CN111777248A - 一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，包括气化系统、闪蒸系统、连续加药系统、水质监控系统，当装置运行情况不满足现场需求时，可以根据现场需求直接通过以太网更新云端服务器中的控制程序及参数，云端服务器通过以太网与控制器连接以达到对系统的控制，即更新控制程序及参数时，直接通过以太网络更新，通过设置多个客户端，监控气化系统、闪蒸系统、连续加药系统、水质监控系统，执行反应快，便于系统的稳定操作，减少现场工作人员劳动强度，也可控制煤气化水系统指标的良好运行以及缓解系统管道、换热器的结垢和堵塞，同时有利于提高整个气化装置运行指标的优良性，实现整个装置节水节能、长周期连续运行的目的。

Description

一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统。
背景技术
根据我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点，以及日趋严峻的环境保护要求，煤炭的利用更加趋向于清洁煤化工的方向发展，在煤化工的利用领域里，煤气化技术是煤制油、煤制气、煤制甲醇等煤化工的龙头技术。近年来，我国具有自主知识产权的煤气化技术取得了一定的科技成果和进步，以水煤浆气化、干煤粉气化为代表的气流床气化技术成为工业运行的主流技术，但这些技术在节能、节水和系统水处理方面仍然存在水耗高、能耗大，因为系统结垢导致装置频繁清洗、检修，甚至停产的情况时常发生，因此在煤气化水处理技术的优化和解决方面还有很大的发展空间，特别是煤气化水处理技术的智能化在线分析、监测和系统评价、报警及预判方面仍为空白，结合目前主流的物联网和大数据技术，开发基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统大有可为。可高效掌握和调节系统工况，为煤气化装置的“安稳长满优”运行增加有效的技术手段，是实现节水节能、自动高效气化技术的必经之路。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，其应用时可以通过以下方案实现对煤气化水系统智能在线分析及监测。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，包括气化系统、闪蒸系统、连续加药系统、水质监控系统，其中气化灰水在对气化系统产生的气化产物进行降温和洗涤后进入闪蒸系统，闪蒸系统处理后的气化灰水再进入连续加药系统进行加药处理，连续加药系统包括有沉降槽、循环水罐及药剂添加装置，其中水质监控系统时时监控沉降槽至循环水罐的水质以及循环水罐外出的水质。
所述系统进一步包括沉降槽、循环水罐、灰水泵，所述沉降槽与循环水罐之间设置有溢流管线，所述循环水罐上设置连接有分散剂加药管，所述沉降槽上设置有灰水管道，煤气化原料通过煤气化烧嘴与高压氧气一同进入气化系统，在气化系统内经过部分氧化燃烧后生产一氧化碳、氢气等有效气以及燃烧后炉渣和煤灰产物，从气化系统出来的气化产物在经过气化灰水的降温和洗涤后进行下游工序。同时气化灰水在经过上述洗涤煤气化产物后，水质变得十分恶劣，必须经过进一步的技术处理后方能回收利用。首先洗涤后的灰水经过闪蒸系统分级处理，闪蒸处理后的气化灰水再进入沉降槽，在进入沉降槽的主管道上同时加入絮凝剂，在絮凝剂的作用下，灰水中的絮状颗粒成团进入沉降槽中进行沉降。灰水经过沉降槽沉降后，顶部的清液溢流进入循环水罐，同时在循环水罐中加入灰水分散剂，以缓解系统的设备结垢。循环水罐中的灰水与分散剂混合后通过灰水泵再进入气化系统进行循环使用，同时在灰水泵的出口还将一部分水外排送至下游公用工程进行处理，防止水体中杂质及各种盐类的循环累积。
所述絮凝剂加药管上安装有絮凝剂流量、浓度监测装置；
所述絮凝剂加药管上设置有第一调节阀；
所述分散剂加药管上安装有分散剂流量、浓度监测装置；
所述分散剂加药管上安装有第二调节阀；
所述沉降槽至循环水罐的溢流管线上安装多参数水质在线第一监测点；
所述循环水罐上连接的灰水泵出口上设置的外排管道上安装多参数水质在线第二监测点；
所述系统进一步包括连续加药系统控制器，所述连续加药系统控制器连接云端服务器，所述云端服务器与连续加药系统控制器客户端连接；
所述系统进一步包括连水质监控系统控制器，所述水质监控系统控制器连接云端服务器，所述云端服务器与水质监控系统控制器客户端连接；
所述水质监控系统控制器与多参数水质在线第一监测点、多参数水质在线第二监测点进行数据连接，当多参数水质在线第一监测点、多参数水质在线第二监测点数据变化时，此时，连续加药系统控制器根据多参数水质在线第一监测点、多参数水质在线第二监测点的数据自动调节第一调节阀、第二调节阀的开度；
所述连续加药系统控制器与絮凝剂流量、浓度监测装置进行数据连接；
所述连续加药系统控制器与分散剂流量、浓度监测装置进行数据连接；
其中水质监控系统控制器将多参数水质在线第一监测点、多参数水质在线第二监测点数据传递给云端服务器，云端服务器再将数据传递给连续加药系统控制器，连续加药系统控制器自动调节第一调节阀、第二调节阀的开度，然后通过云端服务器将第一调节阀、第二调节阀的开度传送给连续加药系统控制器客户端。
进一步的，一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，所述云端服务器将多参数水质在线第一监测点、多参数水质在线第二监测点数据传递给连续加药系统控制器客户端，连续加药系统控制器客户端根据数据参数手动/自动调节第一调节阀、第二调节阀的开度。
进一步的，一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，所述水质监控系统控制器客户端与气化系统进行数据连接，所述多参数水质在线第一监测点与多参数水质在线第二监测点所监测的数据对气化系统所使用的原料煤指标及气化系统操作具有反馈指导的作用。
进一步的，一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，所述水质监控系统控制器客户端与气化装置内部的灰水循环系统水质指标进行数据连接，所述多参数水质在线第一监测点(13)与多参数水质在线第二监测点(14)所监测的数据可分析系统循环灰水对系统的腐蚀以及循环水中杂质及各种盐类的循环累积情况。
进一步的，一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，所述多参数水质在线第一监测点、多参数水质在线第二监测点所监测的指标包括：pH、总溶固、总碱度、氯离子、悬浮物、硬度等。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，当装置运行情况不满足现场需求时，可以根据现场需求直接通过以太网更新云端服务器中的控制程序及参数，云端服务器通过以移动网与控制器连接以达到对系统的控制。即更新控制程序及参数时，直接通过以太网络更新，而不需要维护人员前往现场更新，灵活性强，同时实现工艺控制智能化，减少了现场人员劳动强度。
2、本发明一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，本发明通过设置多个客户端，分别监控气化系统、闪蒸系统、连续加药系统、水质监控系统，覆盖面广，系统协调能力强，便于维护。
3、本发明一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，通过云端服务器智能监控并对调节阀及监控仪表进行及时操作，反应快，便于系统的稳定操作，控制煤气化水系统运行指标的良好运行以及缓解系统管道、换热器的结垢和堵塞情况，同时有利于提高整个气化装置运行指标的优良性，从而实现整个装置节水节能、长周期连续运行的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是煤气化水系统在线分析及监测智能系统云计算运行流程图
图2为本发明加药系统结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-沉降槽，2-循环水罐，3-灰水泵，4-溢流管线，5-外排管道，6-灰水管道，7-絮凝剂加药管，8-絮凝剂流量、浓度监测装置，9-分散剂加药管，10-分散剂流量、浓度监测装置，11-第一调节阀，12-第二调节阀，13-多参数水质在线第一监测点，14-多参数水质在线第二监测点。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1-2所示，一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，包括气化系统、闪蒸系统、连续加药系统、水质监控系统，其中气化灰水在对气化系统产生的气化产物进行降温和洗涤后进入闪蒸系统，闪蒸系统处理后的气化灰水再进入连续加药系统进行加药处理，连续加药系统包括有沉降槽、循环水罐及药剂添加装置，其中水质监控系统时时监控沉降槽至循环水罐的水质以及循环水罐外出的水质。所述系统进一步包括沉降槽1、循环水罐2、灰水泵3，所述沉降槽1与循环水罐2之间设置有溢流管线4，所述循环水罐2上设置连接有分散剂加药管9，所述沉降槽1上设置有灰水管道6，原料进入气化系统进行气化反应后，从气化系统出来的气化产物在经过气化灰水的降温和洗涤后，气化灰水就会携带大量的杂质进入闪蒸系统进行分级处理，闪蒸处理后的气化灰水通过灰水管道6进入沉降槽1，同时在进入沉降槽1的灰水管道6上设置絮凝剂加药管7加入絮凝剂，气化灰水经过沉降槽1沉降后，顶部的清液溢流进入循环水罐2，同时在循环水罐2中加入分散剂，循环水罐2中的灰水与分散剂混合后通过灰水泵3再送到气化系统进行循环使用，同时在灰水泵3的出口还将一部分水通过设置的外排管道5排出进行处理，所述絮凝剂加药管7上安装有絮凝剂流量、浓度监测装置8，所述絮凝剂加药管7上设置有第一调节阀11，所述分散剂加药管9上安装有分散剂流量、浓度监测装置10，所述分散剂加药管9上安装有第二调节阀12，所述沉降槽1至循环水罐2的溢流管线4上安装多参数水质在线第一监测点13，所述循环水罐2上连接的灰水泵3出上设置的外排管道5上安装多参数水质在线第二监测点14，所述系统进一步包括连续加药系统控制器，所述连续加药系统控制器连接云端服务器，所述云端服务器与连续加药系统控制器客户端连接；所述系统进一步包括连水质监控系统控制器，所述水质监控系统控制器连接云端服务器，所述云端服务器与水质监控系统控制器客户端连接；所述水质监控系统控制器与多参数水质在线第一监测点13、多参数水质在线第二监测点14进行数据连接，当多参数水质在线第一监测点13、多参数水质在线第二监测点14数据变化时，此时，连续加药系统控制器根据多参数水质在线第一监测点13、多参数水质在线第二监测点14的数据自动调节第一调节阀11、第二调节阀12的开度；所述连续加药系统控制器与絮凝剂流量、浓度监测装置进行数据连接，所述连续加药系统控制器与分散剂流量、浓度监测装置进行数据连接，其中水质监控系统控制器将多参数水质在线第一监测点13、多参数水质在线第二监测点14数据传递给云端服务器，云端服务器再将数据传递给连续加药系统控制器，连续加药系统控制器自动调节第一调节阀11、第二调节阀12的开度，然后通过云端服务器将第一调节阀11、第二调节阀12的开度传送给连续加药系统控制器客户端。
具体的，所述云端服务器将多参数水质在线第一监测点13、多参数水质在线第二监测点14数据传递给连续加药系统控制器客户端，连续加药系统控制器客户端根据数据参数手动/自动调节第一调节阀11、第二调节阀12的开度。
具体的，所述水质监控系统控制器客户端与气化系统进行数据连接，所述多参数水质在线第一监测点13与多参数水质在线第二监测点14所监测的数据对气化系统所使用的原料煤指标及气化系统操作具有反馈指导的作用。
具体的，所述水质监控系统控制器客户端与气化装置内部的灰水循环系统水质指标进行数据连接，所述多参数水质在线第一监测点(13)与多参数水质在线第二监测点(14)所监测的数据可分析系统循环灰水对系统的腐蚀以及循环水中杂质及各种盐类的循环累积情况。
具体的，所述多参数水质在线第一监测点13、多参数水质在线第二监测点14所监测的指标包括：pH、总溶固、总碱度、氯离子、悬浮物、硬度；
pH的正常指标范围为：6-9之间，当pH值小于6的时候，系统需要：减少分散剂添加量，信号反馈至远程终端(APP和中控)及分散剂加药系统，通过调节散剂加药泵行程减少分散剂投加量，每8小时减少5ppm,持续监测pH值变化情况；通过数据报警，装置工艺人员监测黑水闪蒸系统的运行情况和酸性气的温度、压力等数据，调整系统工况。当大于9的时候，增加分散剂添加量，信号反馈至远程终端(APP和中控)及分散剂加药系统，通过调节散剂加药泵行程增加分散剂投加量，每8小时增加5ppm,持续监测pH值变化情况；通过数据报警，装置工艺人员监测黑水闪蒸系统的运行情况和酸性气的温度、压力等数据，调整系统工况。
总溶固的正常指标范围为：小于3500mg/L，当大于3500mg/L时，增加气化外排水量，在信号监测到水质总溶固＞3500mg/L时，系统调整外排数量，针对相对应的气化炉，每8小时增加5m3的排水量,持续监测总溶固的变化情况；降低气化炉入炉煤的灰分。在信号监测到水质总溶固＞3500mg/L时，装置及时跟踪入炉煤的灰分，与配煤中心协调，优化配煤比例，逐渐降低入炉煤的灰分，同时持续监测总溶固的变化情况。
氯离子的正常指标范围为：小于500mg/L，当大于500mg/L时，增加气化外排水量，在信号监测到水质氯离子＞500mg/L时，系统调整外排数量，针对相对应的气化炉，每8小时增加5m3的排水量,持续监测氯离子的变化情况；对气化系统外来水的水质氯离子情况进行排查，防止补入的外来新鲜水氯离子含量超标。
悬浮物的正常指标范围为：小于80mg/L，当大于80mg/L时，调整絮凝剂添加量，信号反馈至远程终端(APP和中控)，现场及时对沉降槽出水情况进行取样和分析，同时检查絮凝剂加药系统是否正常，在确认水质悬浮物偏高的情况下，适当增加絮凝用量，单炉每8小时增加1㎏，持续监测水质悬浮物变化情况；通过数据报警，装置工艺人员监测气化炉运行负荷及煤粉燃烧情况(对炉渣及滤饼的残碳进行分析)，调整氧煤比及系统负荷，稳定黑水絮凝水质；在悬浮物指标连续处于较低水平时(＜15mg/L)，适当降低絮凝剂用量，单炉每8小时减少1㎏，同时持续监测水质悬浮物变化情况。
总碱度的正常指标范围为：小于10mmol/L，当大于10mmol/L时，增加分散剂添加量，信号反馈至远程终端(APP和中控)及分散剂加药系统，通过调节散剂加药泵行程增加分散剂投加量，每8小时增加5ppm,持续监测总碱度变化情况；增加气化外排水量。在信号监测到水质总碱度＞10mmol/L时，系统调整外排数量，针对相对应的气化炉，每8小时增加5m3的排水量,持续监测总溶固的变化情况；优化气化入炉煤的配比。在信号监测到水质总碱度＞10mmol/L时，装置及时跟踪入炉煤的灰成分和酸碱度，与配煤中心协调，适当提高原料煤的酸碱比，同时持续监测总碱度的变化情况。
硬度的正常范围为：小于2000mg/L，当大于2000mg/L时，增加分散剂添加量，信号反馈至远程终端(APP和中控)及分散剂加药系统，通过调节散剂加药泵行程增加分散剂投加量，每8小时增加5ppm,持续监测硬度变化情况；增加气化外排水量，在信号监测到水质硬度＞2000mg/L时，系统调整外排数量，针对相对应的气化炉，每8小时增加5m3的排水量,持续监测硬度的变化情况；优化气化入炉煤的配比，在信号监测到水质硬度＞2000mg/L时，装置及时跟踪入炉煤的灰成分和酸碱比，与配煤中心协调，适当提高原料煤的酸碱度，同时持续监测硬度的变化情况。
在线仪表的分析项目所选择量程范围为：
指标 pH 总溶固 总碱度 氯离子 悬浮物 硬度
单位 - mg/L mmol/L mg/L mg/L mg/L
量程范围 0-14 0-5000 0-20 0-1000 0-200 0-3000
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，其特征在于，包括气化系统、闪蒸系统、连续加药系统、水质监控系统，其中气化灰水在对气化系统产生的气化产物进行降温和洗涤后进入闪蒸系统，闪蒸系统处理后的气化灰水再进入连续加药系统进行加药处理，连续加药系统包括有沉降槽、循环水罐及药剂添加装置，其中水质监控系统时时监控沉降槽至循环水罐的水质以及循环水罐外出的水质；
所述系统进一步包括沉降槽(1)、循环水罐(2)、灰水泵(3)，所述沉降槽(1)与循环水罐(2)之间设置有溢流管线(4)，所述循环水罐(2)上设置连接有分散剂加药管(9)，所述沉降槽(1)上设置有灰水管道(6)，原料进入气化系统进行燃烧反应后，从气化系统出来的气化产物在经过气化灰水的降温和洗涤后，气化灰水带有大量的杂质，经过闪蒸系统分级处理，闪蒸处理后的气化灰水通过灰水管道(6)进入沉降槽(1)，同时在进入沉降槽(1)的灰水管道(6)上设置絮凝剂加药管(7)加入絮凝剂，气化灰水经过沉降槽(1)沉降后，顶部的清液溢流进入循环水罐(2)，同时在循环水罐(2)中加入分散剂，循环水罐(2)中的灰水与分散剂混合后通过灰水泵(3)再送到气化系统进行循环使用，同时在灰水泵(3)的出口还将一部分水通过设置的外排管道(5)排出进行处理；
所述絮凝剂加药管(7)上安装有絮凝剂流量、浓度监测装置(8)；
所述絮凝剂加药管(7)上设置有第一调节阀(11)；
所述分散剂加药管(9)上安装有分散剂流量、浓度监测装置(10)；
所述分散剂加药管(9)上安装有第二调节阀(12)；
所述沉降槽(1)至循环水罐(2)的溢流管线(4)上安装多参数水质在线第一监测点(13)；
所述循环水罐(2)上连接的灰水泵(3)出口上设置的外排管道(5)上安装多参数水质在线第二监测点(14)；
所述系统进一步包括连续加药系统控制器，所述连续加药系统控制器连接云端服务器，所述云端服务器与连续加药系统控制器客户端连接；
所述系统进一步包括水质监控系统控制器，所述水质监控系统控制器连接云端服务器，所述云端服务器与水质监控系统控制器客户端连接；
所述水质监控系统控制器与多参数水质在线第一监测点(13)、多参数水质在线第二监测点(14)进行数据连接，当多参数水质在线第一监测点(13)、多参数水质在线第二监测点(14)数据变化时，此时，连续加药系统控制器根据多参数水质在线第一监测点(13)、多参数水质在线第二监测点(14)的数据自动调节第一调节阀(11)、第二调节阀(12)的开度；
所述连续加药系统控制器与絮凝剂流量、浓度监测装置进行数据连接；
所述连续加药系统控制器与分散剂流量、浓度监测装置进行数据连接；
其中水质监控系统控制器将多参数水质在线第一监测点(13)、多参数水质在线第二监测点(14)数据传递给云端服务器，云端服务器再将数据传递给连续加药系统控制器，连续加药系统控制器自动调节第一调节阀(11)、第二调节阀(12)的开度，然后通过云端服务器将第一调节阀(11)、第二调节阀(12)的开度传送给连续加药系统控制器客户端。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，其特征在于，所述云端服务器将多参数水质在线第一监测点(13)、多参数水质在线第二监测点(14)数据传递给连续加药系统控制器客户端，连续加药系统控制器客户端根据数据参数手动/自动调节第一调节阀(11)、第二调节阀(12)的开度。
3.根据权利要求1所述的一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，其特征在于，所述水质监控系统控制器客户端与气化系统进行数据连接，所述多参数水质在线第一监测点(13)与多参数水质在线第二监测点(14)所监测的数据对气化系统所使用的原料煤指标及气化系统操作具有反馈指导的作用。
4.根据权利要求1所述的一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，其特征在于，所述水质监控系统控制器客户端与气化装置内部的灰水循环系统水质指标进行数据连接，所述多参数水质在线第一监测点(13)与多参数水质在线第二监测点(14)所监测的数据可分析系统循环灰水对系统的腐蚀以及循环水中杂质及各种盐类的循环累积情况。
5.根据权利要求1所述的一种基于云端的煤气化水系统在线分析及监测智能系统，其特征在于，所述多参数水质在线第一监测点(13)、多参数水质在线第二监测点(14)所监测的指标包括：pH、总溶固、总碱度、氯离子、悬浮物、硬度等。
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