一种适用于危废焚烧急冷塔监测的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于危废焚烧急冷塔监测的系统及方法，包括：热工数据采集仪表、急冷塔断面温度测量模块、数据采集模块和智能监测系统服务器；热工数据采集仪表包括流量传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器；断面温度测量模块包括：断面温度传感器和温度取样装置，断面温度传感器包括红外探头和多点电偶探头，温度取样装置包括取样套筒、传动装置、气封单元和密封连接件；数据采集模块包括数据采集器、网络服务器、网关、数据传输线和交换机；智能监测系统服务器与数据采集模块连接；本方案具有抗干扰、监测精度高，可对急冷塔烟气工况实现实时监测和可视化展示，便于控制危废焚烧系统烟气中的二噁英排放的特点。烧系统烟气中的二噁英排放的特点。烧系统烟气中的二噁英排放的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于危废焚烧急冷塔监测的系统及方法


[0001]本专利技术涉及危废焚烧二次污染控制
，特别涉及一种适用于危废焚烧急冷塔监测的系统及方法。

技术介绍

[0002]二噁英是“三致”物质，即致癌、致畸、致突变，同时还具有生殖毒性、免疫毒性和内分泌毒性。短期暴露于过量二噁英环境会引起发育初期的胎儿死亡、流产、生长发育迟缓或畸形；人体免疫功能降低，同时抑制体液免疫和细胞免疫；干扰性激素的代谢，引起生殖系统功能障碍等严重危害。二噁英常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，其主要工业来源包含化工行业、冶金工业、金属生产、废弃物处理、造纸以及生产杀虫剂等产业。因此，二噁英工业排放控制早已成为工业关注焦点，受到各国政府及相关部门的重视，危废处置行业尤其如此，我国也相继出台了危废焚烧二噁英排放污染控制标准及规范。
[0003]目前危废焚烧系统通常采用以下三种手段控制二噁英的最终排放：(1)危险废物应完全焚烧，并严格控制燃烧室烟气的温度、停留时间和流动工况；(2)焚烧废物产生的高温烟气应采取急冷处理，使烟气温度在1.0s内降到200℃以下，减少烟气在200～500℃温区的滞留时间；(3)在中和反应器和袋式除尘器之间可喷入活性炭或多孔性吸附剂，也可在布袋除尘器后设置活性炭或多孔性吸附剂吸收塔。
[0004]以上三种二噁英控制措施中，前两种控制方式为源头控制方式，最后一种为燃烧后尾气控制方式。从经济性角度考虑，二噁英应以源头控制为主，后部尾气处理控制为辅，即应在焚烧系统前端最大限度的减少其生成量，尽量减少尾气活性炭吸附喷射量。GB 18484及HJ/T 176两则标准对相关设备中烟气停留时间及冷却时间做出了明确规定，要求烟气在二燃室中停留时间不得小于2s，在急冷装置内烟气需从1s内降低至200℃以下，实际运行经验表明这两种二噁英前端控制手段对二噁英生成有很好的抑制作用，因此，二燃室及急冷塔运行工况是否达标将在二噁英控制过程起到关键性作用。通过设置二燃室高温段进出口热电偶可以监测二燃室内烟气停留时间，但由于急冷塔内存在大梯度温度场且为气液固三相流态，烟气冷却时间难以监测，对急冷塔急冷时间的监测并无有效实际手段。目前危废焚烧过程存在缺少智能化监测平台，关键设备运行状态难于判断、缺乏先进有效的监测手段等问题，尤其缺少急冷塔这一核心设备三维烟气流场参数及急冷时间的监测技术。因此，有必要开发急冷装置温度及停留时间等自动监控系统及方法，以确保急冷塔急冷时间时刻达标及方便企业运行管理。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，专利技术人提供了一种适用于危废焚烧急冷塔监测的系统，包括：热工数据采集仪表、急冷塔断面温度测量模块、数据采集模块和智能监测系统服务器；
[0006]所述热工数据采集仪表包括流量传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器，分别设于急冷塔的进口和出口烟道处；
[0007]所述断面温度测量模块包括：断面温度传感器和温度取样装置，分别设于急冷塔沿高程方向，所述断面温度传感器包括红外探头和多点电偶探头，所述温度取样装置包括取样套筒、传动装置、气封单元和密封连接件；
[0008]所述数据采集模块包括数据采集器、网络服务器、网关、数据传输线和交换机，所述数据采集器分别与热工数据采集仪表、断面温度测量模块相连接；
[0009]所述智能监测系统服务器与数据采集模块连接，所述智能监测系统服务器用于将烟气的三维温度流场信息及烟气进出口总流量参数进行数据计算，转化获得塔内温度分布切片、三维温度分布及烟气急冷时间，并进行可视化展示。
[0010]作为本专利技术的一种优选方式，所述流量传感器包括速度测量模块和压差变送器；
[0011]所述速度测量模块包括全压取压管、静压取压管和反吹压缩空气管，所述全压取压管包括一根轴向干管和若干根横向支管，各横向支管两端开口设计，开口处设有角度为30
°‑
45
°
的切口，任意相邻两根横向支管两端所在位置形成的以进风管道横截面中心为圆心的两个圆构成的圆环面积相等，所述轴向干管垂直于烟气流动方向设置，轴向干管与各横向支管相连接且垂直平分，所述静压取压管呈L型设于全压取压管一侧，其顶端设有开口弯头，所述弯头的开口处平行且背向于烟气流动方向设置，所述反吹压缩空气管与全压取压管的轴向干管下端开口处垂直连接；
[0012]所述压差变送器与速度测量模块相连，用于将速度测量模块测定得到的烟气总压力与静压力之差值传输至数据采集模块。
[0013]作为本专利技术的一种优选方式，所述取样套筒的一端端部通过密封连接件与急冷塔的侧壁转动连接，所述取样套筒与急冷塔内部连通，所述传动装置的输出端与取样套筒侧壁连接，所述气封单元设于取样套筒的中部；
[0014]所述密封连接件包括软接头和连接法兰，所述软接头的一端与急冷塔侧壁固定连接，另一端与连接法兰固定连接，所述连接法兰与取样套筒侧壁固定连接；
[0015]所述传动装置包括旋转舵机、固定支架和转动连杆，所述旋转舵机通过固定支架与急冷塔侧壁固定连接，所述旋转舵机的输出端通过转动连杆与取样套筒侧壁连接；
[0016]所述气封单元包括除油稳压件、阀门和气封管道，所述气封管道一端设有除油稳压件，另一端与取样套筒连通，所述阀门设于除油稳压件与取样套筒之间；
[0017]所述断面温度传感器设于取样套筒远离急冷塔的一端端部，位于断面温度传感器外侧的金属壳体上设有排气口。
[0018]作为本专利技术的一种优选方式，所述红外探头设于急冷塔中上部高温湿态区域，并根据急冷塔烟气温度轴向分布将急冷塔高温湿态区域划分为上层大温度梯度区域和下层温度变化平缓区域，所述红外探头在大温度梯度区域分布相对密集设置，在温度变化平缓区域相对稀疏设置，使相邻两层红外探头测定断面温差保持一致，每层分别设置四个红外探头，沿急冷塔横截面中心对称分布设置；
[0019]所述多点电偶探头设于急冷塔下部低温干态区域，每层设置两个，相邻两层多点电偶探头等距分布。
[0020]作为本专利技术的一种优选方式，所述数据采集器与红外探头分别通过数据传输线连接交换机，所述交换机携带北斗定时器，使采集数据带有时间记号以实时获取等时间间隔的数据，再依次通过数据传输线与网络服务器、网关相连，并接入智能监测系统服务器。
[0021]为实现上述目的，专利技术人还提供了一种适用于危废焚烧急冷塔监测的方法，包括以下步骤：
[0022]S1，烟气从急冷塔入口进入急冷塔，并与急冷塔内低温喷淋水接触后，从塔出口流出；
[0023]S2，布置在急冷塔进出口烟道和急冷塔上的热工数据采集仪表和各断面温度测量模块获取塔内烟气的三维流场信息、烟气进出口总流量、压力和温湿度参数；
[0024]S3，急冷塔监测系统通过数据采集器及交换机，将步骤S2中获取的信息和参数传输至智能监测系统服务器内，并通过智能监测系统服务器的温度分布求解算法、烟气急冷小室模型算法计算初塔内温度分布切片、三维温度分布及烟气急冷时间；
[0025]S4，智能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于危废焚烧急冷塔监测的系统，其特征在于，包括：热工数据采集仪表、急冷塔断面温度测量模块、数据采集模块和智能监测系统服务器；所述热工数据采集仪表包括流量传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器，分别设于急冷塔的进口和出口烟道处；所述断面温度测量模块包括：断面温度传感器和温度取样装置，分别设于急冷塔沿高程方向，所述断面温度传感器包括红外探头和多点电偶探头，所述温度取样装置包括取样套筒、传动装置、气封单元和密封连接件；所述数据采集模块包括数据采集器、网络服务器、网关、数据传输线和交换机，所述数据采集器分别与热工数据采集仪表、断面温度测量模块相连接；所述智能监测系统服务器与数据采集模块连接，所述智能监测系统服务器用于将烟气的三维温度流场信息及烟气进出口总流量参数进行数据计算，转化获得塔内温度分布切片、三维温度分布及烟气急冷时间，并进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的适用于危废焚烧急冷塔监测的系统，其特征在于：所述流量传感器包括速度测量模块和压差变送器；所述速度测量模块包括全压取压管、静压取压管和反吹压缩空气管，所述全压取压管包括一根轴向干管和若干根横向支管，各横向支管两端开口设计，开口处设有角度为30
°‑
45
°
的切口，任意相邻两根横向支管两端所在位置形成的以进风管道横截面中心为圆心的两个圆构成的圆环面积相等，所述轴向干管垂直于烟气流动方向设置，轴向干管与各横向支管相连接且垂直平分，所述静压取压管呈L型设于全压取压管一侧，其顶端设有开口弯头，所述弯头的开口处平行且背向于烟气流动方向设置，所述反吹压缩空气管与全压取压管的轴向干管下端开口处垂直连接；所述压差变送器与速度测量模块相连，用于将速度测量模块测定得到的烟气总压力与静压力之差值传输至数据采集模块。3.根据权利要求1所述的适用于危废焚烧急冷塔监测的系统，其特征在于：所述取样套筒的一端端部通过密封连接件与急冷塔的侧壁转动连接，所述取样套筒与急冷塔内部连通，所述传动装置的输出端与取样套筒侧壁连接，所述气封单元设于取样套筒的中部；所述密封连接件包括软接头和连接法兰，所述软接头的一端与急冷塔侧壁固定连接，另一端与连接法兰固定连接，所述连接法兰与取样套筒侧壁固定连接；所述传动装置包括旋转舵机、固定支架和转动连杆，所述旋转舵机通过固定支架与急冷塔侧壁固定连接，所述旋转舵机的输出端通过转动连杆与取样套筒侧壁连接；所述气封单元包括除油稳压件、阀门和气封管道，所述气封管道一端设有除油稳压件，另一端与取样套筒连通，所述阀门设于除油稳压件与取样套筒之间；所述断面温度传感器设于取样套筒远离急冷塔的一端端部，位于断面温度传感器外侧的金属壳体上设有排气口。4.根据权利要求1至3任意一项所述的适用于危废焚烧急冷塔监测的系统，其特征在于：所述红外探头设于急冷塔中上部高温湿态区域，并根据急冷塔烟气温度轴向分布将急冷塔高温湿态区域划分为上层大温度梯度区域和下层温度变化平缓区域，所述红外探头在
大温度梯度区域分布相对密集设置，在温度变化平缓区域相对稀疏设置，使相邻两层红外探头测定断面温差保持一致，每层分别设置四个红外探头，沿急冷塔横截面中心对称分布设置；所述多点电偶探头设于急冷塔下部低温干态区域，每层设置两个，相邻两层多点电偶探头等距分布。5.根据权利要求1至3任意一项所述的适用于危废焚烧急冷塔监测的系统，其特征在于：所述数据采集器与红外探头分别通过数据传输线连接交换机，所述交换机携带北斗定时器，使采集数据带有时间记号以实时获取等时间间隔的数据，再依次通过数据传输线与网络服务器、网关相连，并接入智能监测系统服务器。6.一种适用于危废焚烧急冷塔监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，烟气从急冷塔入口进入急冷塔，并与急冷塔内低温喷淋水接触后，从塔出口流出；S2，布置在急冷塔进出口烟道和急冷塔上的热工数据采集仪表和各断面温度测量模块获取塔内烟气的三维流场信息、烟气进出口总流量、压力和温湿度参数；S3，急冷塔监测系统通过数据采集器及交换机，将步骤S2中获取的信息和参数传输至智能监测系统服务器内，并通过智能监测系统服务器的温度分布求解算法、烟气急冷小室模型算法计算初塔内温度分布切片、三维温度分布及烟气急冷时间；S4，智能监测系统服务器通过数据可视化算法对步骤S3中的计算结果进行数据可视化展示。7.根据权利要求6所述的适用于危废焚烧急冷塔监测的方法，其特征在于，步骤S2中，通过智能监测系统服务器的温度分布求解算法，获取烟气塔内温度分布切片以及三维温度分布包括以下步骤：通过相邻两层温度探头将急冷塔划分为若干个小室，编号为1，2，
……
N，每层红外探头通过温度取样装置的传动装置按照预设的角度持续旋转测定得到该截面上不同路径的线温度，并采用傅里叶函数法进行温度场重构，通过一维线温度转化得到二维截面温度进行二维温度场重构，并通过三维傅里叶展开进行三维温度重构，即将一维线温度转化为柱体温度，得到整个急冷塔内部温度分布数据。8.根据权利要求7所述的适用于危废焚烧急冷塔监测的方法，其特征在于，所述二维温度重构包括步骤：设每条测量路径上的温度值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马贵林，左武，吕宜廉，崔灵丰，刘浩，董光辉，涂勇，包健，
申请(专利权)人：江苏省环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：