CN112870911B - 一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法，该方法通过在卸料导管内设置热成像仪对流经卸料导管内的活性炭进行实时拍摄，得到热成像图像。然后根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管内的活性炭是否具有高温点。若具有高温点后在卸料斗内对相应的高温活性炭进行隔氧灭火处理。然后再在料仓内对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水冷却处理。本发明在活性炭烟气净化装置的卸料环节检测出自燃的高温活性炭，并能对其进行熄灭和冷却处理，解决了高温活性炭颗粒难以全面检测和处置的问题，提高了系统的安全性。

Description

一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法和系统
技术领域
本发明涉及活性炭烟气净化装置中高温活性炭颗粒的检测及处理，具体涉及一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法和系统，属于活性炭烟气净化技术领域。
背景技术
烧结工序产生的烟气量约占钢铁全流程中的70％左右，烧结烟气中的主要污染物成分为为粉尘、SO2、NOX；另外还有少量VOCs、二噁英、重金属等；需净化处理后才能外排。目前活性炭脱硫脱硝装置处理烧结烟气的技术已经成熟，在国内开始推广使用，取得了良好的效果。
现有技术中活性炭脱硫脱硝装置工作示意图如图1所示：烧结工序产生的原烟气(污染物主要成分为SO2)经过吸附塔活性炭床层后成为净烟气外排；吸附了烟气中污染物(污染物主要成分为SO2)的活性炭经活性炭输送机S1送入解析塔，在解析塔内吸附了污染物的活性炭加热到400℃～430℃进行解析活化，解析活化后释放出的SRG(富硫)气体去制酸工序，解析活化后的活性炭冷却到110℃～130℃后排出解析塔，振动筛筛分掉活性炭粉尘，筛上活性炭颗粒经活性炭输送机S2重新进入吸附塔；补充的新活性炭加在输送机S1上(活性炭烟气净化装置使用的活性炭为圆柱状的活性炭颗粒，典型尺寸：直径9mm，高度11mm)。
如图1所示，活性炭在解析塔中加热到了400℃～430℃，活性炭烟气净化装置所用的活性炭燃点温度在420℃；解析塔是气密结构，并充满氮气。
现有技术中解析塔结构示意图如图2所示：活性炭在解析塔中不与空气接触，以保证活性炭在解析塔内不燃烧；活性炭在解析塔内解析加热和冷却的过程中，偶尔会发生少量加热的活性炭颗粒在冷却段未能充分冷却，少量未冷却到安全温度的高温活性炭颗粒从解析塔排出的情况(烧结烟气净化装置的解析塔内装填的活性炭颗粒超过百吨，活性炭颗粒在解析塔内流动和冷却加热及热传导等过程复杂)。高温活性炭颗粒从解析塔排出后和空气接触，会发生自燃(阴燃，无焰)，自燃的少量高温活性炭颗粒可能会引燃其周围的低温活性炭颗粒，这些自燃的高温活性炭颗粒会随活性炭循环进入烟气净化装置各个环节，威胁到烧结活性炭烟气净化系统的安全稳定运行，烧结活性炭烟气净化装置有对高温自燃活性炭颗粒进行检测和处置的要求。如图1所示，烧结活性炭烟气净化装置在解析塔和吸附塔之间循环，解析塔、吸附塔、输送机、振动筛、缓冲仓等各环节均为气密结构，现有烧结活性炭烟气净化装置未能解决对局部少量高温活性炭进行检测、定位和处理的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法和系统。本发明在活性炭烟气净化装置的卸料导管上设置热成像仪，热成像仪对流经卸料导管内的活性炭物料进行拍摄获取热成像图像，进而分析判断活性炭物料中是否具有高温点，发现高温点后向控制模块报警，控制模块控制隔氧灭火装置对高温活性炭物料进行隔氧灭火处理，然后再由喷水冷却装置对高温活性炭物料进行喷水冷却处理。本发明提出的技术方案在活性炭烟气净化装置的卸料环节检测出自燃的高温活性炭，并能对自燃的高温活性炭进行熄灭和降温处理，解决了高温活性炭颗粒难以全面检测和处置的问题，提高了系统的安全性。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下所述：
根据本发明的第一种实施方案，提供一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法。
一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法，该方法包括如下步骤：
1)完成解析后的活性炭通过输送机进行输送，在卸料段上，输送机内的活性炭经由卸料导管输送至卸料斗内。
2)在卸料导管内，热成像仪对流经卸料导管内的活性炭进行实时拍摄，得到热成像图像。
3)根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管内的活性炭是否具有高温点。
3a)若判断所述热成像图像不具有高温点，则重复步骤2)。
3b)若判断所述热成像图像具有高温点，则进行步骤4)。
4)活性炭经卸料导管进入卸料斗，在卸料斗内对相应的高温活性炭进行隔氧灭火处理。进入卸料斗内的活性炭再输送至料仓，在料仓内对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水冷却处理。最后通过料仓将活性炭分送至需炭单元。
作为优选，在步骤3)中，根据所述热成像图像分析判断流经卸料导内的活性炭是否具有高温点，具体为：
热成像仪对流经卸料导管内的活性炭进行实时拍摄，得到一次热成像图像。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比。若T1≤T0，则判断所述一次热成像图像不具有高温点，重复步骤2)。若T1＞T0，则判断所述一次热成像图像具有疑似高温点，则热成像仪开始旋转(一般为在活性炭流动的方向上做往复摆动式旋转)对流经卸料导管内的活性炭进行追踪拍摄，得到二次热成像图像。根据所述二次热成像图像，获取二次热成像图像中的最高温度值T1`，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比。若T1`≤T0，则判断所述疑似高温点为假高温点，重复步骤2)。若T1`＞T0，则确认所述疑似高温点为高温点，则进行步骤4)。优选，T0的取值范围为390～425℃，优选为400～420℃。
作为优选，将所述二次热成像图像划分为n个区域，获取n个区域中每个区域的最高温度，选取n个最高温度中的最高温度值即为T1`。优选，n的取值为1-20，优选为3-15。热成像仪追踪拍摄的次数为1-5次，优选为2-3次。
作为优选，在步骤4)中，所述对高温活性炭进行隔氧灭火处理，具体为：当判定所述活性炭物料具有高温点时，通过设置在卸料斗上的隔氧灭火装置对相应的高温活性炭喷吹隔氧灭火气体，从而实现对高温活性炭的熄灭和初步降温。优选，所述隔氧灭火气体为氮气或二氧化碳。
作为优选，在步骤4)中，所述对隔氧灭火处理后的活性炭进行冷却处理，具体为：当完成隔氧灭火处理后的活性炭落入料仓内时，通过设置在料仓上的喷水冷却装置对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水降温，从而实现对高温活性炭的进一步冷却。
作为优选，设定隔氧灭火装置开始喷吹隔氧灭火气体的时刻为t0`，s。则t0`满足以下关系式：
t0`＝t0...式I。
作为优选，设定喷水冷却装置开始喷吹水雾的时刻为t0``，s。则t0``满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000031
在式I和式II中，t0为热成像仪检测到卸料导管内的活性炭具有高温点时的时刻，s。t0`为隔氧灭火装置开始喷吹隔氧灭火气体时的时刻，s。t0``为喷水冷却装置开始喷吹水雾时的时刻，s。H为卸料斗和料仓之间的垂直高度，m。g为重力加速度，m/s2。或
喷水冷却装置开始喷吹水雾的时刻t0``为隔氧灭火装置完成隔氧灭火处理后的时刻。
作为优选，在步骤4)中，所述隔氧灭火处理喷吹隔氧灭火气体的时长t1满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000032
其中：t1为隔氧灭火装置对高温活性炭喷吹隔氧灭火气体的时长，s。k1为隔氧灭火处理安全系数，取值为1.2-2.5，优选为1.6-2.1。C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcn为经隔氧灭火处理前后活性炭的温度差，℃。V1为隔氧灭火装置喷吹隔氧灭火气体的气体流速，m/s。S1为隔氧灭火装置喷吹隔氧灭火气体的喷口面积，m2。C2为隔氧灭火气体的比热容，kJ/(kg·℃)。ρ1为隔氧灭火气体的密度，kg/m3。Δtn为隔氧灭火气体对高温活性炭进行隔氧灭火处理前后的气体温差，℃。
作为优选，在步骤4)中，所述喷水冷却处理喷吹水雾的时长t2满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000041
其中，t2为喷水冷却装置对隔氧灭火处理后的活性炭进行水雾喷吹的时长，s。k2为喷水冷却处理安全系数，取值为1.2-2.5，优选为1.6-2.1。C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcw为经喷水冷却处理前后活性炭的温度差，℃。V2为喷水冷却装置喷吹水雾的流速，m/s。S2为喷水冷却装置喷吹水雾的喷口面积，m2。ρ2为水的密度，kg/m3。C2为当地大气压和水蒸发温度下水的比热容，kJ/(kg·℃)。C3为当地大气压和水在初始温度下的比热容，kJ/(kg·℃)。T2为当地大气压下的水蒸发温度，℃。T3为当地大气压下所喷吹水雾的初始温度，℃。hw为当地大气压和水蒸发温度下水的汽化潜热，kJ/kg。
根据本发明的第二种实施方案，提供一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的系统。
一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的系统或一种用于用于第一种实施方案所述方法的解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的系统。该系统包括卸料导管、卸料斗、料仓和输送机。所述输送机的出料口与卸料导管的进料口相连接。所述卸料导管的出料口与卸料斗的进料口相连接。所述卸料斗的出料口与料仓的进料口相连接。所述卸料导管上设置有热成像仪。所述卸料斗上设置有隔氧灭火装置。所述料仓上设置有喷水冷却装置。
作为优选，在所述卸料导管的上侧壁上开设有观察口。在所述观察口上设置有遮光罩。所述热成像仪设置在遮光罩的顶部。热成像仪通过观察口对卸料导管内的物料进行实时拍摄获得热成像图像。优选，所述卸料导管包括倾斜段和竖直段，进入卸料导管内的物料依次经过卸料导管的倾斜段和竖直段。所述观察口设置在卸料导管的倾斜段上。所述遮光罩的顶面与卸料导管倾斜段的轴线平行设置。优选，所述卸料导管设置在卸料斗上部的一侧。
优选的是，该系统还包括设置在卸料斗与料仓之间的进料管。卸料斗的出料口通过进料管与料仓的进料口连接。进料管设置在料仓顶部的中心位置。优选，所述进料管上还设有卸灰阀。
作为优选，所述隔氧灭火装置包括进气管、喷气嘴以及气阀。所述进气管设置在卸料斗上。所述喷气嘴设置在卸料斗的上部入口处，且位于与卸料导管相对的一侧。所述进气管穿过卸料斗的侧壁后与喷气嘴相连接。所述气阀设置在进气管上。优选，喷气嘴的喷吹方向与喷气嘴所在一侧的卸料斗侧壁平行。
作为优选，所述喷水冷却装置包括进水管、水雾喷嘴、水阀、环形水管和垂直水管。所述进水管设置在料仓外部。垂直水管设置在料仓的顶部。环形水管设置在料仓内腔的顶部。所述垂直水管的一端与进水管相连通，垂直水管的另一端伸入料仓内并与环形水管相连通。环形水管上设有水雾喷嘴，且水雾喷嘴的喷口指向环形水管的环心。所述水阀设置在进水管上。
优选的是，在所述喷水冷却装置中，垂直水管垂直设置在料仓顶部。垂直水管的数量为多根，多根垂直水管以料仓顶部的进料管为中心呈现环形分布或沿着圆周方向均匀地分布。优选，环形水管上设有多个水雾喷嘴，多个水雾喷嘴均匀分布。
作为优选，在热成像仪的外部还设置有冷却保护罩。冷却保护罩设置在遮光罩的顶面上，并罩住热成像仪。优选，热成像仪在冷却保护罩内旋转，从而对进入卸料导管内的物料进行拍摄及追踪拍摄。
作为优选，所述卸料导管倾斜段的上侧壁上还设有上除尘风口和下除尘风口。其中，上除尘风口位于遮光罩的上游。下除尘风口位于遮光罩的下游。
作为优选，所述输送机为链斗式输送机。一般情况下，采用链斗式输送机进行卸料时，均是一个链斗接一个链斗的进行，即，在本申请中，链斗式输送机向卸料导管的进料口进行卸料时是逐一地将链斗式输送机的各个链斗中的物料进行投放的方式。一般地，一条链斗式输送机可以同时对多个卸料导管进行投料(卸料导管之后依次连接有卸料斗、进料管、料仓和需料设备。需要说明的是，在活性炭烟气净化装置中，需料设备一般指的是活性炭吸附塔)。
作为优选，该系统还包括数据处理模块和控制模块。所述数据处理模块与控制模块连接，同时气阀、水阀与控制模块连接(气阀、水阀直接通过导线或者无线电信号与控制模块相连接)。当根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管内的活性炭具有高温点时，数据处理模块向控制模块报警，控制模块通过控制气阀和水阀的操作来实现对高温活性炭的隔氧灭火处理和喷水冷却处理。
在现有技术中，如图1所示，活性炭烟气净化装置中的活性炭在解析塔和吸附塔之间循环。解析塔、吸附塔、输送机、缓冲仓等各环节均为气密结构，且活性炭在以上装置中是大量聚集状态，偶尔出现的高温活性炭可能处在一团常温活性炭的包围之中，难以全面检出高温活性炭颗粒。
在活性炭烟气净化装置中，活性炭在解析塔和吸附塔之间循环，所有活性炭在循环中需经由活性炭输送机经过卸料导管、卸料斗、料仓等输送至活性炭吸附塔。活性炭颗粒在卸料导管上是倾斜滚动的平铺状态。能够最大程度的降低活性炭层厚，使得活性炭更为分散，降低活性炭相互间的包覆程度(主要是避免高温活性炭被低温活性炭包覆后不利于被检测发现)并使得底层的活性炭颗粒被表层活性炭颗粒遮挡最少，更易被热成像仪检测识别，避免漏检。因此，在卸料导管上对高温活性炭颗粒(或自燃活性炭)进行检测，是最有利于检测发现活性炭烟气净化工序中的高温活性炭颗粒的方式之一。
在本发明中，提供一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法。在该方法中，热成像仪首先对卸料导管内成像区中的物料(活性炭)进行实时拍摄，获取热成像图像。然后根据所述热成像图像分析判断进入成像区内的物料是否具有高温点。若判断所述热成像图像不具有高温点，则热成像仪继续监测进入卸料导管内成像区中的物料。当判断所述热成像图像具有高温点时，在卸料斗中采用隔氧灭火装置对所检测到的高温物料进行隔氧灭火处理(即喷吹隔氧灭火气体)，然后再在料仓中采用喷水冷却装置对相应的活性炭高温物料进行喷水冷却处理(喷吹水雾)，从而实现对高温活性炭物料的熄灭和冷却。此处所述的成像区是指热成像仪通过观察口对卸料导管的卸料底面(为倾斜面)所能检测到的最大有效区域。
一般地，热成像仪检测到自燃活性炭颗粒(自燃的高温或高温活性炭)后，相对安全的处置方式主要包括：1、排出自燃活性炭；而排出自燃活性炭往往会增加活性炭烟气净化系统的损耗，排出的自燃活性炭颗粒还需要进一步处置；2、熄灭自燃活性炭；自燃的高温活性炭遇水后有发生水煤气反应的缺点，所以无水的熄灭自燃活性炭方法更适合活性炭烟气净化工艺；3、熄灭并冷却活性炭；自燃活性炭颗粒熄灭后，如继续保持自燃点以上高温状态，一旦再遇到空气还可能发生自燃，所以要进一步安全处置自燃活性炭颗粒，即，需要将自燃活性炭熄灭后再进行降温。在本发明中，自燃活性炭熄灭装置(隔氧灭火装置)，采用能隔绝氧气的气体(例如氮气、CO2、惰性气体等)进行灭火处理(同时还具有进行第一次降温的作用)，然后再在无氧气氛下喷吹水雾进一步进行降温处理，喷气熄灭和喷吹水雾冷却相结合的设计是一种适合活性炭烟气净化装置的自燃活性炭冷却熄灭的好工艺。
在本发明中，由于卸料导管包括倾斜段和竖直段，活性炭在流经卸料导管倾斜段时是呈平铺的滚动状态，此状态下，活性炭暴露较为彻底(即低温活性炭很难包覆住高温活性炭)，因此通过在卸料导管倾斜段上设置热成像仪对流经卸料导管的活性炭物料进行高温检测，其检测准确度大大提高。检测工作时，热成像仪对流经卸料导管一次热成像区内的活性炭进行实时拍摄，得到一次热成像图像(热成像图像为带温度信息的红外线图片，从热成像图像中可以读取到成像区内各个点的物料的温度信息)。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0(安全温度)进行对比。若T1≤T0，则判断所述一次热成像图像不具有高温点，则继续进行检测工作。若T1＞T0，则判断所述一次热成像图像具有疑似高温点，则热成像仪开始旋转(一般为在活性炭流动的方向上做往复摆动式旋转)对流经卸料导管内的活性炭进行追踪拍摄，并在二次热成像区拍摄得到二次热成像图像。根据所述二次热成像图像，获取二次热成像图像中的最高温度值T1`，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比。若T1`≤T0，则判断所述疑似高温点为假高温点。若T1`＞T0，则确认所述疑似高温点为高温点，则对高温活性炭采取熄灭冷却处理。一般地，T0的取值范围为390～425℃，优选为400～420℃。为进一步体现所述高温检测的准确性或精准度，所述二次热成像图像可以是连续多次拍摄的多张图片，通过对该高温点处物料(活性炭)在连续多次拍摄的多张图片中的温度信息进行对比，从而针对该高温点是否为真实的高温点做出更加准确的判断。需要说明的是，一次热成像区和二次热成像区是相对应的，是可以根据实际需要进行调节的，例如，将热成像仪通过观察口可实际拍摄到的卸料导管上高温活性炭流经的区域平均分割，例如，当分割为两个区域时，位于上游的一半区域即为一次热成像区，位于下游的一半区域即为二次热成像区。一般地，根据热成像仪跟踪拍摄的次数，一般将热成像检测的有效区域划分为一次热成像区、二次热成像区、三次热成像区、......等，即热成像仪跟踪拍摄的次数与热成像图像区的划分个数的数值相等。
在本发明中，当检测到流经卸料导管内的活性炭具有高温点时，即启动设置在卸料斗上的隔氧灭火装置进行隔氧灭火处理。在本发明中，所述隔氧灭火装置包括进气管、喷气嘴以及气阀。所述进气管设置在卸料斗上，并穿过卸料斗上部的侧壁伸入至卸料斗内。所述喷气嘴设置在卸料斗的内部一侧(一般为设置在远离卸料导管的一侧)，并与进气管相连通。所述气阀设置在进气管上。当检测到的高温活性炭颗粒由卸料导管卸料至卸料斗内，所述高温活性炭颗粒处于滑落状态，滑落状态的活性炭颗粒较其他状态更为分散，各层活性炭颗粒对彼此的遮挡较少，即在此处布置隔氧灭火装置，隔氧灭火装置所喷吹的隔氧灭火气体能更均匀更充分的与高温活性炭颗粒接触并包覆或者充满在高温活性炭颗粒的周围，从而能够更加快速地实现高温活性炭颗粒的熄灭与冷却。此外，喷气嘴的喷吹方向与其所在一侧的卸料斗侧壁平行，即喷气嘴的喷吹方向与活性炭的进料方向相对设置，使得隔氧灭火气体能够与高温活性炭颗粒接触更为充分，更有利于实现对高温活性炭颗粒的调温或控温。
设定隔氧灭火装置开始喷吹隔氧灭火气体的时刻为t0`，s。则t0`满足以下关系式：
t0`＝t0...式I。
其中，t0为热成像仪检测到卸料导管内的活性炭具有高温点时的时刻，s。t0`为隔氧灭火装置开始喷吹隔氧灭火气体时的时刻，s。
即隔氧灭火装置的启动时刻即为发现活性炭高温点的时刻。也就是说，在本发明中，一旦发现有活性炭具有高温点(以下称高温活性炭)，即开启隔氧灭火装置向卸料斗内喷吹隔氧灭火气体(氮气、二氧化碳、惰性气体等)。一般情况下，从发现高温活性炭到高温活性炭经由卸料导管落入至卸料斗内需要花费一定的时间(卸料导管倾斜段的角度、以及发现高温活性炭的位置，即热成像仪的热成像区距离卸料斗的距离不变的情况下，所述花费一定的时间为一个几乎不变的常数值，在这个固定需要花费的时间内，隔氧灭火气体可在卸料斗内完成隔氧氛围，以便于高温活性炭一落入卸料斗内即可进行熄灭降温处理)。需要说明的是，启动隔氧灭火装置向卸料斗内开始喷吹隔氧灭火气体的时候，检测到的高温活性炭还未落入卸料斗内。通过提前开启隔氧灭火装置向卸料斗内喷吹隔氧灭火气体的目的是：一方面，可以提前将隔氧灭火气体布满卸料斗，隔绝氧气，为隔氧灭火创造无氧环境；其次，提前喷吹隔氧灭火气体，能够使得高温活性炭一落入卸料斗内(甚至是在靠近卸料斗进料口的部分卸料导管内)即开始进行隔氧灭火的处理，极大的提高的隔氧灭火的安全性和准确性，避免当高温物料落入卸料斗内后再进行喷吹隔氧灭火气体导致的不能完全完成对高温活性炭进行隔氧灭火的目的。
在本发明中，为了确保对高温活性炭的隔氧灭火效果，设定隔氧灭火处理喷吹隔氧灭火气体的时长为t1，s。所述隔氧灭火装置喷吹隔氧灭火气体的时长t1满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000081
其中：t1为隔氧灭火装置对高温活性炭喷吹隔氧灭火气体的时长，s。k1为隔氧灭火处理安全系数，取值为1.2-2.5，优选为1.6-2.1(可根据实际工况进行调节设定)。C1为活性炭的比热容，取值为0.84kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcn为经隔氧灭火处理前后活性炭的温度差，℃。V1为隔氧灭火装置喷吹隔氧灭火气体的气体流速，m/s。S1为隔氧灭火装置喷吹隔氧灭火气体的喷口面积，m2。C2为隔氧灭火气体的比热容，kJ/(kg·℃)。ρ1为隔氧灭火气体的密度，kg/m3。Δtn为隔氧灭火气体对高温活性炭进行隔氧灭火处理前后的气体温差，℃。
一般来说，从解析塔排出的冷却活性炭颗粒平均温度约为120～140℃，活性炭降温目标为将高温活性炭的温度降低至设定的目标温度T0以下，例如灭火气体量按将活性炭降温20～50℃考虑(例如Δtcn＝30℃)。而在理想状态下，隔氧灭火气体在热交换过程中升温到了所有活性炭颗粒的平均温度，例如125℃；若隔氧灭火气体的初始温度为25℃，此时Δtn＝125-25＝100℃。在公式III中，所述隔氧灭火装置灭火降温的持续时间t1的含义为保证滑落至卸料斗的高温活性炭颗粒能被隔氧灭火气体充满包覆，隔离氧气，并带走部分热量，达到降低高温和阴燃活性炭颗粒温度和熄灭阴燃活性炭颗粒的目的。隔氧灭火降温的持续时间t1也表明，本发明精准控制隔氧灭火气体的用量，使得本发明的技术方案在达到熄灭冷却自燃活性炭颗粒的同时，也能控制隔氧灭火气体的使用成本。
在本发明中，完成隔氧灭火处理后的活性炭仍然具有较高的温度(高于活性炭吸附塔对活性炭的温度要求：110-130℃)，因此还需对隔氧灭火处理后的活性炭进一步进行冷却处理。在本发明中，所述喷水冷却装置包括进水管、水雾喷嘴(水雾喷嘴的数量可根据实际工况进行设定)、水阀、环形水管和垂直水管。在所述喷水冷却装置中，垂直水管的一端连接进水管，垂直水管的另一端伸入料仓内并连接料仓内悬吊的环形水管。所述水雾喷嘴设置在环形水管上，且所述水雾喷嘴的喷口指向环形水管的环心。即，水雾喷嘴喷出的水雾会在料仓的进料口下方形成一个水雾帘幕(同时还具有一定厚度)，使得从料仓进料口落入的活性炭颗粒均需穿过水雾帘幕，进而保证活性炭颗粒均能与水雾接触从而得到冷却。
在本发明中，选用氮气(也可以是二氧化碳或者惰性气体)作为隔氧灭火降温的冷却介质的原因：第一是，氮气能隔离氧气阻碍高温及阴燃活性炭燃烧起到灭火作用，并且能带走一部分热量起到降温的作用。第二是，可避免直接喷水灭火降温时，高温活性炭遇到水吸热后生成的水蒸气发生水煤气反应，产生一氧化碳和氢气，存在爆炸的安全隐患。第三是，还可避免直接喷水灭火降温时，高温活性炭所处的卸料斗为半封闭结构，大量水遇热变成水蒸气，产生蒸汽喷发，存在爆炸的安全隐患。第四是，解析塔本身需要用到大量氮气，就近就有氮气产气储气设备，方便降温灭火系统可直接使用。若有附近有二氧化碳产气储气设备，如高温煅烧石灰石(或白云石)过程中产生的二氧化碳，则也可考虑使用二氧化碳灭火降温的冷却介质。
在本发明中，本发明还采用水作为介质对高温活性炭进行冷却处理。一般来说，燃烧的炭遇水时会发生水煤气反应，但是在本发明的应用场景中，首先，自燃的高温活性炭颗粒在经过隔氧灭火气体隔氧灭火处理的同时，还会被隔氧灭火气体进行一次降温，完成一次降温后的熄灭后的活性炭颗粒虽然还具有一定的温度，但该温度不足以支持水煤气反应的温度条件；其次，高温活性炭颗粒的体积和范围都很小，遇水后会迅速降温，没有形成持续的水煤气反应的条件；同时，考虑到水的高比热容、低廉成本和易于获得，因此，本发明采用水作为冷却介质。同时，水的比热容比氮气、二氧化碳等气体的比热容高，相同体积的水的降温幅度更大，所需水量更小。喷水量较少，高温活性炭遇到水吸热后生成的水蒸气较少，且此时活性炭温度已较低(隔氧灭火气体以及处理过使得活性炭温度降低了)，少量水蒸气和较低温度的活性炭不会发生水煤气反应。
在本发明中，设定喷水冷却装置开始喷吹水雾的时刻为t0``，s。则t0``满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000101
在式I和式II中，t0为热成像仪检测到卸料导管内的活性炭具有高温点时的时刻，s。t0``为喷水冷却装置开始喷吹水雾时的时刻，s。H为卸料斗和料仓之间的垂直高度，m。g为重力加速度，取值为9.8m/s2。或，喷水冷却装置开始喷吹水雾的时刻t0``为隔氧灭火装置完成隔氧灭火处理后的时刻。一般情况下，卸料斗距离料仓具有一定的垂直距离(卸料斗和料仓之间通常设置有进料管，进料管的高度即垂直距离)，因此，一方面，为了使得隔氧灭火处理后的活性炭在落入料仓之前，喷水冷却装置就能够在料仓的进料口处形成水雾帘幕，一般需要提前喷吹水雾；另一方面，又需要避免提前喷吹水雾的提前量过大而造成水分过多具有安全隐患，因此需对喷吹水雾的时刻进行控制。一般情况下，是当活性炭恰好落入料仓时，水雾帘幕刚好形成为宜。
在本发明中，所述喷水冷却处理的水雾喷吹时长t2满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000102
其中，t2为喷水冷却装置对隔氧灭火处理后的活性炭进行水雾喷吹的时长，s。k2为喷水冷却处理安全系数，取值为1.2-2.5，优选为1.6-2.1(可根据实际工况进行调节设定)。C1为活性炭的比热容，取值为0.84kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg(一般情况下，M2的数字与M1的竖直相当)。Δtcw为经喷水冷却处理前后活性炭的温度差，℃。V2为喷水冷却装置喷吹水雾的流速，m/s。S2为喷水冷却装置喷吹水雾的喷口面积，m2。ρ2为水的密度，kg/m3。C2为当地大气压和水蒸发温度下水的比热容，kJ/(kg·℃)。C3为当地大气压和水在初始温度下的比热容，kJ/(kg·℃)。T2为当地大气压下的水蒸发温度，℃。T3为当地大气压下所喷吹水雾的初始温度，℃。hw为当地大气压和水蒸发温度下水的汽化潜热，kJ/kg。
一般来说，热成像仪检测到的自燃或高温活性炭(420℃左右)经隔氧灭火装置隔氧灭火处理后还会具有较高的温度，在公式IV中，冷却水量按将活性炭降温15～20℃进行考虑(例如Δtcw＝15℃)，同时，冷却水在热交换过程中升温到了当地大气压下的水蒸发温度，例如100℃。本申请采取的是喷洒水雾的方式，水雾喷洒到具有一定温度的活性炭上会直接吸热蒸发。以确保冷却水在冷却过程全部转化为水蒸气，即液态水不带入活性炭物料中。上式中水雾喷吹时长t2表明，本发明通过精准控制喷水冷却装置的喷水方式及喷洒时间，在满足了冷却活性炭的目的的同时，也控制了水的喷洒量，避免了将液态水带入后续需炭单元(例如活性炭吸附塔)甚至整个烟气净化装置中，从而避免液态水在输送系统中会导致活性炭粉粘连在输送设备上，同时，还可避免液态水和活性炭中未解析完全的SO2反应形成H2SO4而腐蚀输送设备。即本发明采用成本低廉易于获得的水作为冷却活性炭的介质，在降低使用成本的同时，还避免了水作为冷却介质时可能会出现的常见的技术问题。
一般来说，卸料导管主体是密封结构，活性炭在卸料导管内运动，现有卸料导管内设置热电偶等常规检测方式难以捕捉快速经过的高温活性炭颗粒。热成像仪直接布置在卸料导管内则卸料导管空间不足、工作环境恶劣(振动、粉尘)的问题。因此，需要对现有卸料导管进行改造，以适应热成像仪检测高温活性炭颗粒的要求。因此，在本发明中，通过在卸料导管的上侧壁(即卸料导管的上表面)上开设有观察口。在所述观察口上设置有遮光罩。所述遮光罩的顶部开设有通孔。所述热成像仪设置在遮光罩的顶部，并通过通孔和观察口对卸料导管内的物料进行实时拍摄获得热成像图像。所述遮光罩的顶面、观察口所处平面以及卸料导管内的物料流进的底面互为平行设计。通过在卸料导管上开设观察口和罩设遮光罩的方式，可以在不影响卸料导管卸料的同时，能够比较稳定以及增加了足够的空间进而完成热成像仪的安装。
进一步地，为了解决热成像仪工作环境恶劣(振动、粉尘)的问题。在位于遮光罩上游的卸料导管的上侧壁上开设有上除尘风口。在位于遮光罩下游的卸料导管的上侧壁上开设有下除尘风口。即，本发明通过在遮光罩的卸料导管的上、下游位置均设置除尘开口，还可以在上、下除尘开口上设置吸尘罩。吸尘罩上连接有吸尘管道，吸尘罩通过吸尘管道与除尘装置连接，所述吸尘罩的吸尘能力能保证热成像仪工作时，热成像区域无粉尘外溢，解决了筛分时活性炭颗粒粉尘浓度高的问题。同时，当卸料斗内喷吹隔氧灭火气体的时候，由于卸料导管内设置有除尘口，使得卸料导管内为负压，因而隔氧灭火气体会延伸至卸料导管内，可以起到提前灭火和隔离卸料导管内氧气流入卸料斗内的目的。同时，还使得热成像仪的检测区为正压，降低粉尘等的进入，避免影响热成像仪的检测精确性。
在本发明中，在热成像仪的外部还设置有冷却保护罩。冷却保护罩设置在遮光罩的顶面上，并罩住热成像仪。即，热成像仪安装在冷却保护罩内，一方面，冷却保护罩可从顶部(远离通孔的一端)通压缩空气，压缩空气从前端(靠近通孔的一端)喷出，冷却热成像仪，保证其工作温度不高于60℃，防止粉尘进入热成像仪，造成仪器故障；同时，前端喷出的压缩空气对镜头和保护罩高清防护镜片起到清洁保护作用，防止粉尘集聚，污染镜头和保护罩高清防护镜片。
进一步地，冷却保护罩安装在遮光罩顶部中心位置。遮光罩内部涂黑防止光线反射。遮光罩起到遮蔽外界光线目的，消除外界光线对热成像仪的干扰。从冷却保护罩喷出的压缩气体能维持遮光罩内正压，防止外部粉尘进入遮光罩，防止个别活性炭颗粒从遮光罩开口跳出振动筛损伤热成像仪。
进一步地，除尘风口分别位于和遮光罩上游和下游的卸料导管上，除尘风口垂直于卸料导管倾斜段能保证个别进入除尘风口的活性炭颗粒能依靠重力下落回卸料导管。冷却保护罩前端喷出的压缩空气和除尘风口的负压，除去了热成像范围空间内的粉尘，有利于提高热成像准确性和为热成像系统提供一个良好的工作环境。
本申请的技术方案中，可以设置一个或多个热成像仪。在具体的实施过程中，可以设置多个热成像仪，通过控制多个独立的热成像仪对进入成像区内的物料进行拍摄获取热成像图像，从而确保高温检测过程中不遗漏物料，解决了现有技术中难以全面检测的问题。热成像仪个数越多，单个热成像仪距离卸料导管越近，遮光罩高度越低。同时，热成像仪可在冷却保护罩内做一定角度的旋转运动，即热成像仪的位置可以随着卸料导管内物料的移动而转动，针对疑似高温点的物料，热成像仪能够进一步追踪判定，从而使得检测更加精准，也更有利于实现检测的全面性。
在本发明中，所述活性炭烟气净化装置高温检测系统还包括控制模块、数据处理模块。热成像仪获取物料在成像区内的热成像图像后，根据所述热成像图像分析判断相应物料中是否具有高温点，将判断为高温点的数据信息传输至数据处理模块，数据处理模块与控制连接，即向控制发出报警，控制模块则进入下一步处理流程(控制隔氧灭火处理装置和喷水冷却装置对高温活性炭进行处理)。
在本申请中，所述“上游”“下游”是根据输送机、卸料导管、卸料斗、料仓等输送装置上活性炭颗粒的流动方向而言的相对概念，即在输送装置上，活性炭颗粒先经过的位置为上游，后经过的位置为下游。
在本发明中，所述卸料导管、料斗、进料管、料仓等，除了必要的进料口、出料口、进水口、出水口、卸灰口、除尘口等之外，整体为气密式设计。并且上述所述的进料口、出料口、进水口、出水口、卸灰口、除尘口等均可设置有相应的阀门
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用在卸料导管上设置热成像仪的高温检测方式，在卸料导管的倾斜段上，物料更加分散，底层物料不会被遮挡，能够有效避免漏检，从而得到准确的高温点的判断数据，提高了检测的准确性。
2、本发明提供的技术方案中，在识别卸料导管内成像区中的物料具有高温点的情况下，能够精准控制隔氧灭火装置的灭火气体喷吹时刻和时长以及喷水冷却装置的水雾喷洒时刻和时长等，实现高温物料的熄灭和冷却，同时避免将液态水带入输送系统，提高了系统的安全性。
3、本发明在卸料导管上开设观察口和在观察口上罩设遮光罩，一方面解决了热成像仪的检测工作和安装难的问题，同时还设置有上、下除尘风口排除观测障碍，优化成像环境、成像背景，同时保证活性炭颗粒不会跳出卸料导管，进而确保活性炭烟气净化装置的安全稳定运行。
4、在本发明中，通过先采用隔氧灭火气体对高温活性炭进行灭火处理，然后再采用比热容较大的水进行冷却处理，避免了直接采用水进行灭火处理可能发生的水煤气反应，通过精准控制灭火气体及冷却水的用量，在保证自燃活性炭颗粒熄灭冷却效果的同时，严格控制使用成本，维护了活性炭烟气净化装置的安全稳定运行。
5、本发明采用热成像仪的高温检测方式，通过初步判断疑似高温点，并针对疑似高温点进行追踪判定，从而得到准确的高温点的判断数据，提高了检测的准确性。
附图说明
图1为现有技术中活性炭脱硫脱硝装置工作示意图。
图2为现有技术中解析塔的结构示意图。
图3为本发明一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法的流程图。
图4为本发明输送机、卸料斗、料仓连接关系示意图。
图5为本发明中热成像仪安装结构示意图。
图6为本发明中热成像仪俯视结构示意图。
图7为本发明中热成像仪多次拍摄热成像图像示意图。
图8为本发明中热成像仪、数据处理模块、控制模块的关系图。
图9为本发明中热成像仪的数据处理流程图。
图10为本发明中隔氧灭火装置、喷水冷却装置结构示意图。
图11为本发明喷水冷却装置局部放大结构示意图。
图12为本发明喷水冷却装置俯视结构示意图。
图13为本发明中解析后活性炭高温自燃检测预警及熄灭降温处理流程的逻辑框图。
附图标记：1：卸料导管；101：观察口；102：遮光罩；103：上除尘风口；104：下除尘风口；2：卸料斗；3：料仓。4：输送机；5：热成像仪；501：冷却保护罩；502：一次热成像区；503：二次热成像区；6：隔氧灭火装置；601：进气管；602：喷气嘴；603：气阀；7：喷水冷却装置；701：进水管；702：水雾喷嘴；703：水阀；704：环形水管；705：垂直水管；8：进料管；801：卸灰阀；A1：数据处理模块；A2：控制模块。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法，该方法包括如下步骤：
1)完成解析后的活性炭通过输送机4进行输送，在卸料段上，输送机4内的活性炭经由卸料导管1输送至卸料斗2内。
2)在卸料导管1内，热成像仪5对流经卸料导管1内的活性炭进行实时拍摄，得到热成像图像。
3)根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管1内的活性炭是否具有高温点。
3a)若判断所述热成像图像不具有高温点，则重复步骤2)。
3b)若判断所述热成像图像具有高温点，则进行步骤4)。
4)活性炭经卸料导管1进入卸料斗2，在卸料斗2内对相应的高温活性炭进行隔氧灭火处理。进入卸料斗2内的活性炭再输送至料仓3，在料仓3内对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水冷却处理。最后通过料仓3将活性炭分送至需炭单元。
作为优选，在步骤3)中，根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管1内的活性炭是否具有高温点，具体为：
热成像仪5对流经卸料导管1内的活性炭进行实时拍摄，得到一次热成像图像。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比。若T1≤T0，则判断所述一次热成像图像不具有高温点，重复步骤2)。若T1＞T0，则判断所述一次热成像图像具有疑似高温点，则热成像仪5开始旋转对流经卸料导管1内的活性炭进行追踪拍摄，得到二次热成像图像。根据所述二次热成像图像，获取二次热成像图像中的最高温度值T1`，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比。若T1`≤T0，则判断所述疑似高温点为假高温点，重复步骤2)。若T1`＞T0，则确认所述疑似高温点为高温点，则进行步骤4)。优选，T0的取值范围为390～425℃，优选为400～420℃。
作为优选，将所述二次热成像图像划分为n个区域，获取n个区域中每个区域的最高温度，选取n个最高温度中的最高温度值即为T1`。优选，n的取值为1-20，优选为3-15。热成像仪5追踪拍摄的次数为1-5次，优选为2-3次。
作为优选，在步骤4)中，所述对高温活性炭进行隔氧灭火处理，具体为：当判定所述活性炭物料具有高温点时，通过设置在卸料斗2上的隔氧灭火装置6对相应的高温活性炭喷吹隔氧灭火气体，从而实现对高温活性炭的熄灭和初步降温。优选，所述隔氧灭火气体为氮气或二氧化碳。
作为优选，在步骤4)中，所述对隔氧灭火处理后的活性炭进行冷却处理，具体为：当完成隔氧灭火处理后的活性炭落入料仓3内时，通过设置在料仓3上的喷水冷却装置7对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水降温，从而实现对高温活性炭的进一步冷却。
作为优选，设定隔氧灭火装置6开始喷吹隔氧灭火气体的时刻为t0`，s。则t0`满足以下关系式：
t0`＝t0...式I。
作为优选，设定喷水冷却装置7开始喷吹水雾的时刻为t0``，s。则t0``满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000151
在式I和式II中，t0为热成像仪5检测到卸料导管1内的活性炭具有高温点时的时刻，s。t0`为隔氧灭火装置6开始喷吹隔氧灭火气体时的时刻，s。t0``为喷水冷却装置7开始喷吹水雾时的时刻，s。H为卸料斗2和料仓3之间的垂直高度，m。g为重力加速度，m/s2。或
喷水冷却装置7开始喷吹水雾的时刻t0``为隔氧灭火装置6完成隔氧灭火处理后的时刻。
作为优选，在步骤4)中，所述隔氧灭火处理喷吹隔氧灭火气体的时长t1满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000152
其中：t1为隔氧灭火装置6对高温活性炭喷吹隔氧灭火气体的时长，s。k1为隔氧灭火处理安全系数，取值为1.2-2.5，优选为1.6-2.1。C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcn为经隔氧灭火处理前后活性炭的温度差，℃。V1为隔氧灭火装置6喷吹隔氧灭火气体的气体流速，m/s。S1为隔氧灭火装置6喷吹隔氧灭火气体的喷口面积，m2。C2为隔氧灭火气体的比热容，kJ/(kg·℃)。ρ1为隔氧灭火气体的密度，kg/m3。Δtn为隔氧灭火气体对高温活性炭进行隔氧灭火处理前后的气体温差，℃。
作为优选，在步骤4)中，所述喷水冷却处理喷吹水雾的时长t2满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000153
其中，t2为喷水冷却装置7对隔氧灭火处理后的活性炭进行水雾喷吹的时长，s。k2为喷水冷却处理安全系数，取值为1.2-2.5，优选为1.6-2.1。C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcw为经喷水冷却处理前后活性炭的温度差，℃。V2为喷水冷却装置7喷吹水雾的流速，m/s。S2为喷水冷却装置7喷吹水雾的喷口面积，m2。ρ2为水的密度，kg/m3。C2为当地大气压和水蒸发温度下水的比热容，kJ/(kg·℃)。C3为当地大气压和水在初始温度下的比热容，kJ/(kg·℃)。T2为当地大气压下的水蒸发温度，℃。T3为当地大气压下所喷吹水雾的初始温度，℃。hw为当地大气压和水蒸发温度下水的汽化潜热，kJ/kg。
一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的系统，该系统包括卸料导管1、卸料斗2、料仓3和输送机4。所述输送机4的出料口与卸料导管1的进料口相连接。所述卸料导管1的出料口与卸料斗2的进料口相连接。所述卸料斗2的出料口与料仓3的进料口相连接。所述卸料导管1上设置有热成像仪5。所述卸料斗2上设置有隔氧灭火装置6。所述料仓3上设置有喷水冷却装置7。
作为优选，在所述卸料导管1的上侧壁上开设有观察口101。在所述观察口101上设置有遮光罩102。所述热成像仪5设置在遮光罩102的顶部。热成像仪5通过观察口101对卸料导管1内的物料进行实时拍摄获得热成像图像。优选，所述卸料导管1包括倾斜段和竖直段，进入卸料导管1内的物料依次经过卸料导管1的倾斜段和竖直段。所述观察口101设置在卸料导管1的倾斜段上。所述遮光罩102的顶面与卸料导管1倾斜段的轴线平行设置。优选，所述卸料导管1设置在卸料斗2上部的一侧。
优选的是，该系统还包括设置在卸料斗2与料仓3之间的进料管8。卸料斗2的出料口通过进料管8与料仓3的进料口连接。进料管8设置在料仓3顶部的中心位置。优选，所述进料管8上还设有卸灰阀801。
作为优选，所述隔氧灭火装置6包括进气管601、喷气嘴602以及气阀603。所述进气管601设置在卸料斗2上。所述喷气嘴602设置在卸料斗2的上部入口处，且位于与卸料导管1相对的一侧。所述进气管601穿过卸料斗2的侧壁后与喷气嘴602相连接。所述气阀603设置在进气管601上。优选，喷气嘴602的喷吹方向与喷气嘴602所在一侧的卸料斗2侧壁平行。
作为优选，所述喷水冷却装置7包括进水管701、水雾喷嘴702、水阀703、环形水管704和垂直水管705。所述进水管701设置在料仓3外部。垂直水管705设置在料仓3的顶部。环形水管704设置在料仓3内腔的顶部。所述垂直水管705的一端与进水管701相连通，垂直水管705的另一端伸入料仓3内并与环形水管704相连通。环形水管704上设有水雾喷嘴702，且水雾喷嘴702的喷口指向环形水管704的环心。所述水阀703设置在进水管701上。
优选的是，在所述喷水冷却装置7中，垂直水管705垂直设置在料仓5顶部。垂直水管705的数量为多根，多根垂直水管705以料仓3顶部的进料管8为中心呈现环形分布或沿着圆周方向均匀地分布。优选，环形水管704上设有多个水雾喷嘴702，多个水雾喷嘴702均匀分布。
作为优选，在热成像仪5的外部还设置有冷却保护罩501。冷却保护罩501设置在遮光罩102的顶面上，并罩住热成像仪5。优选，热成像仪5在冷却保护罩501内旋转，从而对进入卸料导管1内的物料进行拍摄及追踪拍摄。
作为优选，所述卸料导管1倾斜段的上侧壁上还设有上除尘风口103和下除尘风口104。其中，上除尘风口103位于遮光罩102的上游。下除尘风口104位于遮光罩102的下游。
作为优选，所述输送机4为链斗式输送机。
作为优选，该系统还包括数据处理模块A1和控制模块A2。所述数据处理模块A1与控制模块A2连接，同时气阀603、水阀703与控制模块A2连接。当根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管1内的活性炭具有高温点时，数据处理模块A1向控制模块A2报警，控制模块A2通过控制气阀603和水阀703的操作来实现对高温活性炭的隔氧灭火处理和喷水冷却处理。
实施例1
如图4-5和图10所示，一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的系统。该系统包括卸料导管1、卸料斗2、料仓3和输送机4。所述输送机4的出料口与卸料导管1的进料口相连接。所述卸料导管1的出料口与卸料斗2的进料口相连接。所述卸料斗2的出料口与料仓3的进料口相连接。所述卸料导管1上设置有热成像仪5。所述卸料斗2上设置有隔氧灭火装置6。所述料仓3上设置有喷水冷却装置7。
实施例2
重复实施例1，只是在所述卸料导管1的上侧壁上开设有观察口101。在所述观察口101上设置有遮光罩102。所述热成像仪5设置在遮光罩102的顶部。热成像仪5通过观察口101对卸料导管1内的物料进行实时拍摄获得热成像图像。
实施例3
如图5所示，重复实施例2，只是所述卸料导管1包括倾斜段和竖直段，进入卸料导管1内的物料依次经过卸料导管1的倾斜段和竖直段。所述观察口101设置在卸料导管1的倾斜段上。所述遮光罩102的顶面与卸料导管1倾斜段的轴线平行设置。所述卸料导管1设置在卸料斗2上部的一侧。
实施例4
重复实施例3，只是该系统还包括设置在卸料斗2与料仓3之间的进料管8。卸料斗2的出料口通过进料管8与料仓3的进料口连接。进料管8设置在料仓3顶部的中心位置。所述进料管8上还设有卸灰阀801。
实施例5
如图10所示，重复实施例4，只是所述隔氧灭火装置6包括进气管601、喷气嘴602以及气阀603。所述进气管601设置在卸料斗2上。所述喷气嘴602设置在卸料斗2的上部入口处，且位于与卸料导管1相对的一侧。所述进气管601穿过卸料斗2的侧壁后与喷气嘴602相连接。所述气阀603设置在进气管601上。，喷气嘴602的喷吹方向与喷气嘴602所在一侧的卸料斗2侧壁平行。
实施例6
如图10所示，重复实施例5，只是所述喷水冷却装置7包括进水管701、水雾喷嘴702、水阀703、环形水管704和垂直水管705。所述进水管701设置在料仓3外部。垂直水管705设置在料仓3的顶部。环形水管704设置在料仓3内腔的顶部。所述垂直水管705的一端与进水管701相连通，垂直水管705的另一端伸入料仓3内并与环形水管704相连通。环形水管704上设有水雾喷嘴702，且水雾喷嘴702的喷口指向环形水管704的环心。所述水阀703设置在进水管701上。
实施例7
如图11-12所示，重复实施例6，只是在所述喷水冷却装置7中，垂直水管705垂直设置在料仓5顶部。垂直水管705的数量为4根，4根垂直水管705以料仓3顶部的进料管8为中心呈现环形分布。环形水管704上设有多个水雾喷嘴702，多个水雾喷嘴702均匀分布。
实施例8
如图7所示，重复实施例7，只是在热成像仪5的外部还设置有冷却保护罩501。冷却保护罩501设置在遮光罩102的顶面上，并罩住热成像仪5。热成像仪5在冷却保护罩501内旋转，从而对进入卸料导管1内的物料进行拍摄及追踪拍摄。
实施例9
重复实施例8，只是所述卸料导管1倾斜段的上侧壁上还设有上除尘风口103和下除尘风口104。其中，上除尘风口103位于遮光罩102的上游。下除尘风口104位于遮光罩102的下游。
实施例10
重复实施例9，只是所述输送机4为链斗式输送机。
实施例11
重复实施例10，只是该系统还包括数据处理模块A1和控制模块A2。所述数据处理模块A1与控制模块A2连接，同时气阀603、水阀703与控制模块A2连接。当根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管1内的活性炭具有高温点时，数据处理模块A1向控制模块A2报警，控制模块A2通过控制气阀603和水阀703的操作来实现对高温活性炭的隔氧灭火处理和喷水冷却处理。
实施例12
如图3所示，一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法，该方法包括如下步骤：
1)完成解析后的活性炭通过输送机4进行输送，在卸料段上，输送机4内的活性炭经由卸料导管1输送至卸料斗2内。
2)在卸料导管1内，热成像仪5对流经卸料导管1内的活性炭进行实时拍摄，得到热成像图像。
3)根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管1内的活性炭是否具有高温点。
3a)若判断所述热成像图像不具有高温点，则重复步骤2)。
3b)若判断所述热成像图像具有高温点，则进行步骤4)。
4)活性炭经卸料导管1进入卸料斗2，在卸料斗2内对相应的高温活性炭进行隔氧灭火处理。进入卸料斗2内的活性炭再输送至料仓3，在料仓3内对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水冷却处理。最后通过料仓3将活性炭分送至需炭单元。
实施例13
重复实施例12，只是在步骤3)中，根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管1内的活性炭是否具有高温点，具体为：
热成像仪5对流经卸料导管1内的活性炭进行实时拍摄，得到一次热成像图像。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比。若T1≤T0，则判断所述一次热成像图像不具有高温点，重复步骤2)。若T1＞T0，则判断所述一次热成像图像具有疑似高温点，则热成像仪5开始旋转对流经卸料导管1内的活性炭进行追踪拍摄，得到二次热成像图像。根据所述二次热成像图像，获取二次热成像图像中的最高温度值T1`，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比。若T1`≤T0，则判断所述疑似高温点为假高温点，重复步骤2)。若T1`＞T0，则确认所述疑似高温点为高温点，则进行步骤4)。T0为420℃。
将所有所述二次热成像图像划分为9个区域，获取9个区域中每个区域的最高温度，选取9个最高温度中的最高温度值即为T1`。热成像仪5追踪拍摄的次数为2次。
实施例14
重复实施例13，只是在步骤4)中，所述对高温活性炭进行隔氧灭火处理，具体为：当判定所述活性炭物料具有高温点时，通过设置在卸料斗2上的隔氧灭火装置6对相应的高温活性炭喷吹隔氧灭火气体，从而实现对高温活性炭的熄灭和初步降温。所述隔氧灭火气体为氮气。
实施例15
重复实施例14，只是在步骤4)中，所述对隔氧灭火处理后的活性炭进行冷却处理，具体为：当完成隔氧灭火处理后的活性炭落入料仓3内时，通过设置在料仓3上的喷水冷却装置7对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水降温，从而实现对高温活性炭的进一步冷却。
实施例16
重复实施例15，只是设定隔氧灭火装置6开始喷吹隔氧灭火气体的时刻为t0`，s。则t0`满足以下关系式：
t0`＝t0...式I。
在式I中，t0为热成像仪5检测到卸料导管1内的活性炭具有高温点时的时刻，s。t0`为隔氧灭火装置6开始喷吹隔氧灭火气体时的时刻，s。
实施例17
重复实施例16，只是设定喷水冷却装置7开始喷吹水雾的时刻为t0``，s。则t0``满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000201
在式II中，t0为热成像仪5检测到卸料导管1内的活性炭具有高温点时的时刻，s。t0``为喷水冷却装置7开始喷吹水雾时的时刻，s。H为卸料斗2和料仓3之间的垂直高度，m。g为重力加速度，取值为9.8m/s2。
实施例18
重复实施例16，只是喷水冷却装置7开始喷吹水雾的时刻t0``为隔氧灭火装置6完成隔氧灭火处理后的时刻。
实施例19
重复实施例17，只是在步骤4)中，所述隔氧灭火处理喷吹隔氧灭火气体的时长t1满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000211
其中：t1为隔氧灭火装置6对高温活性炭喷吹隔氧灭火气体的时长，s。k1为隔氧灭火处理安全系数，取值为2.0。C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcn为经隔氧灭火处理前后活性炭的温度差，℃。V1为隔氧灭火装置6喷吹隔氧灭火气体的气体流速，m/s。S1为隔氧灭火装置6喷吹隔氧灭火气体的喷口面积，m2。C2为隔氧灭火气体的比热容，kJ/(kg·℃)。ρ1为隔氧灭火气体的密度，kg/m3。Δtn为隔氧灭火气体对高温活性炭进行隔氧灭火处理前后的气体温差，℃。
实施例20
重复实施例19，只是在步骤4)中，所述喷水冷却处理喷吹水雾的时长t2满足以下关系式：
Figure BDA0002896552170000212
其中，t2为喷水冷却装置7对隔氧灭火处理后的活性炭进行水雾喷吹的时长，s。k2为喷水冷却处理安全系数，取值为1.6。C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，kg。Δtcw为经喷水冷却处理前后活性炭的温度差，℃。V2为喷水冷却装置7喷吹水雾的流速，m/s。S2为喷水冷却装置7喷吹水雾的喷口面积，m2。ρ2为水的密度，kg/m3。C2为当地大气压和水蒸发温度下水的比热容，kJ/(kg·℃)。C3为当地大气压和水在初始温度下的比热容，kJ/(kg·℃)。T2为当地大气压下的水蒸发温度，℃。T3为当地大气压下所喷吹水雾的初始温度，℃。hw为当地大气压和水蒸发温度下水的汽化潜热，kJ/kg。
应用实施例1
在卸料导管1内，热成像仪5对流经卸料导管1内的一次热成像区内对活性炭进行第一次实时拍摄，得到一次热成像图像。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1＝224℃，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比。T0的取值为420℃。由于T1＜T0，因此判断所述热成像图像不具有高温点。热成像仪5继续对流经卸料导管1内的活性炭进行新一轮的实时拍摄，得到新的热成像图像，对活性炭颗粒进行持续监测。
应用实施例2
在卸料导管1内，热成像仪5对流经卸料导管1内的一次热成像区内对活性炭进行一次实时拍摄，得到一次热成像图像。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1＝425℃，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比。T0的取值为420℃。由于T1＞T0，因此判断所述热成像图像具有疑似高温点。
热成像仪5对流经卸料导管1内的二次热成像区内对活性炭进行二次实时拍摄，得到二次热成像图像。根据所述二次热成像图像，将所述二次热成像图像划分为九宫格，获取9个区域中每个区域的最高温度，选取9个最高温度中的最高温度值T1`＝401℃，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比。T0的取值为420℃。由于T1`＜T0，因此判断所述热成像图像不具有高温点。热成像仪5继续对流经卸料导管1内的活性炭进行新一轮的实时拍摄，得到新的热成像图像，对活性炭颗粒进行持续监测。
应用实施例3
在卸料导管1内，热成像仪5对流经卸料导管1内的一次热成像区内对活性炭进行第一次实时拍摄，得到一次热成像图像。根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1＝428℃，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比。T0的取值为420℃。由于T1＞T0，因此判断所述热成像图像具有疑似高温点。
热成像仪5对流经卸料导管1内的二次热成像区内对活性炭进行二次实时拍摄，得到二次热成像图像。根据所述二次热成像图像，将所述二次热成像图像划分为九宫格，获取9个区域中每个区域的最高温度，选取9个最高温度中的最高温度值T1`＝428℃，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比。T0的取值为420℃。由于T1`＞T0，因此判断所述热成像图像具有高温点。
检测到高温点的时刻为系统运行的第31s，则隔氧灭火装置6在系统运行的第31s开始向卸料斗2内喷吹氮气；根据式III计算氮气的喷吹时长t1：
Figure BDA0002896552170000221
其中，k1为隔氧灭火处理安全系数，取值为1.7。C1为活性炭的比热容，取值为0.84kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，数值为10kg。Δtcn为经隔氧灭火处理前后活性炭的温度差，数值为50℃。V1为隔氧灭火装置6喷吹氮气的气体流速，数值为100m/s。S1为隔氧灭火装置6喷吹氮气的喷口面积，数值为0.021m2。C2为氮气的比热容，数值为1.30kJ/(kg·℃)。ρ1为氮气的密度，数值为1.25kg/m3。Δtn为氮气对高温活性炭进行隔氧灭火处理前后的气体温差，数值为35℃。灭火气体为氮气，喷嘴为7个双面气刀，长0.5m，孔宽3mm。
隔氧灭火装置6喷吹完毕到喷水冷却装置7开始喷吹水雾的时间间隔Δt0``为：
Figure BDA0002896552170000231
其中，H为卸料斗2和料仓3之间的垂直高度，数值为2m。g为重力加速度，取值为9.8m/s2。根据式IV计算水雾的喷吹时长t2：
Figure BDA0002896552170000232
其中，k2为喷水冷却处理安全系数，取值为1.5。C1为活性炭的比热容，取值为0.84kJ/(kg·℃)。M1为高温活性炭的质量，数值为7kg。Δtcw为经喷水冷却处理前后活性炭的温度差，数值为40℃。V2为喷水冷却装置7喷吹水雾的流速，数值为8m/s。S2为喷水冷却装置7喷吹水雾的喷口面积，数值为0.88×10-5m2。ρ2为水的密度，数值为999.7kg/m3。C2为当地大气压和水蒸发温度下水的比热容，数值为4.22kJ/(kg·℃)。C3为当地大气压和初始温度下水的比热容，数值为4.191kJ/(kg·℃)。T2为当地大气压下的水蒸发温度，数值为100℃。T3为当地大气压下所喷吹水雾的初始温度，数值为10℃。hw为当地大气压和水蒸发温度下水的汽化潜热，数值为2256.6kJ/kg。喷嘴为5个雾化喷嘴，喷孔直径1.5mm。

Claims (24)

1.一种解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)完成解析后的活性炭通过输送机(4)进行输送，在卸料段上，输送机(4)内的活性炭经由卸料导管(1)输送至卸料斗(2)内；
2)在卸料导管(1)内，热成像仪(5)对流经卸料导管(1)内的活性炭进行实时拍摄，得到热成像图像；
3)根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管(1)内的活性炭是否具有高温点；
3a)若判断所述热成像图像不具有高温点，则重复步骤2)；
3b)若判断所述热成像图像具有高温点，则进行步骤4)；
4)活性炭经卸料导管(1)进入卸料斗(2)，在卸料斗(2)内对相应的高温活性炭进行隔氧灭火处理；进入卸料斗(2)内的活性炭再输送至料仓(3)，在料仓(3)内对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水冷却处理；最后通过料仓(3)将活性炭分送至需炭单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤3)中，根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管(1)内的活性炭是否具有高温点，具体为：
热成像仪(5)对流经卸料导管(1)内的活性炭进行实时拍摄，得到一次热成像图像；根据所述一次热成像图像，获取一次热成像图像中的最高温度值T1，将该最高温度值T1与设定的目标温度T0进行对比；若T1≤T0，则判断所述一次热成像图像不具有高温点，重复步骤2)；若T1＞T0，则判断所述一次热成像图像具有疑似高温点，则热成像仪(5)开始旋转对流经卸料导管(1)内的活性炭进行追踪拍摄，得到二次热成像图像；根据所述二次热成像图像，获取二次热成像图像中的最高温度值T1`，将该最高温度值T1`与设定的目标温度T0进行对比；若T1`≤T0，则判断所述疑似高温点为假高温点，重复步骤2)；若T1`＞T0，则确认所述疑似高温点为高温点，则进行步骤4)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：T0的取值范围为390～425℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：T0的取值范围为400～420℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：将所述二次热成像图像划分为n个区域，获取n个区域中每个区域的最高温度，选取n个最高温度中的最高温度值即为T1`，n的取值为1-20；热成像仪(5)追踪拍摄的次数为1-5次。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：n的取值为3-15；热成像仪(5)追踪拍摄的次数为2-3次。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤4)中，所述对高温活性炭进行隔氧灭火处理，具体为：当判定所述活性炭物料具有高温点时，通过设置在卸料斗(2)上的隔氧灭火装置(6)对相应的高温活性炭喷吹隔氧灭火气体，从而实现对高温活性炭的熄灭和初步降温；
在步骤4)中，所述对隔氧灭火处理后的活性炭进行冷却处理，具体为：当完成隔氧灭火处理后的活性炭落入料仓(3)内时，通过设置在料仓(3)上的喷水冷却装置(7)对隔氧灭火处理后的活性炭进行喷水降温，从而实现对高温活性炭的进一步冷却。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述隔氧灭火气体为氮气或二氧化碳。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：设定隔氧灭火装置(6)开始喷吹隔氧灭火气体的时刻为t0`，s；则t0`满足以下关系式：
t0`＝t0...式I；
设定喷水冷却装置(7)开始喷吹水雾的时刻为t0``，s；则t0``满足以下关系式：
Figure FDA0003535640260000021
在式I和式II中，t0为热成像仪(5)检测到卸料导管(1)内的活性炭具有高温点时的时刻，s；t0`为隔氧灭火装置(6)开始喷吹隔氧灭火气体时的时刻，s；t0``为喷水冷却装置(7)开始喷吹水雾时的时刻，s；H为卸料斗(2)和料仓(3)之间的垂直高度，m；g为重力加速度，m/s2；或
喷水冷却装置(7)开始喷吹水雾的时刻t0``为隔氧灭火装置(6)完成隔氧灭火处理后的时刻。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：在步骤4)中，所述隔氧灭火处理喷吹隔氧灭火气体的时长t1满足以下关系式：
Figure FDA0003535640260000022
其中：t1为隔氧灭火装置(6)对高温活性炭喷吹隔氧灭火气体的时长，s；k1为隔氧灭火处理安全系数，取值为1.2-2.5；C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)；M1为高温活性炭的质量，kg；Δtcn为经隔氧灭火处理前后活性炭的温度差，℃；V1为隔氧灭火装置(6)喷吹隔氧灭火气体的气体流速，m/s；S1为隔氧灭火装置(6)喷吹隔氧灭火气体的喷口面积，m2；C2为隔氧灭火气体的比热容，kJ/(kg·℃)；ρ1为隔氧灭火气体的密度，kg/m3；Δtn为隔氧灭火气体对高温活性炭进行隔氧灭火处理前后的气体温差，℃。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：在步骤4)中，所述喷水冷却处理喷吹水雾的时长t2满足以下关系式：
Figure FDA0003535640260000031
其中，t2为喷水冷却装置(7)对隔氧灭火处理后的活性炭进行水雾喷吹的时长，s；k2为喷水冷却处理安全系数，取值为1.2-2.5；C1为活性炭的比热容，kJ/(kg·℃)；M1为高温活性炭的质量，kg；Δtcw为经喷水冷却处理前后活性炭的温度差，℃；V2为喷水冷却装置(7)喷吹水雾的流速，m/s；S2为喷水冷却装置(7)喷吹水雾的喷口面积，m2；ρ2为水的密度，kg/m3；C2为当地大气压和水蒸发温度下水的比热容，kJ/(kg·℃)；C3为当地大气压和水在初始温度下的比热容，kJ/(kg·℃)；T2为当地大气压下的水蒸发温度，℃；T3为当地大气压下所喷吹水雾的初始温度，℃；hw为当地大气压和水蒸发温度下水的汽化潜热，kJ/kg。
12.一种用于权利要求1-11中任一项所述方法的解析后活性炭高温检测及熄灭降温处理的系统，该系统包括卸料导管(1)、卸料斗(2)、料仓(3)和输送机(4)；所述输送机(4)的出料口与卸料导管(1)的进料口相连接；所述卸料导管(1)的出料口与卸料斗(2)的进料口相连接；所述卸料斗(2)的出料口与料仓(3)的进料口相连接；其特征在于：所述卸料导管(1)上设置有热成像仪(5)；所述卸料斗(2)上设置有隔氧灭火装置(6)；所述料仓(3)上设置有喷水冷却装置(7)。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：在所述卸料导管(1)的上侧壁上开设有观察口(101)；在所述观察口(101)上设置有遮光罩(102)；所述热成像仪(5)设置在遮光罩(102)的顶部；热成像仪(5)通过观察口(101)对卸料导管(1)内的物料进行实时拍摄获得热成像图像。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：所述卸料导管(1)包括倾斜段和竖直段，进入卸料导管(1)内的物料依次经过卸料导管(1)的倾斜段和竖直段；所述观察口(101)设置在卸料导管(1)的倾斜段上；所述遮光罩(102)的顶面与卸料导管(1)倾斜段的轴线平行设置。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于：所述卸料导管(1)设置在卸料斗(2)上部的一侧。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于：该系统还包括设置在卸料斗(2)与料仓(3)之间的进料管(8)；卸料斗(2)的出料口通过进料管(8)与料仓(3)的进料口连接；进料管(8)设置在料仓(3)顶部的中心位置。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：所述进料管(8)上还设有卸灰阀(801)。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：所述隔氧灭火装置(6)包括进气管(601)、喷气嘴(602)以及气阀(603)；所述进气管(601)设置在卸料斗(2)上；所述喷气嘴(602)设置在卸料斗(2)的上部入口处，且位于与卸料导管(1)相对的一侧；所述进气管(601)穿过卸料斗(2)的侧壁后与喷气嘴(602)相连接；所述气阀(603)设置在进气管(601)上；和/或
所述喷水冷却装置(7)包括进水管(701)、水雾喷嘴(702)、水阀(703)、环形水管(704)和垂直水管(705)；所述进水管(701)设置在料仓(3)外部；垂直水管(705)设置在料仓(3)的顶部；环形水管(704)设置在料仓(3)内腔的顶部；所述垂直水管(705)的一端与进水管(701)相连通，垂直水管(705)的另一端伸入料仓(3)内并与环形水管(704)相连通；环形水管(704)上设有水雾喷嘴(702)，且水雾喷嘴(702)的喷口指向环形水管(704)的环心；所述水阀(703)设置在进水管(701)上。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于：喷气嘴(602)的喷吹方向与喷气嘴(602)所在一侧的卸料斗(2)的侧壁平行。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于：在所述喷水冷却装置(7)中，垂直水管(705)垂直设置在料仓(3 )顶部；垂直水管(705)的数量为多根，多根垂直水管(705)以料仓(3)顶部的进料管(8)为中心呈现环形分布或沿着圆周方向均匀地分布。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于：环形水管(704)上设有多个水雾喷嘴(702)，多个水雾喷嘴(702)均匀分布。
22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于：在热成像仪(5)的外部还设置有冷却保护罩(501)；冷却保护罩(501)设置在遮光罩(102)的顶面上，并罩住热成像仪(5)；和/或
所述卸料导管(1)倾斜段的上侧壁上还设有上除尘风口(103)和下除尘风口(104)；其中，上除尘风口(103)位于遮光罩(102)的上游；下除尘风口(104)位于遮光罩(102)的下游；和/或
所述输送机(4)为链斗式输送机。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于：热成像仪(5)在冷却保护罩(501)内旋转，从而对进入卸料导管(1)内的物料进行拍摄及追踪拍摄。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于：该系统还包括数据处理模块(A1)和控制模块(A2)；所述数据处理模块(A1)与控制模块(A2)连接，同时气阀(603)、水阀(703)与控制模块(A2)连接；当根据所述热成像图像分析判断流经卸料导管(1)内的活性炭具有高温点时，数据处理模块(A1)向控制模块(A2)报警，控制模块(A2)通过控制气阀(603)和水阀(703)的操作来实现对高温活性炭的隔氧灭火处理和喷水冷却处理。
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