本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種基于氣體變速流動(dòng)的廢水干燥監(jiān)控方法和系統(tǒng)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的方法包括如下步驟：S1：將廢水霧化后送入干燥塔，向干燥塔中通入氣體對(duì)霧化后的廢水液滴進(jìn)行蒸發(fā)干燥，對(duì)干燥塔入口氣體溫度、沿程氣體溫度和出口氣體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；S2：通過(guò)公式獲取氣體停留時(shí)間t<subgt;h</subgt;：S3：根據(jù)氣體停留時(shí)間t<subgt;h</subgt;對(duì)廢水流量和氣體流量進(jìn)行調(diào)控，并使停留時(shí)間t<subgt;h</subgt;和干燥塔出口氣體溫度維持在預(yù)設(shè)范圍。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)充分考慮了廢水在恒速蒸發(fā)和降速蒸發(fā)階段的特征，根據(jù)不同蒸發(fā)階段中氣體流速與溫度的關(guān)系，建立了氣體流動(dòng)時(shí)間與流動(dòng)距離的逆函數(shù)動(dòng)力學(xué)模型，提升了干燥塔內(nèi)氣體停留時(shí)間計(jì)算的準(zhǔn)確性，保證了系統(tǒng)的處理效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及廢水處理，尤其是涉及一種基于氣體變速流動(dòng)的廢水干燥監(jiān)控方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、火電廠在發(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高鹽廢水(如化學(xué)再生廢水、濕法脫硫廢水等)，這類(lèi)廢水成分復(fù)雜，直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。近年來(lái)，隨著國(guó)家及地方政府對(duì)含鹽工業(yè)廢水排放管控的升級(jí)，火電廠高鹽廢水的零排放成為了電力行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。目前，旋轉(zhuǎn)霧化干燥技術(shù)是業(yè)內(nèi)主流的廢水零排放技術(shù)之一，該技術(shù)設(shè)置廢水干燥塔，采用高速旋轉(zhuǎn)的方式將廢水霧化為液滴后噴入干燥塔，并抽取火電廠高溫氣體(煙氣或空氣)進(jìn)入干燥塔頂部。在干燥塔內(nèi)，高溫氣體與廢水液滴充分換熱，實(shí)現(xiàn)廢水的快速干燥。
2、高溫氣體在干燥塔內(nèi)的停留時(shí)間決定了氣、液兩相流體換熱時(shí)間的長(zhǎng)短，也是影響廢水蒸發(fā)干燥效果的關(guān)鍵參數(shù)。在干燥塔運(yùn)行過(guò)程中，由于高溫氣體溫度等參數(shù)會(huì)隨著火電機(jī)組運(yùn)行而改變，故氣體停留時(shí)間和廢水干燥效果也會(huì)隨之改變。若不對(duì)氣體停留時(shí)間進(jìn)行合理的計(jì)算和調(diào)控，則會(huì)導(dǎo)致廢水干燥系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，容易發(fā)生干燥效果不良等問(wèn)題。現(xiàn)階段，對(duì)停留時(shí)間的計(jì)算較為粗放，一般只能通過(guò)干燥塔入口氣體溫度和出口氣體溫度的平均值計(jì)算氣體在塔內(nèi)的平均流速，再通過(guò)塔高計(jì)算停留時(shí)間。然而，由于氣體在干燥塔內(nèi)流動(dòng)時(shí)溫度會(huì)不斷降低，且其降幅不一，會(huì)導(dǎo)致其流速也發(fā)生相應(yīng)的改變。現(xiàn)有對(duì)停留時(shí)間的計(jì)算方法無(wú)法反應(yīng)流速隨溫度的變化規(guī)律，以平均溫度和平均流速的方法推算氣體停留時(shí)間，容易導(dǎo)致廢水干燥系統(tǒng)運(yùn)行控制的不合理，引起系統(tǒng)出力不足或干燥效果不良等后果，嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
3、鑒于此，特提出本專(zhuān)利技術(shù)。</p>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于氣體變速流動(dòng)的廢水干燥監(jiān)控方法和系統(tǒng)，根據(jù)不同蒸發(fā)階段中氣體流速與溫度的關(guān)系，建立了氣體流動(dòng)時(shí)間與流動(dòng)距離的逆函數(shù)動(dòng)力學(xué)模型，提升了干燥塔內(nèi)氣體停留時(shí)間計(jì)算的準(zhǔn)確性，保證了系統(tǒng)的處理效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。
2、本專(zhuān)利技術(shù)提供一種基于氣體變速流動(dòng)的廢水干燥監(jiān)控方法，包括如下步驟：
3、s1：將廢水霧化后送入干燥塔，向干燥塔中通入氣體對(duì)霧化后的廢水液滴進(jìn)行蒸發(fā)干燥，對(duì)干燥塔入口氣體溫度、沿程氣體溫度和出口氣體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
4、s2：通過(guò)如下公式獲取氣體停留時(shí)間th：
5、
6、其中：p為氣體壓強(qiáng)；s為干燥塔的橫截面積，可通過(guò)塔徑計(jì)算；n為摩爾流量，可通過(guò)氣體體積流量計(jì)算；r為氣體常數(shù)；a、b為模型參數(shù)；h為干燥塔中空?qǐng)A柱體的高度；
7、s3：根據(jù)氣體停留時(shí)間th對(duì)廢水流量和氣體流量進(jìn)行調(diào)控，并使停留時(shí)間th和干燥塔出口氣體溫度維持在預(yù)設(shè)范圍。
8、步驟s1中，干燥塔的上部為中空?qǐng)A柱體，其是廢水蒸發(fā)干燥的主要場(chǎng)所；干燥塔的底部為中空?qǐng)A錐體，其主要用于灰分沉積；如無(wú)特殊說(shuō)明，干燥塔主要指的是中空?qǐng)A柱體部分。在干燥塔的頂部設(shè)置旋轉(zhuǎn)霧化器，采用旋轉(zhuǎn)霧化器對(duì)廢水進(jìn)行霧化，旋轉(zhuǎn)霧化器的轉(zhuǎn)速為12000-18000r/min，霧化形成的廢水液滴的粒徑為10-60μm。
9、廢水液滴的蒸發(fā)干燥分為恒速蒸發(fā)和降速蒸發(fā)兩個(gè)階段。在恒速蒸發(fā)階段，液滴表面的水分吸收高溫氣體熱量快速蒸發(fā)，氣體溫度隨流動(dòng)急劇下降，液滴表面形成固體外殼(由廢水中的可溶性鹽和懸浮物構(gòu)成)，該階段主要在干燥塔上部進(jìn)行；在降速蒸發(fā)階段，固體外殼內(nèi)部的水分緩慢轉(zhuǎn)移至表面并蒸發(fā)，氣體溫度隨流動(dòng)緩慢下降，該階段一般在干燥塔下部進(jìn)行。
10、氣體在進(jìn)入干燥塔之后，其垂向流速按如下公式計(jì)算：
11、
12、其中：v為氣體垂向流速；v為氣體體積流量；n為摩爾流量；r為氣體常數(shù)；t為氣體開(kāi)氏溫度；p為氣體壓強(qiáng)；s為干燥塔橫截面積。
13、沿程氣體溫度指的是在干燥塔不同高度位置的氣體溫度，由相應(yīng)的測(cè)溫組件進(jìn)行監(jiān)測(cè)；具體地，沿程氣體溫度可以包括分別距離干燥塔頂部1/8位置、1/4位置、3/8位置、1/2位置、2/3位置、5/6位置的氣體溫度。在干燥塔上部的恒速蒸發(fā)階段，由于氣體溫度變化劇烈，故設(shè)置較多的測(cè)溫組件，有利于提高模型的擬合精度；在干燥塔偏下部的降速蒸發(fā)階段，由于氣體溫度變化緩慢，故設(shè)置較少的測(cè)溫組件。
14、由于氣體溫度在干燥塔上部急劇下降(恒速蒸發(fā)階段)，在干燥塔下部緩慢下降(降速蒸發(fā)階段)，故以逆函數(shù)模型擬合氣體溫度與垂直流動(dòng)距離之間的關(guān)系，曲線擬合式如下：
15、
16、其中：t為氣體溫度；l為氣體溫度監(jiān)測(cè)位置與干燥塔頂部的垂直距離；a、b為模型參數(shù)，基于溫度監(jiān)測(cè)值與曲線擬合求得，擬合方式為：以t為被解釋變量，以為解釋變量，采用最小二乘法計(jì)算模型參數(shù)a、b，擬合曲線的決定系數(shù)r2應(yīng)滿足：r2≥0.900。
17、氣體垂向流速為垂向流動(dòng)距離與時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)，即：
18、
19、因l＝0時(shí)，t＝0，可得：
20、
21、令l＝h，可得氣體停留時(shí)間th：
22、
23、其中：p為氣體壓強(qiáng)；s為干燥塔的橫截面積；n為摩爾流量；r為氣體常數(shù)；a、b為模型參數(shù)；h為干燥塔中空?qǐng)A柱體的高度。
24、根據(jù)廢水含固率x，按照如下方式確定氣體停留時(shí)間th的控制區(qū)間：
25、當(dāng)廢水含固率x為：x≤10％，控制30s≤th<35s；
26、當(dāng)廢水含固率x為：10％＜x≤20％，控制35s≤th<40s；
27、當(dāng)廢水含固率x為：20％＜x≤30％，控制40s≤th<45s；
28、當(dāng)廢水含固率x為：30％＜x≤40％，控制45s≤th≤50s。
29、按照如下方式對(duì)廢水流量和氣體流量進(jìn)行調(diào)控：
30、當(dāng)氣體停留時(shí)間th低于控制區(qū)間下限時(shí)，降低廢水流量和氣體流量直至氣體停留時(shí)間th處于控制區(qū)間內(nèi)且干燥塔出口氣體溫度維持在預(yù)設(shè)范圍；
31、當(dāng)氣體停留時(shí)間th高于控制區(qū)間上限時(shí)，提高廢水流量和氣體流量直至氣體停留時(shí)間th處于控制區(qū)間內(nèi)且干燥塔出口氣體溫度維持在預(yù)設(shè)范圍。
32、進(jìn)一步地，干燥塔出口氣體溫度的預(yù)設(shè)范圍為423k-453k。
33、本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種用于實(shí)施上述廢水干燥監(jiān)控方法的廢水干燥監(jiān)控系統(tǒng)，包括干燥塔和控制器，在干燥塔的頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)霧化器和氣體分布器，旋轉(zhuǎn)霧化器與廢水管道連接，在廢水管道上設(shè)有廢水調(diào)節(jié)閥，氣體分布器與入口氣道連接，在入口氣道上設(shè)有氣體調(diào)節(jié)閥、入口測(cè)溫計(jì)和流量計(jì)，在干燥塔的下部設(shè)有出口氣道，在出口氣道上設(shè)有出口測(cè)溫計(jì)，在干燥塔上設(shè)有測(cè)壓組件，在干燥塔的高度方向上間隔設(shè)有多個(gè)沿程測(cè)溫組件，控制器設(shè)有計(jì)算模塊，計(jì)算模塊能夠計(jì)算獲取氣體停留時(shí)間th，控制器根據(jù)氣體停留時(shí)間th對(duì)廢水調(diào)節(jié)閥和氣體調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制以調(diào)控廢水流量和氣體流量。
34、每個(gè)沿程測(cè)溫組件包括沿干燥塔周向間隔設(shè)置的多個(gè)沿程測(cè)溫部件，每個(gè)沿程測(cè)溫部件包括沿干燥塔徑向設(shè)置的至少一個(gè)沿程測(cè)溫計(jì)，計(jì)算模塊能夠計(jì)算每個(gè)沿程測(cè)溫組件中多個(gè)沿程測(cè)溫計(jì)監(jiān)測(cè)值本文檔來(lái)自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于氣體變速流動(dòng)的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，采用旋轉(zhuǎn)霧化器對(duì)廢水進(jìn)行霧化，霧化形成的廢水液滴的粒徑為10-60μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，沿程氣體溫度包括分別距離干燥塔頂部1/8位置、1/4位置、3/8位置、1/2位置、2/3位置、5/6位置的氣體溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，基于干燥塔入口氣體溫度、沿程氣體溫度和出口氣體溫度的監(jiān)測(cè)值和如下曲線擬合式獲取模型參數(shù)a、b：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，根據(jù)廢水含固率x，按照如下方式確定氣體停留時(shí)間th的控制區(qū)間：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，按照如下方式對(duì)廢水流量和氣體流量進(jìn)行調(diào)控：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，干燥塔出口氣體溫度的預(yù)設(shè)范圍為423K-453K。
8.一種用于實(shí)施權(quán)利要求1-7任一所述的廢水干燥監(jiān)控方法的廢水干燥監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括干燥塔和控制器，在干燥塔的頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)霧化器和氣體分布器，旋轉(zhuǎn)霧化器與廢水管道連接，在廢水管道上設(shè)有廢水調(diào)節(jié)閥，氣體分布器與入口氣道連接，在入口氣道上設(shè)有氣體調(diào)節(jié)閥、入口測(cè)溫計(jì)和流量計(jì)，在干燥塔的下部設(shè)有出口氣道，在出口氣道上設(shè)有出口測(cè)溫計(jì)，在干燥塔上設(shè)有測(cè)壓組件，在干燥塔的高度方向上間隔設(shè)有多個(gè)沿程測(cè)溫組件，控制器設(shè)有計(jì)算模塊，計(jì)算模塊能夠計(jì)算獲取氣體停留時(shí)間th，控制器根據(jù)氣體停留時(shí)間th對(duì)廢水調(diào)節(jié)閥和氣體調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制以調(diào)控廢水流量和氣體流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水干燥監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)沿程測(cè)溫組件包括沿干燥塔圓周向間隔設(shè)置的多個(gè)沿程測(cè)溫部件，每個(gè)沿程測(cè)溫部件包括沿干燥塔徑向設(shè)置的至少一個(gè)沿程測(cè)溫計(jì)，計(jì)算模塊能夠計(jì)算每個(gè)沿程測(cè)溫組件中多個(gè)沿程測(cè)溫計(jì)監(jiān)測(cè)值的均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水干燥監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)壓組件包括沿干燥塔周向間隔設(shè)置的多個(gè)測(cè)壓計(jì)，計(jì)算模塊能夠計(jì)算多個(gè)測(cè)壓計(jì)監(jiān)測(cè)值的均值。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于氣體變速流動(dòng)的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，采用旋轉(zhuǎn)霧化器對(duì)廢水進(jìn)行霧化，霧化形成的廢水液滴的粒徑為10-60μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，沿程氣體溫度包括分別距離干燥塔頂部1/8位置、1/4位置、3/8位置、1/2位置、2/3位置、5/6位置的氣體溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，基于干燥塔入口氣體溫度、沿程氣體溫度和出口氣體溫度的監(jiān)測(cè)值和如下曲線擬合式獲取模型參數(shù)a、b：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，根據(jù)廢水含固率x，按照如下方式確定氣體停留時(shí)間th的控制區(qū)間：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，按照如下方式對(duì)廢水流量和氣體流量進(jìn)行調(diào)控：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水干燥監(jiān)控方法，其特征在于，干燥塔出口氣體溫度的預(yù)設(shè)范圍為423k-453k。
8.一種用于...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李飛，朱利明，陳慧艷，孟悅?cè)?/a>，白玉勇，文鈺，張笑，黃玉靖，張?zhí)稆i，曹書(shū)濤，王嘉亮，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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