水泥生產水足跡的計量與在線控制方法
2023-06-12 05:44:31
專利名稱：水泥生產水足跡的計量與在線控制方法
技術領域：
本發明屬於水泥生產的水資源管理領域，具體涉及水泥生產水足跡的計量與在線控制方法。
背景技術：
本發明公開了水泥生產水足跡的計量與在線控制系統，屬於水泥生產的水資源管理領域。「水足跡」是一個國家、一個地區或一個人，在一定時間內消費的所有產品和服務所需要的水資源數量。我國水環境面臨著水體汙染、水資源短缺和洪澇災害等多方面壓力。長期以來，我國經濟增長方式粗放，企業單純追求經濟效益，忽視環境效益和生態效益。工業發展中，水消耗量大、利用率低。不僅單位產值汙水排放量大，而且萬元產值用水量各行業間差距懸殊。水泥行業是我國重要的基礎工業之一，2010年我國規模以上水泥企業的總產量超過18.8億噸，佔同期世界·水泥產量的50%以上，產量連續二十餘年位居世界第一。隨著資源、環境問題的日益加劇，大力發展循環經濟，走可持續發展的道路在我國已經成為全社會的共識與未來發展的重要戰略目標。目前我國的大型水泥企業、集團已經逐漸走出了基於經驗的粗放型階段，正在向注重高效節能的集約型階段過渡，將進入全面發展資源循環型、環境友好型的生態型階段、實現發展模式的根本轉變。部分先進的水泥企業在快速發展中，著力轉變發展方式，持續強化研發環境友好型和資源循環型技術，逐步向環保都市型工業轉型。如今，在經濟、社會持續發展的大背景下，我國的大型水泥企業已經由監管部門強制實施環境保護措施而發展為將水泥工業發展定位在與自然環境協調共融的綠色產業。水泥生產中對水資源的合理開發和循環利用，也將逐步走上科學化管理軌道。水泥生產的水足跡是指，在水泥生產過程中全部工序所需要的水資源總量。如何對水泥生產中的各個工序的綜合水量、循環水量、新鮮水補充量、有效利用耗水量、排出水量、損失水量等精確計量，對水資源進行合理利用和提高循環使用率，並且通過計量結果實時調整用水量，對水泥生產水資源的使用進行科學化管理，是一個新的課題。目前，還沒有文獻及專利涉及這種水泥生產水足跡的計量與在線控制方法。
發明內容
本發明在保證水泥穩定生產的基礎上，對水泥生產中原材料的儲存和製備、生料粉磨、煤粉的製備和儲存、熟料煅燒、水泥粉磨和儲存、以及供電、供水、供風和供暖的動力系統等工序所用水量進行實施精確計量和監測，並且通過計量結果對水資源的使用進行記錄和分析，控制使用量，並且提高水資源的循環利用率，對水泥生產水資源的使用進行科學化管理和自動控制。本發明對水泥生產中的各個工序的綜合水量、循環水量、新鮮水補充量、有效利用耗水量、排出水量、損失水量進行精確計量，對水資源進行合理利用和提高循環使用率，並且通過計量結果實時調整用水量，對水泥生產水資源的使用進行科學化管理，據此有效地指導並推進水泥行業的綠色化進程，並向政府相關部門提供用水量的精確信息，為進入環境友好型社會提供有力支持，具有環保、節約資源、以及投資及運行成本低廉等優點。本發明在水泥廠原有設施和中控計算機上建立了水資源循環與使用的存儲記錄模塊，方便企業管理，幫助決策，設有自動提示功能，當出現用水量超過臨界值時，會自動報警。在不增加企業成本負擔和不幹擾水泥生產系統的正常運行的前提下，提高水資源利用綜合效率。水泥生產水足跡的計量與在線控制方法，其特徵在於，是在一個受控於中央控制計算機的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統中，依次按照以下步驟實現的:步驟(I)、構建一個受所述的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統，其中，除了中央控制計算機還包括:新鮮補充水流量計，安裝於水井處，測量新鮮補充水量Ws，單位為「m3/h」，下同，水泥生產設備冷卻用的循環水流量計，安裝在涼水池處，測量循環水量Wp其中，水泥廠生產用水所需的水是設備冷卻水，用於設備冷卻的水使用後溫度升高，有一部分水進入涼水池，經降溫後經中央水泵室泵入生產系統繼續循環使用，這部分水定義為循環水，認為始終在生產系統內循環不外排，並且與新鮮補充水一起由水泵泵入生產系統進行循環使用，排出水流量計，安裝在汙水池處，測量排出水量W。，其中，排出水不進入涼水池，作為廢水進入汙水池，經處理後排出水泥廠，有效利用水流量計，有多個分別安裝在水泥窯、煤磨、生料磨、水泥磨、增溼塔、餘熱發電取水處、動力系統取水處、綠化灌溉系統取水處，以及消防系統取水處，測量有效利用水量Wy其中，在水泥窯、煤磨、生料磨、水泥磨和增溼塔的有效利用水主要用於噴淋冷卻設備，在涼水池處安裝液體流量計，讀數顯示的即為循環水量，用Ws表示，
損失水量W1，至少管線損失和外漏的損失水，為計算值，水泥生產的水足跡是指，水泥生產中所需要的綜合用水量Wt，Wt =Ws + Wr,為新鮮補充水量Ws與循環水量W1 之和,其中:新鮮補充水量Ws為:排出水量W。、有效利用水量We與損失水量W1之和，Ws=W0 + We + W1,W1=Ws - (W0 + We),定義以下參數:nr=WyWt，稱為水資源循環率，n e=ffe/ffs,稱為水資源有效利用率，n!=W1Zffs,稱為水資源損失率；步驟(2 )、所述中央控制計算機依次按以下步驟實現水泥生產水足跡的在線控制:步驟(2.丨乂實時測量^^胃^胃^並計算^和…，步驟(2.2)、實時計算nr、ne和n1；步驟(2.3)、實時判斷:nr彡80%否，若:L 20% 否，若:η i彡20%時，則執行步驟(2.5)，若:η!> 20%,則執行步驟(2.4.1),步驟(2.4.1)、當 Il1 >20% 時，判斷同時 nr<95% 否，若:彡95%時，則執行步驟(2.5)，若:L < 95%時，則發出下降指令，改變水箱水位，啟動液位電動閥，防止水溢流，直到n! ( 20%為止，並執行步驟(2.5)；步驟(2.5 )、判斷η e彡50%否，若:η e 50%，則轉入下一個在線控制周期，直到設定的在線控制周期數終止。本發明的效果是:( I)在保證水泥穩定生產的基礎上，對水泥生產中原材料的儲存和製備、生料粉磨、煤粉的製備和儲存、熟料煅燒、水泥粉磨和儲存、以及供電、供水、供風和供暖的動力系統等工序所用水量進行實施精 確計量和監測，並且通過計量結果對水資源的使用進行記錄和分析，控制使用量，並且提高水資源的循環利用率，對水泥生產水資源的使用進行科學化管理和自動控制。(2)水泥生產水足跡的計量與在線控制系統，與中控計算機相連，對水泥生產中的各個工序的綜合水量、循環水量、新鮮水補充量、有效利用耗水量、排出水量、損失水量進行精確計量，對水資源進行合理利用和提高循環使用率，並且通過計量結果實時調整用水量，對水泥生產水資源的使用進行科學化管理，具有環保、節約資源等優點，有利於節省初期投資費用及運行成本。(3)本發明可以有效地指導並推進水泥行業的綠色化進程，並向政府相關部門提供用水量的精確信息，為進入環境友好型社會提供有力支持，在水泥廠原有設施和中控計算機上建立了水資源循環與使用的存儲記錄模塊，方便企業管理，幫助決策，設有自動提示功能，當出現用水量超過臨界值時，會自動報警，在不增加企業成本負擔和不幹擾水泥生產系統的正常運行的前提下，提高水資源利用綜合效率。
圖1為本發明的水泥生產過程排出水、循環水和新鮮補充水示意圖，圖2為本發明的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統的計算機流程框圖。
具體實施例方式下面根據說明書附圖的圖1和圖2，以及實施例對該發明進一步做出說明。如圖1和圖2所示，水泥生產水足跡的計量與在線控制方法，其特徵在於，是在一個受控於中央控制計算機的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統中，依次按照以下步驟實現的:
步驟(I)、構建一個受所述的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統，其中，除了中央控制計算機還包括:新鮮補充水流量計，安裝於水井處，測量新鮮補充水量Ws，單位為「m3/h」，下同，水泥生產設備冷卻用的循環水流量計，安裝在涼水池處，測量循環水量Wp其中，水泥廠生產用水所需的水是設備冷卻水，用於設備冷卻的水使用後溫度升高，其中一部分水進入涼水池，經降溫後經中央水泵室泵入生產系統繼續循環使用，這部分水定義為循環水，認為始終在生產系統內循環不外排，並且與新鮮補充水一起由水泵泵入生產系統進行循環使用，排出水 流量計，安裝在汙水池處，測量排出水量W。，其中，排出水不進入涼水池，作為廢水進入汙水池，經處理後排出水泥廠，有效利用水流量計，有多個分別安裝在水泥窯、煤磨、生料磨、水泥磨、增溼塔、餘熱發電取水處、動力系統取水處、綠化灌溉系統取水處，以及消防系統取水處，測量有效利用水量I，其中，在水泥窯、煤磨、生料磨、水泥磨和增溼塔的有效利用水主要用於噴淋冷卻設備，在涼水池處安裝液體流量計，讀數顯示的即為循環水量，用Ws表示，損失水量W1，至少管線損失和外漏的損失水，為計算值，水泥生產的水足跡是指，水泥生產中所需要的綜合用水量Wt，Wt =Ws + Wr,為新鮮補充水量Ws與循環水量W1 之和,其中:新鮮補充水量Ws為:排出水量W。、有效利用水量We與損失水量W1之和，Ws=W0 + We + W1,W1=Ws — (W。+ We)，定義以下參數:L=wywt，稱為水資源循環率，n e=ffe/ffs,稱為水資源有效利用率，n!=W1Zffs,稱為水資源損失率；步驟(2 )、所述中央控制計算機依次按以下步驟實現水泥生產水足跡的在線控制:步驟(2.1)、實時測量Ws、m，並計算Wt和W1,步驟(2.2)、實時計算nr、ne和n1；步驟(2.3)、實時判斷:nr彡80%否，若:Ilr 20% 否，若:η i彡20%時，則執行步驟(2.5)，若:η丄> 20%，則執行步驟(2.4.1),步驟(2.4.1)、當 Il1 >20% 時，判斷同時 nr<95% 否，
若:彡95%時，則執行步驟(2.5)，若:L < 95%時，則發出下降指令，改變水箱水位，啟動液位電動閥，防止水溢流，直到η! ( 20%為止，並執行步驟(2.5)；步驟(2.5 )、判斷η e彡50%否，若:η e 50%，則轉入下一個在線控制周期，直到設定的在線控制周期數終止。根據上述系統設定，現在進入第一個在線控制周期T，為方便各區域水資源管理，對水泥生產系統進行劃分，其中熟料車間包括水泥窯、煤磨、生料磨和增溼塔等設備，水泥製備車間主要包括水泥磨等設備。測量並計算出熟料車間的水足跡如下:循環水量Wr:88m3/h,新 鮮補充水量Ws:40m3/h。計算得到水泥生產中熟料車間所需要的綜合用水量Wt=Ws + Wr= 128m3/h,排出水量W。:10.7m3/h、有效利用水量We:20m3/h，計算得到損失水量W1=Ws — (W。+ We) =9.3m3/h,水資源循環率L=WyWt=68.75%，由於η, 80%,達標，水資源損失率η !=W1Zffs=0.40%,經判斷，η χ 50%,達標，則轉入下一周期，繼續監測。再對水泥製備車間進行測量，並計算出水泥製備車間的水足跡，如下:循環水量%:481.5m3/h,新鮮補充水量Ws:9.9m3/h。計算得到水泥生產中熟料車間所需要的綜合用水量Wt=Ws + 491.2m3/h,排出水量W。:6.7m3/h,有效利用水量We:0.lm3/h，計算得到損失水量W1=Ws — (W。+ We) =3.1m3A,水資源循環率η r=ffr/fft=98.02%,經判斷，經判斷，η r > 80%,達標，，水資源損失率Il1=W1ZiWs=Sl.31%，經判斷，雖然H1 > 20%，但這時L > 95%,由於循環水量較大，這些損失在合理的範圍內，達標，水資源有效利用率η e=ffe/ffs=79.60%,經判斷，η e > 50%,達標。繼續監測，並轉入下一個在線控制周期，直到設定的在線控制周期數終止。
權利要求
1.水泥生產水足跡的計量與在線控制方法，其特徵在於，是在一個受控於中央控制計算機的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統中，依次按照以下步驟實現的: 步驟(I)、構建一個受所述的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統，其中，除了中央控制計算機還包括: 新鮮補充水流量計，安裝於水井處，測量新鮮補充水量ws，單位為「m3/h」，下同， 水泥生產設備冷卻用的循環水流量計，安裝在涼水池處，測量循環水量I， 排出水流量計，安裝在汙水池處，測量排出水量W。， 有效利用水流量計有多個，分別安裝在水泥窯、煤磨、生料磨、水泥磨、增溼塔、餘熱發電取水處、動力系統取水處、綠化灌溉系統取水處，以及消防系統取水處，測量有效利用水量We, 損失水量W1,至少包括管線損失和外漏的損失水，為計算值， 水泥生產的水足跡是指，水泥生產中所需要的綜合用水量Wt，Wt=Ws + Wr,為新鮮補充水量Ws與循環水量W1 之和,其中: 新鮮補充水量Ws為:排出水量W。、有效利用水量We與損失水量W1之和，Ws=W0 + We + W1,W1=Ws — (W0 + We)， 定義以下參數: n r=wywt，稱為水資源循 環率， n e=we/ws,稱為水資源有效利用率， H1=W1ZiWs，稱為水資源損失率； 步驟(2)、所述中央控制計算機依次按以下步驟實現水泥生產水足跡的在線控制: 步驟(2.1 )、實時測量Ws、Wr、W。、We，並計算Wt和W1, 步驟(2.2)、實時計算L、1和II1, 步驟(2.3)、實時判斷:L < 80%否， 若:\ 80%，則執行步驟(2.4)， 步驟(2.4)、判斷Ii1 >20%否， 若:Jl1彡20%時，則執行步驟(2.5)， 若:Jl1 > 20%，則執行步驟(2.4.1), 步驟(2.4.1)、當Ii1 >20%時，判斷同時L 95%時，則執行步驟(2.5)， 若:L < 95%時，則發出下降指令，改變水箱水位，啟動液位電動閥，防止水溢流，直到 20%為止，並執行步驟(2.5)； 步驟(2.5)、判斷ne<50%否， 若:ne 50%，則轉入下一個在線控制周期，直到設定的在線控制周期數終止。
全文摘要
水泥生產水足跡的計量與在線控制方法屬於水泥生產的水資源管理領域，其特徵在於，是在一個受控於中控計算機的水泥生產水足跡的計量與在線控制系統中完成的，在中控計算機控制下，實時測量新鮮補充水量、循環水量、排出水量和有效利用水量，據此計算出綜合用水量和損失水量，以及水資源循環率、有效利用率和損失率，依次判斷水資源循環率是否達標、水資源損失率和水資源循環率是否同時滿足設定閾值，水資源有效利用率是否高於50%，並對應於不同階段採取故障消除措施，直到滿足設定的目標為止；本發明有利於在節約利用水資源條件下推進水泥行業綠色化進程，並且有利於節省初期投資費用及運行成本。
文檔編號G05B19/418GK103226350SQ201310140879
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者崔素萍, 李琛, 孟憲策, 王宏濤, 龔先政, 王志宏 申請人:北京工業大學