CN104501876A - 动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实时、准确监测钛白生产熟料显热回收系统的漏风情况的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法；该方法包括以下步骤：1)按照预定的时间间隔监测冷却设备入口、冷却设备出口以及转窑入口的空气温度、风量、压力的实际值；2)计算前后两次测量周期测量得到的压力值和温度之间的测量误差，测量误差在允许的范围内时，对前后两次测量周期的到的数据进行漏风量的测算；将测算得到的漏风量与测量合理偏差值进行比较，得到最终的漏风量。通过上述方法，提高了钛白生产熟料显热回收系统漏风情况监测的实时性和准确性，能够根据漏风量启动实时报警，避免漏风；提高钛白熟料显热回收率。

Description

动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法

技术领域

本发明涉钛白粉生产技术领域，特别是涉及一种动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法。

背景技术

公知的：钛白生产行业生产熟料钛白粉显热回收一般是通过单筒或多筒冷却系统进行回收，熟料冷却系统包括鼓风机、冷却转筒、输送管道。在整个钛白生产过程中，熟料带走的热占据供热负荷的30～40％，而对熟料的显热回收并循环供给燃烧系统是钛白生产行业的一贯做法，同时熟料显热回收率和回收温度是衡量一个企业是否节能的标志，回收情况也是和产品制造成本息息相关。而影响回收率和回收温度的最大因素则是熟料显热回收系统漏风的监控和治理。

目前针对钛白生产熟料显热回收系统的漏风治理一般是通过现场工人定期巡查的方式进行监控，不可避免存在监控不及时和由于监控不及时导致的漏风不能得到有效治理，从而使得漏风严重，漏风带走大量熟料的显热，降低显热的回收率。因此给企业造成巨大的能源浪费和财产损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，该方法能够实时监测显热回收系统的漏风情况，提高监测精度，提高显热回收率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，包括以下步骤：

1)在钛白粉熟料生产过程中，每间隔预定时间间隔t进行以下检测：检测冷却设备入口的实际风量值、实际温度以及实际压力值；检测冷却设备出口的实际风量值、实际温度以及实际压力值；检测煅烧回转窑入口的实际风量值、实际温度以及实际压力值；得到：

冷却设备入口第1次检测的实际风量值V₁₁至第n次检测的实际风量值V_1n，冷却设备入口11第1次检测的实际温度T₁₁至第n次检测的实际温度T_1n；冷却设备入口第1次检测的实际压力值P₁₁至第n次检测的实际压力值P_1n；

冷却设备出口第1次检测的实际风量值V₂₁至第n次检测的实际风量值V_2n；冷却设备出口12第1次检测的实际温度T₂₁至第n次检测的实际温度T_2n；冷却设备出口第1次检测的实际压力值P₂₁至第n次检测的实际压力值P_2n；

煅烧回转窑入口第1次检测的实际风量值V₃₁至第n次检测的实际风量值V_3n；煅烧回转窑入口第1次检测的实际温度T₃₁至第n次检测的实际温度T_3n；煅烧回转窑入口第1次检测的实际压力值P₃₁至第n次检测的实际压力值P_3n；所述n为大于1的正整数；其中1≤t≤10min；

2)从步骤1)中第二次检测开始，计算每次检测得到的冷却设备入口的实际压力值与前一次检测得到的实际压力值之间的偏差δ，δ＝P_1(n+1)-P_1n；

其中，P_1n是指冷却设备入口第n次测量得到的实际压力值；P_1(n+1)是指测量得到P_1n后经过时间间隔t第n+1次测量得到的冷却设备入口的实际压力值；

计算在冷却设备入口、冷却设备出口、煅烧回转窑入口前后两次检测到的实际温度值的变化量η；η＝|T_i(n+1)-T_in/T_in，其中i＝1、2、3；

i＝1，T_1n是指在冷却设备入口第n次测量得到的实际温度，T_1(n+1)是指在测量得到T_2n后间隔时间间隔t进行测量得到的实际温度；i＝2是指在冷却设备出口出进行测量，i＝3是指在煅烧回转窑入口进行测量；

将偏差值∣δ∣与a进行比较：

当δ在范围(-a，a)内，且η小于1％时；对漏风量ΔV的进行测算；所述a是指压力可控偏差，-25＜a＜25Pa；

所述漏风量ΔV按以下公式测算:

ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n；

其中，ΔV1n为第n次检测时冷却设备漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量，单位m³；

将∣ΔV1n∣、∣ΔV2n∣分别与b进行比较，

当ΔV1n在(-b，b)的范围内，则冷却设备1漏风量为0；

当ΔV1n不在(-b，b)的范围内，则冷风设备漏风量为ΔV1n；

当ΔV2n在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量为0；

当ΔV2n不在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量为ΔV2n；

其中b为鼓风机鼓入风量与冷却设备出口风量及煅烧回转窑入口风量之间的合理偏差值；-3＜b＜3m³。

进一步的，步骤1)中在冷却设备出口安装空气流量计、热电偶、压力计；在冷却设备入口安装空气流量计、热电偶、压力计；在煅烧回转窑入口安装空气流量计、热电偶、压力计；通过空气流量计对风量进行检测，通过热电偶对温度进行检测，通过压力计对压力进行检测。

具体的，所述漏风量测算公式通过以下方式获得：

计算所使用的克拉伯龙方程原型：

PV＝nRT；

P—气体压强，单位Pa；V—气体体积，单位m³；N—物质的量，单位mol；T—绝对温度，单位K；R—普适气体常数8.314，单位Pa·m³/mol·K；

在单位时间内，进出冷却设备的空气的物质的量是相等的，且在相同温度T下进行检测，则方程的等价变形为：

V_1nP_1n＝nRT，P_2n×(V_2n+ΔV1n)＝nRT，P_3n×(V_3n+ΔV2n)＝nRT；

V_1nP_1n＝P_2n×(V_2n+ΔV1n)，V_1nP_1n＝P_3n×(V_3n+ΔV2n)；

其中，P为气体压强，单位Pa；V_in为实际风量值，单位m³；n为物质的量，单位mol；T为绝对温度，单位K；R为普适气体常数8.314，单位(Pa·m³)/(mol·K)；ΔV1n为第n次检测时冷却设备漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量，单位m³；

冷却设备1漏风量：ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；

冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量：ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n。

进一步的，步骤2)通过可编程逻辑控制器进行控制；在可编程逻辑控制器上设置一个用于存储数据的存储单元；在可编程逻辑控制器上设置一个用于比较∣δ∣与压力可控偏差a的比较器；

可编程逻辑控制器每间隔时间t采集一次冷却设备入口11、冷却设备出口12以及煅烧回转窑入口31检测得到的数据；

将可编程逻辑控制器第一次采集得到的V₁₁、P₁₁、T₁₁、V₂₁、P₂₁、T₂₁、V₃₁、T₃₁以及P₃₁存储在可编程逻辑控制器的存储单元；

可编程逻辑控制器对第二次采集得到的数据均按照以下步骤进行处理：

根据采集到的数据以及存储在存储单元内的数据通过比较器对∣δ∣与压力可控偏差a进行比较；同时通过可编程逻辑控制器对温度值的变化量η进行计算；根据比较结果和计算结果，测算冷却设备1漏风量ΔV1n以及冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量ΔV2n，测算完成后；将该次采集得到的数据存储在存储单元内覆盖前一次采集得到的数据；

可编程逻辑控制器从第二次采集得到的数据开始对每次采集得到的数据均按照第二次采集得到的数据的处理方式进行处理。

优选的，其中t＝3min。

进一步的，在可编程逻辑控制器上设置一个用于显示漏风量的HMI界面。

本发明的有益效果是：本发明提供的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法能够对生产钛白熟料过程中冷却设备漏风量以及冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量进行实时精确的监测，从而实现对钛白熟料显热回收系统漏风情况进行监控并提示；以及能在第一时间发现显热回收系统漏风，并第一时间采取治理措施，实现钛白熟料显热的最大回收。提高了监测漏风量的精度，有利于控制漏风量；从而保证钛白熟料显热的回收率；节能减排。

附图说明

图1为本发明实施例中冷却系统的结构示意图；

图中标示：1-冷却设备1，11-冷却设备1入口，12-冷却设备1出口，2-热风管道，3-煅烧回转窑，31-煅烧回转窑入口，4-空气流量计，5-热电偶，6-压力计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，包括以下步骤：

1)在钛白粉熟料生产过程中，每间隔预定时间间隔t进行以下检测：

检测冷却设备入口11的实际风量值、实际温度以及实际压力值；检测冷却设备出口12的实际风量值、实际温度以及实际压力值；检测煅烧回转窑入口31的实际风量值、实际温度以及实际压力值；得到：

冷却设备入口11第1次检测的实际风量值V₁₁至第n次检测的实际风量值V_1n，冷却设备入口11第1次检测的实际温度T₁₁至第n次检测的实际温度T_1n；冷却设备入口11第1次检测的实际压力值P₁₁至第n次检测的实际压力值P_1n；

冷却设备出口12第1次检测的实际风量值V₂₁至第n次检测的实际风量值V_2n；冷却设备出口12第1次检测的实际温度T₂₁至第n次检测的实际温度T_2n；冷却设备出口12第1次检测的实际压力值P₂₁至第n次检测的实际压力值P_2n；

煅烧回转窑入口31第1次检测的实际风量值V₃₁至第n次检测的实际风量值V_3n；煅烧回转窑入口31第1次检测的实际温度T₃₁至第n次检测的实际温度T_3n；煅烧回转窑入口31第1次检测的实际压力值P₃₁至第n次检测的实际压力值P_3n；所述n为大于1的正整数；其中1≤t≤10min；

2)从步骤1)中第二次检测开始，计算每次检测得到的冷却设备入口11的实际压力值与前一次检测得到的实际压力值之间的偏差δ，δ＝P_1(n+1)-P_1n；

其中，P_1n是指冷却设备入口11第n次测量得到的实际压力值；P_1(n+1)是指测量得到P_1n后经过时间间隔t第n+1次测量得到的冷却设备入口11实际压力值；将偏差值∣δ∣与a进行比较：

当δ在范围(-a，a)内时；对漏风量ΔV的进行测算；所述a是指压力可控偏差，2＜a＜5Pa；

所述漏风量ΔV按以下公式测算:

ΔV1n＝(P_1n×V_1n/)p_2n-V_2n；ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n；

其中，ΔV1n为第n次检测时冷却设备1漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量，单位m³；

将∣ΔV1n∣、∣ΔV2n∣分别与b进行比较，

当ΔV1n在(-b，b)的范围内，则冷却设备1漏风量为0；

当ΔV1n不在(-b，b)的范围内，则冷风设备漏风量为ΔV1n；

当ΔV2n在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量为0；

当ΔV2n不在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量为ΔV2n；

其中b为鼓风机鼓入风量与冷却设备出口12风量及煅烧回转窑入口31风量之间的合理偏差值；-3＜b＜3m³。

在步骤1)中按照预定的时间间隔t对冷却设备入口11、冷却设备出口12乙级煅烧回转窑入口31的实际风量值、实际压力值、实际风量值分别进行了实时监测；得到V_1n、P_1n、T_1n、V_2n、P_2n、T_2n、V_3n、T_3n、P_3n；通过间隔预定时间间隔t进行监测，(1≤t≤10min)，从而提高了监测的时效性，实现动态监测。

在步骤2)中首计算每次检测得到的冷却设备入口11的实际风量值与前一次检测得到的实际压力值之间的偏差δ，δ＝P_1(n+1)-P_1n；

其中P_1n是指冷却设备入口11第n次测量得到的实际压力值；P_1(n+1)是指测量得到P_1n后经过时间间隔t第n+1次测量得到的冷却设备入口11实际风量值；

计算在冷却设备入口、冷却设备出口、煅烧回转窑入口前后两次检测到的实际温度值的变化量η；η＝|T_i(n+1)-T_in/T_in，其中i＝1、2、3；

i＝1，T_1n是指在冷却设备入口第n次测量得到的实际温度，T_1(n+1)是指在测量得到T_2n后间隔时间间隔t进行测量得到的实际温度；i＝2是指在冷却设备出口出进行测量，i＝3是指在煅烧回转窑入口进行测量。

具体的：冷却设备入口出的温度值变化量为η₁，η₁＝|T_1(n+1)-T_1n/T_1n；

冷却设备出口的温度值变化量为η₂，η₂＝|T_1(n+1)-T_1n/T_1n；

煅烧回转窑入口的温度值变化量为η₃，η₃＝|T_1(n+1)-T_1n/T_1n；

比较P_1(n+1)和P_1n两组数据之间的误差；

当δ在合理的可控偏差值a范围内，且η小于1％时；对漏风量进行的测算，从而可以避免压力和温度变化较大对漏风量测算的影响。当压力在可控变化范围内对漏风量进行测算，能够保证漏风量测算的准确性。

所述漏风量按以下公式测算:

ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n；

其中，ΔV1n为第n次测量时冷却设备1漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次测量时冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量，单位m³；

根据合理偏差值b判断测算得到的ΔV1n和ΔV2n是否在合理偏差值(-b，b)的范围内；若果在ΔV1n和ΔV2n均在(-b，b)的范围内，因此冷却设备1无漏风以及冷却设备1与煅烧回转窑入口31之间无漏风。

当ΔV1n不在(-b，b)的范围内时，冷却设备1的漏风量为ΔV1n；ΔV2n不在(-b，b)的范围内时，冷却设备1的漏风量为ΔV2n。

在步骤2中首先对压力测量误差的影响进行了排除，然后分对漏风量的测量偏差进行了校正，同时通过最终的测试公式对漏风量进行测算，消除了气体在各个设备中由于压力不同对体积造成的影响。因此测算得到的实际风量值精确，保证了每次测量的精准性。同时每间隔时间t后进行一次检测，从而提高了检测的时效性。在保证检测精度的同时，能使保证实时检测，能够及时发现漏风情况。

检测冷却设备入口11、冷却设备出口12以及煅烧回转窑入口31的实际风量值、实际温度值、实际压力值可以采用多种形式实现，比如通过鼓风机鼓入风量测算出冷却设备入口11的风量；然后通过温度监测设备检测温度；压力检测设备检测压力。一种优选的具体实施方式如图1所示，冷却设备1通过热风管道2与煅烧回转窑3连通；在步骤1)中在冷却设备出口12安装空气流量计4、热电偶5、压力计6；在冷却设备入口11安装空气流量计4、热电偶5、压力计6；在煅烧回转窑入口31安装空气流量计4、热电偶5、压力计6；通过空气流量计4对风量进行检测，通过热电偶5对温度进行检测，通过压力计6对压力进行检测。

在通过空气流量计4对风量实际值进行检测的过程中，由于当地大气压不同，因此鼓风机鼓入风量与冷却设备出口12风量及煅烧回转窑入口31风量之间的会存在不同的合理偏差值b，为了使得监测准确。

首先确定当地大气压，然后通过工业试验，确定鼓风机鼓入风量与冷却设备出口12风量及煅烧回转窑入口31风量之间的合理偏差值b。

所述合理偏差值b采用以下步骤获得：

a为同一点不同时刻的可控压力偏差，b为流量偏差，通过同一点不同时刻的偏差，确定是否有漏风(压力在控制范围内，流量出现偏差)，a、b一般都为经验值，其值主要来源于经验和现场的实际操作控制，同时考虑仪器的误差范围限要求，a值一般为±(2～5)Pa。b值一般为±3m³。具体偏差大小，可以根据厂家的自身情况，通过工业试验确定。

所进行的工业试验确定a、b值是指，在试验人员认为现场不漏风、设备运行正常、生产稳定条件下，大批量收集所检测的压力、流量位置值，舍弃掉最大、最小值，通过散点图作趋势线确定值的分布，最密集的为计量准确值，而相对偏差的则为合理偏差。

例如：测量100组压力值，散点图上的集中的为-15Pa，而偏离-15Pa，最大的有-10Pa，最小的有-19Pa，而绝大多数偏离均在-16Pa，-17Pa，则可认为其偏差为±2Pa比较合理

传统方案中，冷却设备1的漏风量是根据鼓风机鼓入风量与冷却设备出口12实际测量得到的风量之间的差进行测算，冷却设备1与煅烧回转窑入口31的漏风量是根据冷却设备出口12实际测量得到的风量与煅烧回转窑入口31实际测量得到的风量只差进行测算的。由于气体在鼓风机内、气体在冷却设备1内和气体在冷却设备1与煅烧回转窑入口31之间时的压力不同；因此体积不同，从而使得测算不够精准；因此通过传统方法测算出的漏风量精确度低。

为了提高检测漏风量的精度；所述漏风量测算公式通过以下方式获得：

计算所使用的克拉伯龙方程原型：

PV＝nRT；

其中P—气体压强，单位Pa；V—气体体积，单位m³；N—物质的量，单位mol；T—绝对温度，单位K；R—普适气体常数8.314，单位Pa·m³/mol·K。

在单位时间内，进出冷却设备1的空气的物质的量是相等的，且在相同温度T下进行检测，V_1nt＝V,其中V标示体积，t为前后两次测量间隔时间；则方程的等价变形为：

V_1n P_1n＝nRT_1n，P_2n×(V_2n+ΔV1n)＝nRT_2n，P_3n×(V_3n+ΔV2n)＝nRT_2n；

在生产稳定的情况下进行测量，温度T、和压强P不易发生变化，如果发生变化，则气体体积V值可能发生变化，此时将不能正确反应是否漏风。例如：T值增加，在同等压强P情况下，则V值要增加，而相反，则V值要减小。因此，将不能正确反应是否漏风。

当生产稳定时温度T和压强P的值不发生变化或者变化量较小，均小于1％。如此，为了准确描述，可以对方程原型进行变化为：

V_1n P_1n＝P_2n×(V_2n+ΔV1n)，V_1n P_1n＝P_3n×(V_3n+ΔV2n)；

其中，P为气体压强，单位Pa；V_in为实际风量值，单位m³；n为物质的量，单位mol；T为绝对温度，单位K；R为普适气体常数8.314，单位(Pa·m³)/(mol·K)；ΔV1n为第n次检测时冷却设备1漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量，单位m³；

冷却设备1漏风量：ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；

冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量：ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n。

通过上述测算公式对漏风量进行测算，消除了压力对气体体积的影响，从而使得测算得到的漏风量更加精准，提高了监测的准确性。

为了避免测算的繁琐，减少监测工人的工作量；进一步的，步骤2)通过可编程逻辑控制器进行控制；在可编程逻辑控制器上设置一个用于存储数据的存储单元；在可编程逻辑控制器上设置一个用于比较∣δ∣与压力可控偏差a的比较器；

可编程逻辑控制器每间隔时间t采集一次冷却设备入口11、冷却设备出口12以及煅烧回转窑入口31检测得到的数据；

将可编程逻辑控制器第一次采集得到的V₁₁、P₁₁、T₁₁、V₂₁、P₂₁、T₂₁、V₃₁、T₃₁以及P₃₁存储在可编程逻辑控制器的存储单元；

可编程逻辑控制器对第二次采集得到的数据均按照以下步骤进行处理：

根据采集到的数据以及存储在存储单元内的数据通过比较器对∣δ∣与压力可控偏差a进行比较；根据比较结果，测算冷却设备1漏风量ΔV1n以及冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量ΔV2n，测算完成后；将该次采集得到的数据存储在存储单元内覆盖前一次采集得到的数据；

可编程逻辑控制器对从第二次采集得到的数据开始对每次采集得到的数据均按照第二次采集得到的数据的处理方式进行处理。

具体的：将可编程逻辑控制器第一次采集得到的V₁₁、P₁₁、T₁₁、V₂₁、P₂₁、T₂₁、V₃₁、T₃₁、P₃₁存储在可编程逻辑控制器的存储单元；

可编程逻辑控制器进行第二次数据采集，根据采集到的数据V₁₂、P₁₂、T₁₂、V₂₂、P₂₂、T₂₂、V₃₂、T₃₂、P₃₃以及存储在存储单元内的第一次采集的数据V₁₁、P₁₁、T₁₁、V₂₁、P₂₁、T₂₁、V₃₁、T₃₁、P₃₁通过比较器对∣δ∣与压力可控偏差a进行比较；同时通过可编程逻辑控制器对温度值的变化量η进行计算；根据比较结果和计算结果，测算冷却设备1漏风量ΔV12以及冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量ΔV22，ΔV12是指第二次检测时，冷却设备1漏风量；ΔV22是指第二次检测时冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量。漏风量测算完成后；将第二次采集得到的数据V₁₂、P₁₂、T₁₂、V₂₂、P₂₂、T₂₂、V₃₂、T₃₂、P₃₃存储在存储单元内覆盖前一次采集得到的数据V₁₁、P₁₁、T₁₁、V₂₁、P₂₁、T₂₁、V₃₁、T₃₁、P₃₁。

可编程逻辑控制器从第二次采集到的数据开始每次采集得到的数据均按照第二次采集得到数据的处理方式进行处理。

即第三次采集得到的数据一直到第n+1次测量的数据均按第二次采集得到数据的处理方式进行；第n+1次采集得到处理的方式为:

根据第n+1次测量得到的V_1(n+1)、P_1(n+1)、T_1(n+1)、V_2(n+1)、P_2(n+1)、T_2(n+1)、V_3(n+1)、T_3(n+1)、以及存储在存储单元内的第n次测量得到V_1n、P_1n、T_1n、V_2n、P_2n、T_2n、V_3n、T_3n、P_3n通过比较器对∣V_1(n+1)-V_1n∣与测量误差a进行比较，根据比较结果计算冷却设备1漏风量ΔV1n，冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量ΔV2n；

计算完成后；通过变送器将V_1(n+1)、P_1(n+1)、T_1(n+1)、V_2(n+1)、P_2(n+1)、T_2(n+1)、V_3(n+1)、T_3(n+1)、P_3(n+1)，存储在可编程逻辑控制器的内存地址中覆盖V_1n、P_1n、T_1n、V_2n、P_2n、T_2n、V_3n、T_3n、P_3n。

通过上述方式，可以实现通过可编程逻辑控制器实现对漏风量的实时监测。所述的可编程逻辑控制器可以为PLC、电脑等。

为了提高监测的时效性，避免某段时间的漏测；前后两次测量的时间间隔t，1≤t≤10min。如果t值大于10min，则会在相当长一段时间内，没有对漏风量进行监测，从而会导致漏风量监测的准确性较低，不能实现实时监测。如果t值较小小于1min，由于在较短的一段时间内，经过鼓风机、冷却设备1以及冷却设备1和煅烧回转窑入口31的风量基本相同，不够稳定，因此会造成重复测量。综上所述时间间隔t最优选为t＝3min。在保证监测准确性的同时实现实时监测；避免重复监测。

为了直观的显示漏风量，同时对漏风情况起到警示作用。在可编程逻辑控制器上设置一个用于显示漏风量的HMI界面。HMI是Human Machine Interface的缩写，即人机接口，也叫人机界面；通过在可编程逻辑控制器上连接HMI界面，可以人工对监测得到的漏风量进行处理；实现预警功能。

实施例

某企业生产一种金红石型钛白粉，设计产能4万吨，原始工艺参数如下表所示：

采用动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法对其漏风量进行监测，并提高金红石型钛白粉显热回收率的具体实施过程如下：

1、选择、安装冷却设备出口12及煅烧回转窑入口31处空气流量计4、热电偶5、压力计6

①选择低温用热电偶5，冷却设备出口12和煅烧回转窑入口31

②安装热电偶5及配套的温度变送器；安装压力计6及及配套的压力变送器，安装流量计及配套的流量变送器。

③把经变送器的4-20mA电流信号接入PLC模拟量输入模块。

确定当地大气压，670mm汞柱，约合89326Pa。确定压力可控偏差a的范围为±(2～5)Pa。

通过工艺试验，确定鼓风机鼓入风量与冷却设备出口12风量及煅烧回转窑入口31风量之间的合理偏差值b。经过试验，由于监测仪表的测量误差及系统本身误差等原因，可确定偏差值b为0.4-0.8m³/h比较合理。

2、确定冷却设备入口11、冷却设备出口12以及转窑入口的空气温度、风量、压力的第n次实际测量值分别为，如表1所示

表1

3、确定数据采集周期为t为3分钟。PLC通过时间控制器控制数据采集周期t为3分钟。

PLC按照预定的时间间隔t采集冷却设备入口11、冷却设备出口12、转窑入口的温度、流量、压力实际测量值。

对第n次测量周期采入的冷却设备入口11的实际温度值、风量值、压力值标记为：T_1n、V_1n、P_1n；

对第n次测量周期采入的冷却设备出口12的实际温度值、风量值、压力值标记为：T_2n、V_2n、P_2n；

对第n次测量周期采入的冷却煅烧回转窑入口31的实际温度值、风量值、压力值标记为：T_3n、V_3n、P_3n；

对第n+1次测量周期采入的冷却设备入口11的实际温度值、风量值、压力值标记为：T_1(n+1)、V_1(n+1)、P_1(n+1)；

对第n+1次测量周期采入的冷却设备出口12的实际温度值、风量值、压力值标记为：T_2(n+1)、V_2(n+1)、P_2(n+1)；

对第n+1次测量周期采入的冷却煅烧回转窑入口31的实际温度值、风量值、压力值标记为：T_3(n+1)、V_3(n+1)、P_3(n+1)；

将第n次和n+1次测量周期采集到的数据存储在PLC的存储器中；

计算每次检测得到的冷却设备入口11的实际压力值与前一次检测得到的实际压力值之间的偏差δ，δ＝P_1(n+1)-P_1n；其中，P_1n是指冷却设备入口11第n次测量得到的实际压力值；P_1(n+1)是指测量得到P_1n后经过时间间隔t第n+1次测量得到的冷却设备入口11实际压力值；同时通过可编程逻辑控制器对冷却设备入口、冷却设备出口、以及回转窑入口的温度值的变化量η进行计算；根据比较结果和计算结果；

通过PLC中的比较器对∣P_1(n+1)-P_1n∣与测量误差a进行比较，确定冷却设备入口11，时间间隔t前后两次采集值的偏差δ，δ在范围(-a，a)内，且η＜1％时，则可进行漏风的测算。a一般为±(2～5)Pa；本实施例中a＝3Pa。

具体的按照如下公式对漏风量进行测算：

ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n；

其中，ΔV1n为第n次检测时冷却设备1漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量，单位m³；

将∣ΔV1n∣、∣ΔV2n∣分别与b进行比较，

当ΔV1n在(-b，b)的范围内，则冷却设备1漏风量为0；

当ΔV1n不在(-b，b)的范围内，则冷风设备漏风量为ΔV1n；

当ΔV2n在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量为0；

当ΔV2n不在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量为ΔV2n；

其中b为鼓风机鼓入风量与冷却设备出口12风量及煅烧回转窑入口31风量之间的合理偏差值；-3＜b＜3m³；

漏风量测算完成后，将V_1(n+1)、P_1(n+1)、T_1(n+1)、V_2(n+1)、P_2(n+1)、T_2(n+1)、V_3(n+1)、T_3(n+1)、P_3(n+1)存储在可编程逻辑控制器的内存地址中覆盖V_1n、P_1n、T_1n、V_2n、P_2n、T_2n、V_3n、T_3n、P_3n，同时清除V_1(n+1)、P_1(n+1)、T_1(n+1)、V_2(n+1)、P_2(n+1)、T_2(n+1)、V_3(n+1)、T_3(n+1)、P_3(n+1)在PLC内的内存地址；为下次数据采集做准备。

计算所使用的克拉伯龙方程方程原型：

PV＝nRT；

P—气体压强，单位Pa；V—气体体积，单位m³；N—物质的量，单位mol；T—绝对温度，单位K；R—普适气体常数8.314，单位Pa·m³/mol·K。

在单位时间内，进出冷却设备1的空气的物质的量是相等的，且在相同温度T下进行检测，V_1n t＝V,其中V标示体积，t为前后两次测量间隔时间；则方程的等价变形为：

V_1n P_1n＝nRT_1n，P_2n×(V_2n+ΔV1n)＝nRT_2n，P_3n×(V_3n+ΔV2n)＝nRT_2n；

在生产稳定的情况下进行测量，温度T、和压强P不易发生变化，如果发生变化，则气体体积可能发生变化，此时将不能正确反应是否漏风。例如：T值增加，在同等压强P情况下，则体积值要增加，而相反，则体积值要减小。因此，将不能正确反应是否漏风。

当生产稳定时温度T和压强P的值不发生变化或者变化量较小，均小于1％。如此，为了

准确描述，可以对方程原型进行变化为：

V_1nP_1n＝nRT，P_2n×(V_2n+ΔV1n)＝nRT，P_3n×(V_3n+ΔV2n)＝nRT；

V_1nP_1n＝P_2n×(V_2n+ΔV1n)，V_1nP_1n＝P_3n×(V_3n+ΔV2n)；

其中，P为气体压强，单位Pa；V_in为实际风量值，单位m³；n为物质的量，单位mol；T为绝对温度，单位K；R为普适气体常数8.314，单位(Pa·m³)/(mol·K)；ΔV1n为第n次测量时冷却设备1漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次测量时冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量，单位m³；

冷却设备1漏风量：ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；

冷却设备出口12到煅烧回转窑入口31之间的漏风量：ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n下表为对冷却设备130分钟的漏风量的监测数据：

5、通过PLC上设置的HMI界面对检测得到的漏风量进行报警显示；

①在燃烧控制系统HMI界面顶部设置有一标签框，该标签框用于显示报警信息。

该报警信息背景颜色显示不同的报警级别：

报警级别	文字背景颜色	漏风量(m3)
			1	黄色	≤2
2	淡红色	4≥，＞2
			3	深红色	＞4

由于漏风量的数值不同，的不同背景颜色可以通过控制不同颜色的LED灯发光实现。

通过动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法在金红石型钛白粉生产中的应用，金红石型钛白粉生产中的工艺参数如下表：

通过实施该发明，该发明能对钛白生产熟料冷却系统漏风进行有效监控，冷却系统漏风能够及时发现和治理，通过实施前后对比，节能相比之前提高17.4％。按照该企业年产金红石型钛白粉4万吨，每吨消耗煤650Kg，而煤的费用为700元每吨，则提高节能率产生的直接经济效益W为：W＝(4×700)×0.174＝487.2(万元)。

通过本发明所述的动态监测钛白粉显热回收系统漏风的方法在上述实施例中的应用，可以看出，本发明所述的动态监测钛白粉显热回收系统漏风的方法能够实现对钛白熟料显热回收系统漏风情况进行监控并提示；以及能在第一时间发现显热回收系统漏风，并第一时间采取治理措施，实现钛白熟料显热的最大回收。提高了监测漏风量的精度，有利于控制漏风量；从而保证钛白熟料显热的回收率；节能减排。

Claims (6)

1.动态监测钛白粉显热回收系统漏风的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在钛白粉熟料生产过程中，每间隔预定时间间隔t进行以下检测：

检测冷却设备入口的实际风量值、实际温度以及实际压力值；检测冷却设备出口的实际风量值、实际温度以及实际压力值；检测煅烧回转窑入口的实际风量值、实际温度以及实际压力值；得到：

冷却设备入口第1次检测的实际风量值V₁₁至第n次检测的实际风量值V_1n，冷却设备入口第1次检测的实际温度T₁₁至第n次检测的实际温度T_1n；冷却设备入口第1次检测的实际压力值P₁₁至第n次检测的实际压力值P_1n；

冷却设备出口第1次检测的实际风量值V₂₁至第n次检测的实际风量值V_2n；冷却设备出口第1次检测的实际温度T₂₁至第n次检测的实际温度T_2n；冷却设备出口第1次检测的实际压力值P₂₁至第n次检测的实际压力值P_2n；

煅烧回转窑入口第1次检测的实际风量值V₃₁至第n次检测的实际风量值V_3n；煅烧回转窑入口第1次检测的实际温度T₃₁至第n次检测的实际温度T_3n；煅烧回转窑入口第1次检测的实际压力值P₃₁至第n次检测的实际压力值P_3n；所述n为大于1的正整数；其中1≤t≤10min；

2)从步骤1)中第二次检测开始，计算每次检测得到的冷却设备入口的实际压力值与前一次检测得到的实际压力值之间的偏差δ，δ＝P_1(n+1)-P_1n；

其中，P_1n是指冷却设备入口第n次测量得到的实际压力值；P_1(n+1)是指测量得到P_1n后经过时间间隔t第n+1次测量得到的冷却设备入口实际压力值；

计算在冷却设备入口、冷却设备出口、煅烧回转窑入口前后两次检测到的实际温度值的变化量η；η＝|T_i(n+1)-T_in|/T_in，其中i＝1、2、3；

i＝1，T_1n是指在冷却设备入口第n次测量得到的实际温度，T_1(n+1)是指在测量得到T_1n后间隔时间间隔t进行测量得到的实际温度；i＝2是指在冷却设备出口出进行测量，i＝3是指在煅烧回转窑入口进行测量；

将偏差值∣δ∣与a进行比较：

当δ在范围(-a，a)内，且η小于1％时；对漏风量ΔV的进行测算；所述a是指压力可控偏差，2＜a＜5Pa；

所述漏风量ΔV按以下公式测算:

ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n；

其中，ΔV1n为第n次检测时冷却设备漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量，单位m³；

将∣ΔV1n∣、∣ΔV2n∣分别与b进行比较，

当ΔV1n在(-b，b)的范围内，则冷却设备漏风量为0；

当ΔV1n不在(-b，b)的范围内，则冷风设备漏风量为ΔV1n；

当ΔV2n在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量为0；

当ΔV2n不在(-b，b)的范围内，则冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量为ΔV2n；

其中b为鼓风机鼓入风量与冷却设备出口风量及煅烧回转窑入口风量之间的合理偏差值；-3＜b＜3m³。

2.如权利要求1所述的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，其特征在于：步骤1)中在冷却设备出口安装空气流量计、热电偶、压力计；在冷却设备入口安装空气流量计、热电偶、压力计；在煅烧回转窑入口安装空气流量计、热电偶、压力计；通过空气流量计对风量进行检测，通过热电偶对温度进行检测，通过压力计对压力进行检测。

3.如权利要求2所述的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，其特征在于：所述漏风量测算公式通过以下方式获得：

计算所使用的克拉伯龙方程原型：

PV＝nRT；

其中：P—气体压强，单位Pa；V—气体体积，单位m³；N—物质的量，单位mol；T—绝对温度，单位K；R—普适气体常数8.314，单位Pa·m³/mol·K；

在单位时间内，进出冷却设备的空气的物质的量是相等的，且在相同温度T下进行检测，则方程的等价变形为：

V_1n P_1n＝nRT，P_2n×(V_2n+ΔV1n)＝nRT，P_3n×(V_3n+ΔV2n)＝nRT；

V_1nP_1n＝P_2n×(V_2n+ΔV1n)，V_1nP_1n＝P_3n×(V_3n+ΔV2n)；

其中，P为气体压强，单位Pa；V_in为实际风量值，单位m³；n为物质的量，单位mol；T为绝对温度，单位K；R为普适气体常数8.314，单位(Pa·m³)/(mol·K)；ΔV1n为第n次检测时冷却设备漏风量，单位m³，ΔV2n为第n次检测时冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量，单位m³；

冷却设备漏风量：ΔV1n＝(P_1n×V_1n)/p_2n-V_2n；

冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量：ΔV2n＝(P_1n×V_1n)/p_3n-V_3n。

4.如权利要求3所述的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，其特征在于：步骤2)通过可编程逻辑控制器进行控制；在可编程逻辑控制器上设置一个用于存储数据的存储单元；在可编程逻辑控制器上设置一个用于比较∣δ∣与压力可控偏差a的比较器；

可编程逻辑控制器每间隔时间t采集一次冷却设备入口、冷却设备出口以及煅烧回转窑入口检测得到的数据；

将可编程逻辑控制器第一次采集得到的V₁₁、P₁₁、T₁₁、V₂₁、P₂₁、T₂₁、V₃₁、T₃₁以及P₃₁存储在可编程逻辑控制器的存储单元；

可编程逻辑控制器对第二次采集得到的数据均按照以下步骤进行处理：

根据采集到的数据以及存储在存储单元内的数据通过比较器对∣δ∣与压力可控偏差a进行比较；同时通过可编程逻辑控制器对温度值的变化量η进行计算；根据比较结果和计算结果，测算冷却设备漏风量ΔV1n以及冷却设备出口到煅烧回转窑入口之间的漏风量ΔV2n，测算完成后；将该次采集得到的数据存储在存储单元内覆盖前一次采集得到的数据；

可编程逻辑控制器从第二次采集得到的数据开始对每次采集得到的数据均按照第二次采集得到的数据的处理方式进行处理。

5.如权利要求4所述的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，其特征在于：

其中t＝3min。

6.如权利要求5所述的动态监测钛白生产熟料显热回收系统漏风的方法，其特征在于：在可编程逻辑控制器上设置一个用于显示漏风量的HMI界面。