CN112807906A - 一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，包括至少一个湿式除尘塔、风机和循环水泵，所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还包括自动控制设备，所述自动控制设备包括采集命令单元、控制单元、显示单元、分析单元和预警处理单元；所述采集命令单元能够将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，所述控制单元接收所述驱动信号，根据驱动信号控制风机的转速和循环水泵的转速。与现有技术相比，本发明可以实现对风机和循环水泵功率的自动控制，减少了人员工作量和能源消耗，提高了除尘净化效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，属于烟气处理技术领域。
背景技术
由于碳化硅的高硬度、耐磨、耐腐蚀以及良好的导热性等优良性能，广泛用于冶金、化工、机械、航空航天、磨料等行业。碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成，在碳化硅冶炼过程中，会产生大量的废气，废气的主要成分为SO2、NOX和粉尘，需要进行净化处理，达标后才能进行排放。
现有的烟气处理装置一般使用烟气排放连续监测系统对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测，并将信息实时传输到主管部门。监测系统可以监测烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度等指标。在实际运行过程中需要人工在监测系统的屏幕上观察各尾气指标情况，然后手动调节风机和循环水泵的电源频率，以控制烟气处理装置的风量和进水量。合适的风量和进水量是烟气处理装置能否正常工作的基础，如操作人员没有及时根据尾气指标情况进行相应的调整，会导致烟气处理装置工作异常，从而导致将不达标尾气排放到大气中造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，通过与烟气排放连续监测系统输出的烟气指标标准信号进行连接，可以实现对风机和循环水泵功率的自动控制，减少了人员工作量和能源消耗，避免环境污染，提高了除尘净化效率。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，包括至少一个湿式除尘塔(7)、风机(8)和循环水泵(9)，所述风机(8)的出口与湿式除尘塔(7)的进口相连接，所述湿式除尘塔(7)内部设有若干个喷头，所述循环水泵(9)通过管道与喷头相连接，所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还包括自动控制设备，所述自动控制设备包括采集命令单元(1)、控制单元(2)、显示单元(3)、分析单元(4)和预警处理单元(5)；所述采集命令单元(1)至少设有两组信号输出端和一组信号输入端，所述采集命令单元(1)的一组信号输出端与显示单元(3)的信号输入端相连接，所述采集命令单元(1)的另一组信号输出端与控制单元(2)的信号输入端相连接；所述控制单元(2)设有变频驱动板，所述变频驱动板至少设有两组信号输出端，所述变频驱动板的一组信号输出端与风机(8)电连接，所述变频驱动板的另一组信号输出端与循环水泵(9)电连接；所述分析单元(4)至少设有两组信号输出端和一组信号输入端，所述分析单元(4)的一组信号输出端与采集命令单元(1)的信号输入端相连接，所述分析单元(4)的另一组信号输出端与预警处理单元(5)相连接，所述分析单元(4)的信号输入端与显示单元(3)的信号输出端相连接；所述采集命令单元(1)能够将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，所述控制单元(2)接收所述驱动信号，根据驱动信号控制风机(8)的转速和循环水泵(9)的转速。
进一步的，所述采集命令单元(1)包括信号接收板和信号处理板，所述信号接收板设有至少六组信号输入端和一组信号输出端，所述信号接收板的信号输入端分别与烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号输出接口相连接，所述信号接收板的信号输出端与信号处理板相连接；所述采集命令单元(1)的信号接收板能够接收烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并发送给信号处理板。
进一步的，所述显示单元(3)包括分析模块、转化模块和显示主机，所述分析模块接收信号处理板的驱动信号后加以分析得出分析结果，所述转化模块将分析模块的分析结果转化成柱形图，所述显示主机将转化模块的柱形图在屏幕上进行显示，所述分析模块、转化模块和显示主机均通过数据线进行连接，所述分析模块和转化模块安装在显示主机内；所述显示单元(3)能够接收采集命令单元(1)发出的驱动信号后进行转化并进行显示。
进一步的，所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还设有监控冶炼作业流程的监控摄像头，所述监控摄像头设置于烟囱(6)内部，通过数据线与显示主机相连接。
进一步的，所述分析单元(4)包括预设模块、对比模块和信号发射模块，所述预设模块设置柱形图上下界限的范围，所述对比模块将转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比并得到对比结果，所述信号发射模块将对比模块得到的对比结果转为信号并发送给采集命令单元(1)；所述分析单元(4)的预设模块设置柱形图上下界限范围，能够将显示单元(3)的转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比分析，得到对比结果并转为信号后发送给信号处理板。
进一步的，采集命令单元(1)的信号接收板能够采集到烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并将标准信号传递到信号处理板，之后信号处理板将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，控制单元(2)的变频驱动板接收所述驱动信号，通过所述驱动信号控制风机(8)的转速和循环水泵(9)的转速。
进一步的，显示单元(3)能够接收采集命令单元(1)发出的驱动信号，之后进行转化并进行显示。
进一步的，预警处理单元(5)能够接收分析单元(4)的分析结果信号，出现烟气排放数据超标情况时能够发出声光报警。
优选的，所述湿式除尘塔(7)为两个，所述两个湿式除尘塔(7)并联或者串联连接。
优选的，所述驱动信号为4-20mA标准信号。
与现有技术相比，本发明通过与烟气排放连续监测系统输出的烟气指标标准信号进行连接，可以实现对风机和循环水泵功率的自动控制，出现异常情况及时给出报警信号，减少了人员工作量和能源消耗。当烟气排放数据超标情况发生时，自动预警处理机制可以发出声光报警，以提醒工作人员及时发现并进行处理，避免环境污染，具有较好的环保效益，提高了设备的自动化水平，节约了人工成本，提高了除尘净化效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的控制系统框图。
图2是本发明实施例1的烟气处理设备的结构示意图。
图3是本发明实施例1的烟气处理设备的工作流程图。
图4是本发明实施例1的信号接收板的工作流程图。
图5是本发明实施例1的控制流程图。
图中所示：1为采集命令单元，2为控制单元，3为显示单元，4为分析单元，5为预警处理单元，6为烟囱，7为湿式除尘塔，8为风机，9为循环水泵。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：参照图1-5，为本发明实施例1的结构示意图，一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，包括至少一个湿式除尘塔7、风机8和循环水泵9，所述风机8的出口与湿式除尘塔7的进口相连接，所述湿式除尘塔7内部设有若干个喷头，所述循环水泵9通过管道与喷头相连接，所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还包括自动控制设备，所述自动控制设备包括采集命令单元1、控制单元2、显示单元3、分析单元4和预警处理单元5；所述采集命令单元1至少设有两组信号输出端和一组信号输入端，所述采集命令单元1的一组信号输出端与显示单元3的信号输入端相连接，所述采集命令单元1的另一组信号输出端与控制单元2的信号输入端相连接；所述控制单元2设有变频驱动板，所述变频驱动板至少设有两组信号输出端，所述变频驱动板的一组信号输出端与风机8电连接，所述变频驱动板的另一组信号输出端与循环水泵9电连接；所述分析单元4至少设有两组信号输出端和一组信号输入端，所述分析单元4的一组信号输出端与采集命令单元1的信号输入端相连接，所述分析单元4的另一组信号输出端与预警处理单元5相连接，所述分析单元4的信号输入端与显示单元3的信号输出端相连接；所述采集命令单元1能够将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，所述控制单元2接收所述驱动信号，根据驱动信号控制风机8的转速和循环水泵9的转速。
所述采集命令单元1包括信号接收板和信号处理板，所述信号接收板设有至少六组信号输入端和一组信号输出端，所述信号接收板的信号输入端分别与烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号输出接口相连接，所述信号接收板的信号输出端与信号处理板相连接；所述采集命令单元1的信号接收板能够接收烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并发送给信号处理板。
所述显示单元3包括分析模块、转化模块和显示主机，所述分析模块接收信号处理板的驱动信号后加以分析得出分析结果，所述转化模块将分析模块的分析结果转化成柱形图，所述显示主机将转化模块的柱形图在屏幕上进行显示，所述分析模块、转化模块和显示主机均通过数据线进行连接，所述分析模块和转化模块安装在显示主机内；所述显示单元3能够接收采集命令单元1发出的驱动信号后进行转化并进行显示。
所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还设有监控冶炼作业流程的监控摄像头，所述监控摄像头设置于烟囱6内部，通过数据线与显示主机相连接。监控摄像头用于采集烟囱6内部的工作图像信息，并通过数据线发送给显示主机，在显示主机上进行实时监控烟囱6内部的烟气和粉尘情况。
所述分析单元4包括预设模块、对比模块和信号发射模块，所述预设模块设置柱形图上下界限的范围，所述对比模块将转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比并得到对比结果，所述信号发射模块将对比模块得到的对比结果转为信号并发送给采集命令单元1；所述分析单元4的预设模块设置柱形图上下界限范围，能够将显示单元3的转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比分析，得到对比结果并转为信号后发送给信号处理板。
采集命令单元1的信号接收板能够采集到烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并将标准信号传递到信号处理板，之后信号处理板将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，控制单元2的变频驱动板接收所述驱动信号，通过所述驱动信号控制风机8的转速和循环水泵9的转速。显示单元3能够接收采集命令单元1发出的驱动信号，之后进行转化并进行显示。预警处理单元5能够接收分析单元4的分析结果信号，出现烟气排放数据超标情况时能够发出声光报警。
所述湿式除尘塔7优选为两个，所述两个湿式除尘塔7可以为并联或者串联连接，以提高设备的除尘净化效率。碳化硅冶炼时，6台碳化硅冶炼炉共用一组烟气处理设备，每台碳化硅冶炼炉的尾气均通过管道汇总输送到车间烟气总管，尾气在经过风机8产生的负压抽取后被输送到湿式除尘塔7进行除尘净化，经净化后的烟气通过烟囱6进行排放。
优选的，所述驱动信号为4-20mA标准信号，以减少信号干扰，增强自动化设备运行的稳定性。
如图3所示，碳化硅冶炼炉产生的烟尘在风机8的负压抽取下，进入到湿式除尘塔7进行除尘净化，之后进行复合介质过滤除尘，最终产生的清洁烟气经烟囱排出。在除尘过程中，碱液箱中的碱性液体投入到循环水池，循环水池内的水在循环水泵9的作用下进入到复合介质过滤除尘设备，碱性液体与尾气中的SO2、NOx等酸性气体进行中和反应，产生的回水经管道流回到循环水池。
烟气排放连续监测系统是对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置，又被称为“烟气自动监控系统”，简称CEMS，可对固定污染源如锅炉、工业炉窑、焚烧炉等排放烟气中的颗粒物、气态污染物的浓度和排放率进行连续地、实时地跟踪测试。
烟气排放连续监测系统由置于烟囱6上的采样探头、粉尘仪、温压流一体化探头、分析机柜组成。采样探头负责烟气采样，内置陶瓷或不锈钢滤芯用于过滤烟气中的粉尘。伴热管线高温伴热避免烟气中水蒸气冷凝，粉尘仪用于测量烟囱6粉尘浓度，温压流用于测量烟囱6内烟气的温度、压力和流速，分析机柜负责抽取烟气，过滤、冷凝除水后测量SO2、NOx、O2组分。实时气体浓度测量结果可通过4-20mA标准信号或RS485/232输出，测量数据分别通过工控机传输至数采仪，统一上传环保局。系统还留有信号接口，可以传送至DCS，传送至DCS的信号采用4-20mA标准信号连接方式。
碳化硅冶炼烟气智能处理系统的工作原理：采集命令单元1的信号接收板接收烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并发送给信号处理板。分析单元4的预设模块设置柱形图上下界限范围，将显示单元3的转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比分析，得到对比结果并转为信号后发送给信号处理板。信号处理板将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，控制单元2的变频驱动板接收所述驱动信号，根据驱动信号控制风机8的转速和循环水泵9的转速。显示单元3接收采集命令单元1发出的驱动信号后进行转化并进行显示。预警处理单元5接收分析单元4的分析结果信号，如出现烟气排放数据超标情况则发出声光报警。
碳化硅冶炼烟气智能处理系统通过与烟气排放连续监测系统输出的烟气指标标准信号进行连接，可以实现对风机8和循环水泵9功率的自动控制，出现异常情况及时给出报警信号，减少了人员工作量和能源消耗。当烟气排放数据超标情况发生时，自动预警处理机制可以发出声光报警，以提醒工作人员及时发现并进行处理，避免环境污染，具有较好的环保效益，提高了设备的自动化水平，节约了人工成本，提高了除尘净化效率。
实施例2：本实施例提供了一种碳化硅冶炼烟气智能处理方法，采用实施例1所述的碳化硅冶炼烟气智能处理系统，并包括以下步骤：
a、数据采集：采集命令单元1的信号接收板能够接收烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并发送给信号处理板；
b、对比分析：分析单元4的预设模块设置柱形图上下界限范围，将显示单元3的转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比分析，得到对比结果并转为信号后发送给信号处理板；
c、自动控制：信号处理板将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，控制单元2的变频驱动板接收所述驱动信号，根据驱动信号控制风机8的转速和循环水泵9的转速。
进一步的，还包括步骤：
d、转化和显示：显示单元3接收采集命令单元1发出的驱动信号后进行转化并进行显示。
进一步的，还包括步骤：
e、报警：预警处理单元5接收分析单元4的分析结果信号，如出现烟气排放数据超标情况则发出声光报警。
碳化硅冶炼烟气智能处理方法可以根据冶炼实际情况烟气量、温度、SO2、NOX、O2、粉尘等指标自动控制不同时间段风机8和循环水泵9功率，减少了人员工作量和能源消耗，当烟气排放数据超标情况发生时，自动预警处理机制可以发出声光报警，以提醒工作人员及时发现并进行处理，避免环境污染，具有较好的环保效益。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，包括至少一个湿式除尘塔(7)、风机(8)和循环水泵(9)，所述风机(8)的出口与湿式除尘塔(7)的进口相连接，所述湿式除尘塔(7)内部设有若干个喷头，所述循环水泵(9)通过管道与喷头相连接，其特征在于：所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还包括自动控制设备，所述自动控制设备包括采集命令单元(1)、控制单元(2)、显示单元(3)、分析单元(4)和预警处理单元(5)；所述采集命令单元(1)至少设有两组信号输出端和一组信号输入端，所述采集命令单元(1)的一组信号输出端与显示单元(3)的信号输入端相连接，所述采集命令单元(1)的另一组信号输出端与控制单元(2)的信号输入端相连接；所述控制单元(2)设有变频驱动板，所述变频驱动板至少设有两组信号输出端，所述变频驱动板的一组信号输出端与风机(8)电连接，所述变频驱动板的另一组信号输出端与循环水泵(9)电连接；所述分析单元(4)至少设有两组信号输出端和一组信号输入端，所述分析单元(4)的一组信号输出端与采集命令单元(1)的信号输入端相连接，所述分析单元(4)的另一组信号输出端与预警处理单元(5)相连接，所述分析单元(4)的信号输入端与显示单元(3)的信号输出端相连接；所述采集命令单元(1)能够将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，所述控制单元(2)接收所述驱动信号，根据驱动信号控制风机(8)的转速和循环水泵(9)的转速。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述采集命令单元(1)包括信号接收板和信号处理板，所述信号接收板设有至少六组信号输入端和一组信号输出端，所述信号接收板的信号输入端分别与烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号输出接口相连接，所述信号接收板的信号输出端与信号处理板相连接；所述采集命令单元(1)的信号接收板能够接收烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并发送给信号处理板。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述显示单元(3)包括分析模块、转化模块和显示主机，所述分析模块接收信号处理板的驱动信号后加以分析得出分析结果，所述转化模块将分析模块的分析结果转化成柱形图，所述显示主机将转化模块的柱形图在屏幕上进行显示，所述分析模块、转化模块和显示主机均通过数据线进行连接，所述分析模块和转化模块安装在显示主机内；所述显示单元(3)能够接收采集命令单元(1)发出的驱动信号后进行转化并进行显示。
4.根据权利要求3所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述碳化硅冶炼烟气智能处理系统还设有监控冶炼作业流程的监控摄像头，所述监控摄像头设置于烟囱(6)内部，通过数据线与显示主机相连接。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述分析单元(4)包括预设模块、对比模块和信号发射模块，所述预设模块设置柱形图上下界限的范围，所述对比模块将转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比并得到对比结果，所述信号发射模块将对比模块得到的对比结果转为信号并发送给采集命令单元(1)；所述分析单元(4)的预设模块设置柱形图上下界限范围，能够将显示单元(3)的转化模块内的柱形图与预设模块内的上下界限范围进行对比分析，得到对比结果并转为信号后发送给信号处理板。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述采集命令单元(1)的信号接收板能够采集到烟气排放连续监测系统输出的烟气量、温度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和粉尘浓度各指标的标准信号，并将标准信号传递到信号处理板，之后信号处理板将接收到的信号进行内部计算和处理后发出驱动信号，控制单元(2)的变频驱动板接收所述驱动信号，通过所述驱动信号控制风机(8)的转速和循环水泵(9)的转速。
7.根据权利要求6所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述显示单元(3)能够接收采集命令单元(1)发出的驱动信号，之后进行转化并进行显示。
8.根据权利要求6所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述预警处理单元(5)能够接收分析单元(4)的分析结果信号，出现烟气排放数据超标情况时能够发出声光报警。
9.根据权利要求1所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述湿式除尘塔(7)为两个，所述两个湿式除尘塔(7)并联或者串联连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统，其特征在于：所述驱动信号为4-20mA标准信号。
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| CN202110168452.0A CN112807906A (zh) | 2021-02-07 | 2021-02-07 | 一种碳化硅冶炼烟气智能处理系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113551234A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-26 | 江苏纯润环保科技有限公司 | 一种环保型固废处理系统 |
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2021
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