本發明專利技術提供了一種基于氣體變速流動的廢水干燥監控方法和系統。本發明專利技術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霧化后的廢水液滴進行蒸發干燥，對干燥塔入口氣體溫度、沿程氣體溫度和出口氣體溫度進行實時監測；S2：通過公式獲取氣體停留時間t<subgt;h</subgt;：S3：根據氣體停留時間t<subgt;h</subgt;對廢水流量和氣體流量進行調控，并使停留時間t<subgt;h</subgt;和干燥塔出口氣體溫度維持在預設范圍。本發明專利技術充分考慮了廢水在恒速蒸發和降速蒸發階段的特征，根據不同蒸發階段中氣體流速與溫度的關系，建立了氣體流動時間與流動距離的逆函數動力學模型，提升了干燥塔內氣體停留時間計算的準確性，保證了系統的處理效果和運行穩定性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及廢水處理，尤其是涉及一種基于氣體變速流動的廢水干燥監控方法和系統。
技術介紹
1、火電廠在發電過程中會產生大量高鹽廢水(如化學再生廢水、濕法脫硫廢水等)，這類廢水成分復雜，直接排放會對環境造成嚴重污染。近年來，隨著國家及地方政府對含鹽工業廢水排放管控的升級，火電廠高鹽廢水的零排放成為了電力行業關注的熱點。目前，旋轉霧化干燥技術是業內主流的廢水零排放技術之一，該技術設置廢水干燥塔，采用高速旋轉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)進入干燥塔頂部。在干燥塔內，高溫氣體與廢水液滴充分換熱，實現廢水的快速干燥。
2、高溫氣體在干燥塔內的停留時間決定了氣、液兩相流體換熱時間的長短，也是影響廢水蒸發干燥效果的關鍵參數。在干燥塔運行過程中，由于高溫氣體溫度等參數會隨著火電機組運行而改變，故氣體停留時間和廢水干燥效果也會隨之改變。若不對氣體停留時間進行合理的計算和調控，則會導致廢水干燥系統運行不穩定，容易發生干燥效果不良等問題。現階段，對停留時間的計算較為粗放，一般只能通過干燥塔入口氣體溫度和出口氣體溫度的平均值計算氣體在塔內的平均流速，再通過塔高計算停留時間。然而，由于氣體在干燥塔內流動時溫度會不斷降低，且其降幅不一，會導致其流速也發生相應的改變。現有對停留時間的計算方法無法反應流速隨溫度的變化規律，以平均溫度和平均流速的方法推算氣體停留時間，容易導致廢水干燥系統運行控制的不合理，引起系統出力不足或干燥效果不良等后果，嚴重影響系統穩定運行。
3、鑒于此，特提出本專利技術。</p>
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于氣體變速流動的廢水干燥監控方法和系統，根據不同蒸發階段中氣體流速與溫度的關系，建立了氣體流動時間與流動距離的逆函數動力學模型，提升了干燥塔內氣體停留時間計算的準確性，保證了系統的處理效果和運行穩定性。
2、本專利技術提供一種基于氣體變速流動的廢水干燥監控方法，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霧化后的廢水液滴進行蒸發干燥，對干燥塔入口氣體溫度、沿程氣體溫度和出口氣體溫度進行實時監測；
4、s2：通過如下公式獲取氣體停留時間th：
5、
6、其中：p為氣體壓強；s為干燥塔的橫截面積，可通過塔徑計算；n為摩爾流量，可通過氣體體積流量計算；r為氣體常數；a、b為模型參數；h為干燥塔中空圓柱體的高度；
7、s3：根據氣體停留時間th對廢水流量和氣體流量進行調控，并使停留時間th和干燥塔出口氣體溫度維持在預設范圍。
8、步驟s1中，干燥塔的上部為中空圓柱體，其是廢水蒸發干燥的主要場所；干燥塔的底部為中空圓錐體，其主要用于灰分沉積；如無特殊說明，干燥塔主要指的是中空圓柱體部分。在干燥塔的頂部設置旋轉霧化器，采用旋轉霧化器對廢水進行霧化，旋轉霧化器的轉速為12000-18000r/min，霧化形成的廢水液滴的粒徑為10-60μm。
9、廢水液滴的蒸發干燥分為恒速蒸發和降速蒸發兩個階段。在恒速蒸發階段，液滴表面的水分吸收高溫氣體熱量快速蒸發，氣體溫度隨流動急劇下降，液滴表面形成固體外殼(由廢水中的可溶性鹽和懸浮物構成)，該階段主要在干燥塔上部進行；在降速蒸發階段，固體外殼內部的水分緩慢轉移至表面并蒸發，氣體溫度隨流動緩慢下降，該階段一般在干燥塔下部進行。
10、氣體在進入干燥塔之后，其垂向流速按如下公式計算：
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；t為氣體開氏溫度；p為氣體壓強；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，由相應的測溫組件進行監測；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階段，由于氣體溫度變化劇烈，故設置較多的測溫組件，有利于提高模型的擬合精度；在干燥塔偏下部的降速蒸發階段，由于氣體溫度變化緩慢，故設置較少的測溫組件。
14、由于氣體溫度在干燥塔上部急劇下降(恒速蒸發階段)，在干燥塔下部緩慢下降(降速蒸發階段)，故以逆函數模型擬合氣體溫度與垂直流動距離之間的關系，曲線擬合式如下：
15、
16、其中：t為氣體溫度；l為氣體溫度監測位置與干燥塔頂部的垂直距離；a、b為模型參數，基于溫度監測值與曲線擬合求得，擬合方式為：以t為被解釋變量，以為解釋變量，采用最小二乘法計算模型參數a、b，擬合曲線的決定系數r2應滿足：r2≥0.900。
17、氣體垂向流速為垂向流動距離與時間t的導數，即：
18、
19、因l＝0時，t＝0，可得：
20、
21、令l＝h，可得氣體停留時間th：
22、
23、其中：p為氣體壓強；s為干燥塔的橫截面積；n為摩爾流量；r為氣體常數；a、b為模型參數；h為干燥塔中空圓柱體的高度。
24、根據廢水含固率x，按照如下方式確定氣體停留時間th的控制區間：
25、當廢水含固率x為：x≤10％，控制30s≤th<35s；
26、當廢水含固率x為：10％＜x≤20％，控制35s≤th<40s；
27、當廢水含固率x為：20％＜x≤30％，控制40s≤th<45s；
28、當廢水含固率x為：30％＜x≤40％，控制45s≤th≤50s。
29、按照如下方式對廢水流量和氣體流量進行調控：
30、當氣體停留時間th低于控制區間下限時，降低廢水流量和氣體流量直至氣體停留時間th處于控制區間內且干燥塔出口氣體溫度維持在預設范圍；
31、當氣體停留時間th高于控制區間上限時，提高廢水流量和氣體流量直至氣體停留時間th處于控制區間內且干燥塔出口氣體溫度維持在預設范圍。
32、進一步地，干燥塔出口氣體溫度的預設范圍為423k-453k。
33、本專利技術還提供一種用于實施上述廢水干燥監控方法的廢水干燥監控系統，包括干燥塔和控制器，在干燥塔的頂部設有旋轉霧化器和氣體分布器，旋轉霧化器與廢水管道連接，在廢水管道上設有廢水調節閥，氣體分布器與入口氣道連接，在入口氣道上設有氣體調節閥、入口測溫計和流量計，在干燥塔的下部設有出口氣道，在出口氣道上設有出口測溫計，在干燥塔上設有測壓組件，在干燥塔的高度方向上間隔設有多個沿程測溫組件，控制器設有計算模塊，計算模塊能夠計算獲取氣體停留時間th，控制器根據氣體停留時間th對廢水調節閥和氣體調節閥進行控制以調控廢水流量和氣體流量。
34、每個沿程測溫組件包括沿干燥塔周向間隔設置的多個沿程測溫部件，每個沿程測溫部件包括沿干燥塔徑向設置的至少一個沿程測溫計，計算模塊能夠計算每個沿程測溫組件中多個沿程測溫計監測值本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種基于氣體變速流動的廢水干燥監控方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，采用旋轉霧化器對廢水進行霧化，霧化形成的廢水液滴的粒徑為10-60μm。
3.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，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.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，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測值和如下曲線擬合式獲取模型參數a、b：
5.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，根據廢水含固率x，按照如下方式確定氣體停留時間th的控制區間：
6.根據權利要求5所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，按照如下方式對廢水流量和氣體流量進行調控：
7.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，干燥塔出口氣體溫度的預設范圍為423K-453K。
8.一種用于實施權利要求1-7任一所述的廢水干燥監控方法的廢水干燥監控系統，其特征在于，包括干燥塔和控制器，在干燥塔的頂部設有旋轉霧化器和氣體分布器，旋轉霧化器與廢水管道連接，在廢水管道上設有廢水調節閥，氣體分布器與入口氣道連接，在入口氣道上設有氣體調節閥、入口測溫計和流量計，在干燥塔的下部設有出口氣道，在出口氣道上設有出口測溫計，在干燥塔上設有測壓組件，在干燥塔的高度方向上間隔設有多個沿程測溫組件，控制器設有計算模塊，計算模塊能夠計算獲取氣體停留時間th，控制器根據氣體停留時間th對廢水調節閥和氣體調節閥進行控制以調控廢水流量和氣體流量。
9.根據權利要求8所述的廢水干燥監控系統，其特征在于，每個沿程測溫組件包括沿干燥塔圓周向間隔設置的多個沿程測溫部件，每個沿程測溫部件包括沿干燥塔徑向設置的至少一個沿程測溫計，計算模塊能夠計算每個沿程測溫組件中多個沿程測溫計監測值的均值。
10.根據權利要求8所述的廢水干燥監控系統，其特征在于，測壓組件包括沿干燥塔周向間隔設置的多個測壓計，計算模塊能夠計算多個測壓計監測值的均值。
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【技術特征摘要】
1.一種基于氣體變速流動的廢水干燥監控方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，采用旋轉霧化器對廢水進行霧化，霧化形成的廢水液滴的粒徑為10-60μm。
3.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，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.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，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測值和如下曲線擬合式獲取模型參數a、b：
5.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，根據廢水含固率x，按照如下方式確定氣體停留時間th的控制區間：
6.根據權利要求5所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，按照如下方式對廢水流量和氣體流量進行調控：
7.根據權利要求1所述的廢水干燥監控方法，其特征在于，干燥塔出口氣體溫度的預設范圍為423k-453k。
8.一種用于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李飛，朱利明，陳慧艷，孟悅然，白玉勇，文鈺，張笑，黃玉靖，張田鵬，曹書濤，王嘉亮，
申請(專利權)人：大唐環境產業集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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