈钢列管组成，从上到下依次分为加热段、SRG段、冷却段三部分，正常运转过程中，活性炭走管内，空气走管外，管内通入氮气。加热段是将吸附了污染物的活性炭进行高温加热至400℃左右，保证吸附的污染物从活性炭中再生释放处出来，冷却段是将再生之后的400℃高温活性炭进行冷却到50℃左右，其中解析之后的活性炭采取风冷间接换热形式，冷却风采用空气，下进上出。解析塔工作过程中，加热段涉及的化学反应最复杂，条件最恶劣，而冷却段仅仅涉及到热量交换，无化学反应，目的是将解析之后400℃左右的活性炭冷却至目标温度50℃左右，因此冷却段列管中温差比较大，如果解析气体下游管路存在堵塞或运行不畅情况，既有可能出现解析气体反窜到冷却段列管内，可能在冷却段中出现结露现象，并与解析塔内粉末状活性炭结合，造成冷却段列管流动不畅或者完全堵塞，这样将会造成极大的危害。列管起始堵塞阶段，由于活性炭下料总量要求一定，势必造成未堵塞的列管中活性炭下料速度增加，活性炭与冷却气体接触时间减少，冷却段下料活性炭温度增加，温度较高的活性炭对后续的吸附系统造成安全隐患；同时堵塞的列管随着时间的延长很有可能腐蚀穿孔，使空气泄露到冷却段，造成解析塔列管内活性炭中氧气浓度增加，塔内具备燃烧条件，一旦控制不稳，将会造成燃烧失控，对解析塔塔体，对系统运行安全，造成巨大损失。因此，要严格控制吸附单元各床层下料量、下料速度，避免下料量误差大，对整个烟气净化系统的稳定运行具有积极作用。保持系统高效和安全运行的前提是必须保证烟气与活性炭层的均匀接触，且活性炭从上向下流动过程中不能有滞料现象发生，同时为保持解析系统下料活性炭的均匀性，确保活性炭在塔内具备相同的下料速度，必须保证料流呈现整体流状态。基于此，工程上采用了长轴辊式给料机排料。针对吸附、解析系统中长轴辊式给料机排料速率，其活性炭质量流量Q可采用下式计算：Q＝60*π*B*h*n*D*ρ*η；式中，Q：辊式给料机排料流量，t/h；B：辊式给料机排料口宽度，m；h：辊式给料机开口高度，m；n：辊式给料机转速，r/min；D-辊式给料机辊式直径，m；ρ：活性炭堆积密度，t/m；η：辊式给料机排料效率，一般为0.7-0.9之间。上述公式中，每一个参数都是常数，因此，可根据上述常数估算出理论的待测量辊式给料机的最大预估总排料流量Q。但在实际运行工程中，初始装填的9*12mm的柱状活性炭在吸附-解析循环过程中，由于自身之间的摩擦或者活性炭与机械传动设备的摩擦，不可避免的造成颗粒粒径变小，尽管在解析之后有振动筛去除活性炭细颗粒系统，但依旧不可避免活性炭粒径减小的趋势，这样势必会降低活性炭之间的孔隙率，改变了活性炭的堆积密度，因此按照上述公式估算活性炭下料量就会出现大的误差，并且随着活性炭循环次数增加或者活性炭厂家的更换，误差会更加明显。同时辊式给料机效率随着吸附塔顶部料位计读数调整，当料位降低时，排料效率值取小，当料位升高时，排料效率值取大。由于堆积密度ρ与排料效率η之间的波动性，造成了实际下料量的波动，对系统的精准控制、脱硫脱硝效率造成了影响。实际运行中，要严格控制吸附单元各床层下料速度，若下料速度发生大的波动，或者不可抗拒因素成为固定床，系统极有可能出现升温的风险。
技术实现思路
针对现有技术中，活性炭吸附塔和活性炭解析塔中活性炭下料量误差大，造成了实际下料量的波动，进而对系统的精准控制、脱硫脱硝效率造成了影响，同时下料速度发生大的波动，或者不可抗拒因素成为固定床，系统极有可能出现升温的风险，导致安全事故的发生。本专利技术在不影响系统循环的基础上，能对采用上述结构的活性炭烟气净化装置的解析塔辊式给料机提供一种计算活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的方法及系统进行在线准确测量，然后从辊式给料机当前流速计算出辊式给料机的排料效率与密度变化值，从而可以准确计算吸附系统的大量辊式给料机下料流速，为活性炭系统的精准运行服务。本专利技术首先在解析塔正常运行状态下，检测活性炭输送至解析塔冷却段进料口处的活性炭的温度和冷却段出料口处活性炭的温度；检测输送至冷却段的冷却介质的温度和输出冷却段的冷却介质的温度，以及检测单位时间内流经冷却段内冷却介质的流量；然后再从热量平衡角度出发，对冷却段的活性炭的排料量进行精确计算，该方法克服了活性炭堆积密度ρ与排料效率η之间的波动性的影响，进而造成了实际下料量的波动大的问题。根据本专利技术提供的第一种实施方案，提出一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法。一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法，该方法包括以下步骤：1)将活性炭输送至活性炭解析塔的进料口，活性炭在活性炭解析塔内依次经过加热段、SRG段以及冷却段，进行活化和解析，然后从活性炭解析塔的排料口排出，获得新鲜活性炭。2)将新鲜活性炭输送至活性炭吸附塔用于吸附烟气中的污染物，吸附了污染物的活性炭从活性炭吸附塔排料口排出。3)将吸附了污染物的活性炭输送至活性炭解析塔进行活化和解析，如此循环。4)在活性炭解析塔的冷却段内，经过加热段加热的活性炭与冷却介质进行换热，活性炭被冷却介质冷却，活性炭温度降低，冷却介质温度升高。依据热量平衡原理，通过检测：冷却介质进入冷却段时的温度与排出冷却段时的温度、冷却介质流经冷却段的流量以及检测活性炭进入冷却段时的温度和活性炭排出冷却段时的温度，计算解析塔辊式给料机的排料量。作为优选，该方法还包括步骤：5)实时计算解析塔辊式给料机的排料量，根据实时计算获得的解析塔辊式给料机的排料量，计算该时段活性炭堆积密度与辊式给料机排料效率的乘积。再根据该时段活性炭堆积密度与辊式给料机排料效率的乘积，计算出活性炭吸附塔辊式给料机的排料量。作为优选，所述计算解析塔辊式给料机的排料量具体为：选择一种冷却介质用于冷却解析塔内的活性炭，检测进入冷却段时的冷却介质的温度，检测输出冷却段时的冷却介质的温度，检测单位时间内流经冷却段的冷却介质的流量，检测活性炭输入冷却段时的温度，检测活性炭排出冷却段时的温度。根据热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法，该方法包括以下步骤：/n1)将活性炭输送至活性炭解析塔(1)的进料口，活性炭在活性炭解析塔(1)内依次经过加热段(101)、SRG段(102)以及冷却段(103)，进行活化和解析，然后从活性炭解析塔(1)的排料口排出，获得新鲜活性炭；/n2)将新鲜活性炭输送至活性炭吸附塔(2)用于吸附烟气中的污染物，吸附了污染物的活性炭从活性炭吸附塔(2)排料口排出；/n3)将吸附了污染物的活性炭输送至活性炭解析塔(1)进行活化和解析，如此循环；/n4)在活性炭解析塔(1)的冷却段(103)内，经过加热段(101)加热的活性炭与冷却介质进行换热，活性炭被冷却介质冷却，活性炭温度降低，冷却介质温度升高；依据热量平衡原理，通过检测：冷却介质进入冷却段(103)时的温度与排出冷却段(103)时的温度、冷却介质流经冷却段(103)的流量以及检测活性炭进入冷却段(103)时的温度和活性炭排出冷却段(103)时的温度，计算解析塔(1)辊式给料机的排料量。/n

【技术特征摘要】
1.一种活性炭法烟气净化系统中辊式给料机排料量的计算方法，该方法包括以下步骤：
1)将活性炭输送至活性炭解析塔(1)的进料口，活性炭在活性炭解析塔(1)内依次经过加热段(101)、SRG段(102)以及冷却段(103)，进行活化和解析，然后从活性炭解析塔(1)的排料口排出，获得新鲜活性炭；
2)将新鲜活性炭输送至活性炭吸附塔(2)用于吸附烟气中的污染物，吸附了污染物的活性炭从活性炭吸附塔(2)排料口排出；
3)将吸附了污染物的活性炭输送至活性炭解析塔(1)进行活化和解析，如此循环；
4)在活性炭解析塔(1)的冷却段(103)内，经过加热段(101)加热的活性炭与冷却介质进行换热，活性炭被冷却介质冷却，活性炭温度降低，冷却介质温度升高；依据热量平衡原理，通过检测：冷却介质进入冷却段(103)时的温度与排出冷却段(103)时的温度、冷却介质流经冷却段(103)的流量以及检测活性炭进入冷却段(103)时的温度和活性炭排出冷却段(103)时的温度，计算解析塔(1)辊式给料机的排料量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法还包括步骤：5)实时计算解析塔(1)辊式给料机的排料量，根据实时计算获得的解析塔(1)辊式给料机的排料量，计算该时段活性炭堆积密度与辊式给料机排料效率的乘积；再根据该时段活性炭堆积密度与辊式给料机排料效率的乘积，计算出活性炭吸附塔(2)辊式给料机的排料量。


3.根据权利要求1或2所述的计算方法，其特征在于：所述计算解析塔(1)辊式给料机的排料量具体为：选择一种冷却介质用于冷却解析塔(1)内的活性炭，检测进入冷却段(103)时的冷却介质的温度，检测输出冷却段(103)时的冷却介质的温度，检测单位时间内流经冷却段(103)的冷却介质的流量，检测活性炭输入冷却段(103)时的温度，检测活性炭排出冷却段(103)时的温度；根据热量平衡原理计算解析塔(1)辊式给料机的排料量。


4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于：检测活性炭进入冷却段(103)时活性炭的温度为t1，℃；检测活性炭排出冷却段(103)时活性炭的温度为t2，℃；检测冷却介质进入冷却段(103)时冷却介质的温度为T1，℃；检测冷却介质排出冷却段(103)时的冷却介质的温度为T2，℃；检测单位时间内流经冷却段(103)的冷却介质的流量为q1，kg/h；计算单位时间内冷却段(103)的活性炭排料量为q解，kg/h；单位时间内冷却段(103)的活性炭排料量为q解等于单位时间内解析塔(1)辊式给料机的排料量；依据热量平衡原理：
q1cp1(T2-T1)＝q解cp2(t1-t2)......式I；
其中：cp1为冷却介质比热容，J/(kg℃)；cp2为活性炭比热容，J/(kg℃)；
根据式I可以得出，解析塔(1)辊式给料机的排料量q解为：
q解＝[q1cp1(T2-T1)]/[cp2(t1-t2)]......式II。


5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于：步骤5)具体为：
5a)根据实时计算获得的解析塔(1)辊式给料机的排料量q解，通过式III和式II计算该时段活性炭堆积密度ρ与辊式给料机排料效率η的乘积K；
q解＝60*π*B解*h解*n解*D解*ρ*η……式III；
得出：
ρ*η＝q解/(60*π*B解*h解*n解*D解)＝K；
其中：B解为解析塔(1)辊式给料机排料的宽度，m；h解为解析塔(1)辊式给料机开口的高度，m；n解为解析塔(1)辊式给料机的转速，r/min；D解为解析塔(1)辊式给料机的辊式直径，m；
5b)根据该时段活性炭堆积密度与辊式给料机排料效率的乘积K，根据式IV计算出活性炭吸附塔(2)辊式给料机的排料量q吸：
q吸＝60*π*B吸*h吸*n吸*D吸*K＝q解*B吸*h吸*n吸*D吸/(B解*h解*n解*D解)……式IV；
其中：B吸为活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料的宽度，m；h吸为活性炭吸附塔(2)辊式给料机开口的高度，m；n吸为活性炭吸附塔(2)辊式给料机的转速，r/min；D吸为活性炭吸附塔(2)辊式给料机的辊式直径，m。


6.根据权利要求5所述的计算方法，其特征在于：活性炭吸附塔(2)上设有x个活性炭吸附塔(2)辊式给料机，通过下式计算出每一个活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料量：
q吸1＝60*π*B吸1*h吸1*n吸1*D吸1*K＝q解*B吸1*h吸1*n吸1*D吸1/(B解*h解*n解*D解)，
q吸2＝60*π*B吸2*h吸2*n吸2*D吸2*K＝q解*B吸2*h吸2*n吸2*D吸2/(B解*h解*n解*D解)，
……
q吸x＝60*π*B吸x*h吸x*n吸x*D吸x*K＝q解*B吸x*h吸x*n吸x*D吸x/(B解*h解*n解*D解)；
其中：q吸1为第一个活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料量；q吸2为第二个活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料量；q吸x为第x个活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料量；B吸1为第一个活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料的宽度，m；h吸1为第一个活性炭吸附塔(2)辊式给料机开口的高度，m；n吸1为第一个活性炭吸附塔(2)辊式给料机的转速，r/min；D吸1为第一个活性炭吸附塔(2)辊式给料机的辊式直径，m；B吸2为第二个活性炭吸附塔(2)辊式给料机排料的宽度，m；h吸2为第二个活性炭吸附塔(2)辊式给料机开口的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，魏进超，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43