CN117686657A - 高碱固废固碳降碱固碳量计算方法 - Google Patents

高碱固废固碳降碱固碳量计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,包括以下步骤:S1:通过所述流量计测量所述反应容器的进口处的进气流量Q,通过所述第一浓度仪测量所述反应容器的进口处的二氧化碳浓度通过所述第二浓度仪测量所述反应容器的出口处的二氧化碳浓度确定设定时间段内的所述进气流量Q,所述二氧化碳浓度所述二氧化碳浓度S3:代入公式以获得设定时间段内的固碳量本发明的计算方法对于固碳量的获取简单方便,避免了相关技术中需要通过一系列化学操作获取的的情况,简化了工艺流程,且避免了由于频繁的操作误差而造成检测的准确性较差的情况,提升了结果的准确性,也提升了处理效率。

Description

高碱固废固碳降碱固碳量计算方法
技术领域
本发明涉及高碱固态废料处理技术领域,具体地,涉及一种高碱固废固碳降碱固碳量计算方法。
背景技术
近年来,随着电力行业的快速发展,作为燃煤电厂的主要排放物,粉煤灰排放量也呈现逐年增加的趋势。由于粉煤灰中的碱金属含量较高,若直接排放,会对土壤、地下水等环境资源造成破坏,因此,现有的燃煤电厂需要对粉煤灰进行降碱处理。
目前,对于粉煤灰等高碱固态废物的处理主要为化学处理的方式,例如,可以将燃煤电厂排放的烟气(含有较多的酸性气废)与粉煤灰进行酸碱中和反应,从而可以起到同时降低固废的碱金属含量和气废的酸性气体的作用。
为了了解反应的情况,需要对不同时间段内的固碳量等指标进行检测,相关技术中,固态量的获取方法是通过取反应前后的样品并分别进行干燥脱水处理,然后需要用酸碱滴定的方法计算样品中碱性物质的消耗,从而计算出固碳量。
这种指标的获取过程中需要用到干燥机、滴定管、烧杯、量筒、玻璃棒、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、滴定液、pH计等大量的化学仪器,过程费事费力,且由于操作误差等原因也使得检测的准确性较差,使得测得固碳量不准确,进而容易对后续的反应的调控造成误导,降低处理效率和处理的有效性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明实施例提出一种高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,该高碱固废固碳降碱固碳量计算方法对于固碳量的获取简单方便,避免了相关技术中需要通过一系列化学操作获取的的情况,简化了工艺流程,且避免了由于频繁的操作误差而造成检测的准确性较差的情况,提升了结果的准确性,也提升了处理效率。
本发明实施例的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,基于固碳降碱系统,所述固碳降碱系统包括反应容器、流量计、第一浓度仪、第二浓度仪,所述流量计和所述第一浓度计设于所述反应容器的进口处,所述第二浓度仪设于所述反应容器的出口处;
所述固碳量的计算方法包括以下步骤:
S1:通过所述流量计测量所述反应容器的进口处的进气流量Q,通过所述第一浓度仪测量所述反应容器的进口处的二氧化碳浓度通过所述第二浓度仪测量所述反应容器的出口处的二氧化碳浓度/>
S2:确定设定时间段内的所述进气流量Q,所述二氧化碳浓度所述二氧化碳浓度/>
S3:代入以下公式以获得设定时间段内的固碳量
式1中:Δt为设定时间段,Q为设定时间段内的进气流量,为设定时间段内的反应容器进口处的二氧化碳浓度,/>为设定时间段内的反应容器出口处的二氧化碳浓度。
本发明实施例的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法对于固碳量的获取简单方便,避免了相关技术中需要通过一系列化学操作获取的的情况,简化了工艺流程,且避免了由于频繁的操作误差而造成检测的准确性较差的情况,提升了结果的准确性,也提升了处理效率。
在一些实施例中,所述固碳量的计算过程中包括以下公式:
式2至式8中:Δt为设定时间段,Q为设定时间段内的进气流量,为设定时间段内的反应容器进口处的二氧化碳浓度,/>为设定时间段内的反应容器出口处的二氧化碳浓度,V其他为设定时间段内反应容器的进口处的其他气体的体积;/>为设定时间段内反应容器的进口处的二氧化碳的体积;/>为设定时间段内反应容器的出口处的二氧化碳的体积。
在一些实施例中,所述固碳量的计算过程中包括以下步骤:结合式5和式6得到式7,将式7代入式4得到式8,将式3和式8代入式2并通过化简得到式1。
在一些实施例中,所述固碳降碱系统包括进气管网,所述进气管网包括主管路和多个支管路,多个所述支管路的进口均与所述主管路的出口连通,多个所述支管路的出口均与所述反应容器连通,且至少部分所述支管路的出口在所述反应容器的高度方向和/或周向方向上间隔布置,所述流量计设于所述主管路。
在一些实施例中,所述进气管网包括分配阀,所述分配阀设于所述主管路和多个所述支管路之间,所述分配阀用于控制所述主管路和各个所述支管路的通断和流量调节。
在一些实施例中,所述分配阀在使用中包括以下步骤:
若获得的所述固碳量小于设定阈值,则通过操控所述分配阀减小至少部分所述支管路的通流面积;
再次对所述固碳量进行计算,若获得所述固碳量/>小于设定阈值则操控所述分配阀继续减小至少部分所述支管路的通流面积或关闭部分所述支管路。
在一些实施例中,所述反应容器和所述主管路之间连接有回流管路,若获得的所述固碳量小于设定阈值,则连通所述回流管路以使经由所述反应容器排出的气体可再次回流至所述反应容易内。
在一些实施例中,所述第一浓度仪连接于所述主管路并位于所述流量计与所述主管路与多个所述支管路的连接处之间,且所述第一浓度仪和所述主管路之间设有第一干燥器;
和/或,所述第二浓度仪安装于所述反应容器的顶部,且所述第二浓度仪和所述反应容器之间设有第二干燥器。
在一些实施例中,至少部分所述反应容器的横截面积沿着从下至上的方向逐渐小,多个所述支管路的出口沿着上下方向间隔布置,且相邻两个所述支管路的出口的间距沿着从下至上的方向逐渐变小。
在一些实施例中,所述固碳降碱系统包括搅拌装置,所述搅拌装置设于所述反应容器内,且当获得的所述固碳量小于设定阈值时,所述搅拌装置的搅拌速度增加。
附图说明
图1是本发明实施例的固碳将碱系统的示意图。
附图标记:
反应容器1;出浆口11;进料口12;进水口13;
流量计2;
第一浓度仪3;
第二浓度仪4;
进气管网5;主管路51;支管路52;
分配阀6;
第一干燥器7;
第二干燥器8。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,在应用时需要基于固碳降碱系统,如图1所示,固碳降碱系统可以包括反应容器1、流量计2、第一浓度仪3、第二浓度仪4,流量计2和第一浓度计设于反应容器1的进口处,第二浓度仪4设于反应容器1的出口处。
其中反应容器1可以为罐体、釜容器等,反应容器1的顶部可以设有进料口12、进水口13和排气口,经由进料口12可以将粉煤灰等高碱废料倒入反应容器1内,进水口13则可以向反应容器1内补充水,从而可以为粉煤灰和烟气的反应提供环境条件。排气口则可以供酸碱中和反应后产生的气体排出反应容器1。反应容器1的底部还可以设有出浆口11,待反应后,产生的浆液可以经由出浆口11排出。
本实施例中第一浓度仪3和第二浓度仪4均为用于测量二氧化碳浓度的浓度仪,具体为二氧化碳浓度分析仪。反应容器1具有烟气进口,第一浓度仪3和流量计2均设于反应容器1的进口处,第二浓度仪4则设于反应容器1的排气口处。
本发明实施例的固碳量的计算方法包括以下步骤:
S1:通过流量计2测量反应容器1的进口处的进气流量Q,通过第一浓度仪3测量反应容器1的进口处的二氧化碳浓度通过第二浓度仪4测量反应容器1的出口处的二氧化碳浓度/>
S2:确定设定时间段内的进气流量Q,二氧化碳浓度二氧化碳浓度/>例如,在通过反应容器1进行酸碱中和反应的过程中,可以在同一时间段(设定时间段)内同时对进气流量Q,二氧化碳浓度/>二氧化碳浓度/>进行数据采集。需要说明的是,设定时间段可以为一段时长,当该时长较短时,设定时间也可以视为某个时间点。
S3:待数据采集完成后,可以将采集的三个数据代入以下公式以获得设定时间段内反应容器1内由于酸碱中和反应所产生的固碳量
式1中:Δt为设定时间段,Q为设定时间段内的进气流量,为设定时间段内的反应容器1进口处的二氧化碳浓度,/>为设定时间段内的反应容器1出口处的二氧化碳浓度。
本发明实施例的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,测量时仅需要对进气流量Q,二氧化碳浓度二氧化碳浓度/>进行数据采集,然后直接代入公式即可获得相应的固碳量,获取的过程简单,操作方便,避免了相关技术中需要通过一系列化学操作获取的的情况,简化了工艺流程,也避免了由于频繁的操作误差而造成检测的准确性较差的情况,提升了结果的准确性,也提升了处理效率。
另外,操作过程中可以随时进行固碳量的测定,整个过程对整个固碳降碱系统几乎没有影响,也保证了生产的连续性,也避免了相关技术中通过采样进行测定时会延误生产的情况。
在一些实施例中,固碳量的计算过程中包括以下公式:
式2至式8中:Δt为设定时间段,Q为设定时间段内的进气流量,为设定时间段内的反应容器1进口处的二氧化碳浓度,/>为设定时间段内的反应容器1出口处的二氧化碳浓度,V其他为设定时间段内反应容器1的进口处的其他气体的体积;;/>为设定时间段内反应容器1的进口处的二氧化碳的体积;/>为设定时间段内反应容器1的出口处的二氧化碳的体积。
在一些实施例中,固碳量的计算过程中包括以下步骤:
A1:结合式5和式6得到式7,
A2:将式7代入式4得到式8,
A3:将式3和式8代入式2并通过化简得到式1。例如,式3和式8代入式2后可以得到以下公式:
然后通过对上述公式进行化简后即可得到公式1。
上述对于固碳量的计算过程可以将一些无关的参数进行化简抵消,使得最终的结果去繁从简,避免了相关技术中需要测量很多参数才能获取固碳量的情况。
在一些实施例中,固碳降碱系统包括进气管网5,进气管网5包括主管路51和多个支管路52,多个支管路52的进口均与主管路51的出口连通,多个支管路52的出口均与反应容器1连通,且至少部分支管路52的出口在反应容器1的高度方向和/或周向方向上间隔布置,流量计2设于主管路51。
例如,如图1所示,进气管网5可以包括一个主管路51和两个支管路52,在其他一些实施例中,支管路52也可以设有三个、四个、五个等数量。两个支管路52的进口均与主管路51的出口连通,两个支管路52的出口均与反应容器1连通,且两个支管路52的出口既在上下方向上间隔布置,也在反应容器1的周向方向上间隔布置,例如,其中一个支管路52的出口可以位于反应容器1的前上方,另一个支管路52的出口可以位于反应容器1的后下方。
流量计2安装在主管路51上,从而使得经由进气管网5流入反应容器1内的烟气可以全部流经流量计2,保证了测量的准确性。
使用时,进气管网5内用于输送燃煤电厂产生的烟气,烟气可以经由多个支管路52进入反应容器1的不同位置,从而可以保证烟气在反应容器1内分布的均匀性,进而有利于保证酸碱中和反应的充分性。
在一些实施例中,如图1所示,进气管网5包括分配阀6,分配阀6设于主管路51和多个支管路52之间,分配阀6用于控制主管路51和各个支管路52的通断和流量调节。从而方便了主管路51和支管路52的通断和流量大小的调控。
在一些实施例中,分配阀6在使用中包括以下步骤:
B1:若获得的固碳量小于设定阈值,固碳量的获取可以通过以上步骤获得,由于粉煤灰和烟气在实际工况下的具体成分等会发生变化,固碳量在一定数值范围内均可视为充分反应,设定阈值可以为烟气和粉煤灰充分酸碱中和反应时的固碳量的下限值,当低于该值时,则烟气可能存在通入量过多的情况,此时可以通过操控分配阀6减小至少部分支管路52的通流面积,从而可以减少烟气的通入量。
B2:可以再次利用上述方法步骤对固碳量进行计算,若获得固碳量/>依然小于设定阈值则操控分配阀6继续减小至少部分支管路52的通流面积或关闭部分支管路52。由此,可以进一步减小烟气的通入量,从而使得烟气和反应容器1内的浆料的比例适配,从而可以保证反应的充分性。
在一些实施例中,反应容器1和主管路51之间连接有回流管路(未示出),若获得的固碳量小于设定阈值,则连通回流管路以使经由反应容器1排出的气体可再次回流至反应容易内。由此,可以使得排出气体可以经由进气管网5再次流入反应容器1内,并可以在反应容器1内再次进行酸碱中和反应,进一步保证了反应的充分性,保证了固碳量,也避免了排出的气体污染物超标的情况。
在一些实施例中,如图1所示,第一浓度仪3连接于主管路51并位于流量计2与主管路51与多个支管路52的连接处之间,且第一浓度仪3和主管路51之间设有第一干燥器7。第一干燥器7可以对流入第一浓度仪3的气体进行干燥处理,从而可以避免水汽等进入第一浓度仪3的情况,一方面可以提升二氧化碳测量的准确性,另一方面可以避免水汽等对浓度仪的损害。
在一些实施例中,如图1所示,第二浓度仪4安装于反应容器1的顶部,且第二浓度仪4和反应容器1之间设有第二干燥器8。从而避免了水汽等进入第二浓度仪4的情况,也保证了第二浓度仪4测量结果的准确性。
在一些实施例中,至少部分反应容器1的横截面积沿着从下至上的方向逐渐小,例如,如图1所示,反应容器1大体可以为圆锥形,多个支管路52的出口沿着上下方向间隔布置,且相邻两个支管路52的出口的间距沿着从下至上的方向逐渐变小。由此,可以使得支管路52的出口的分布大体与反应容器1内的浆液的容量分布相一致,从而有利于进一步保证烟气在反应容器1内分布的均匀性。
在一些实施例中,固碳降碱系统包括搅拌装置(未示出),搅拌装置设于反应容器1内,且当获得的固碳量小于设定阈值时(可以通过上述方法计算获得),搅拌装置的搅拌速度增加。由于反应过程中烟气和浆液的反应可能由于分布的不均衡而出现反应不充分的情况,此时,通过增加搅拌装置的搅拌速率可以使得烟气和浆液能够更加均匀的混合,保证了酸碱中和反应的充分性,进而可以提升固碳量。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,基于固碳降碱系统,所述固碳降碱系统包括反应容器、流量计、第一浓度仪、第二浓度仪,所述流量计和所述第一浓度计设于所述反应容器的进口处,所述第二浓度仪设于所述反应容器的出口处;
所述固碳量的计算方法包括以下步骤:
S1:通过所述流量计测量所述反应容器的进口处的进气流量Q,通过所述第一浓度仪测量所述反应容器的进口处的二氧化碳浓度通过所述第二浓度仪测量所述反应容器的出口处的二氧化碳浓度/>
S2:确定设定时间段内的所述进气流量Q,所述二氧化碳浓度所述二氧化碳浓度
S3:代入以下公式以获得设定时间段内的固碳量
式1中:Δt为设定时间段,Q为设定时间段内的进气流量,为设定时间段内的反应容器进口处的二氧化碳浓度,/>为设定时间段内的反应容器出口处的二氧化碳浓度。
2.根据权利要求1所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述固碳量的计算过程中包括以下公式:
式2至式8中:Δt为设定时间段,Q为设定时间段内的进气流量,为设定时间段内的反应容器进口处的二氧化碳浓度,/>为设定时间段内的反应容器出口处的二氧化碳浓度,V其他为设定时间段内反应容器的进口处的其他气体的体积;/>为设定时间段内反应容器的进口处的二氧化碳的体积;/>为设定时间段内反应容器的出口处的二氧化碳的体积。
3.根据权利要求2所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述固碳量的计算过程中包括以下步骤:结合式5和式6得到式7,将式7代入式4得到式8,将式3和式8代入式2并通过化简得到式1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述固碳降碱系统包括进气管网,所述进气管网包括主管路和多个支管路,多个所述支管路的进口均与所述主管路的出口连通,多个所述支管路的出口均与所述反应容器连通,且至少部分所述支管路的出口在所述反应容器的高度方向和/或周向方向上间隔布置,所述流量计设于所述主管路。
5.根据权利要求4所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述进气管网包括分配阀,所述分配阀设于所述主管路和多个所述支管路之间,所述分配阀用于控制所述主管路和各个所述支管路的通断和流量调节。
6.根据权利要求5所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述分配阀在使用中包括以下步骤:
若获得的所述固碳量小于设定阈值,则通过操控所述分配阀减小至少部分所述支管路的通流面积;
再次对所述固碳量进行计算,若获得所述固碳量/>小于设定阈值则操控所述分配阀继续减小至少部分所述支管路的通流面积或关闭部分所述支管路。
7.根据权利要求5所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述反应容器和所述主管路之间连接有回流管路,若获得的所述固碳量小于设定阈值,则连通所述回流管路以使经由所述反应容器排出的气体可再次回流至所述反应容易内。
8.根据权利要求4所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述第一浓度仪连接于所述主管路并位于所述流量计与所述主管路与多个所述支管路的连接处之间,且所述第一浓度仪和所述主管路之间设有第一干燥器;
和/或,所述第二浓度仪安装于所述反应容器的顶部,且所述第二浓度仪和所述反应容器之间设有第二干燥器。
9.根据权利要求4所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,至少部分所述反应容器的横截面积沿着从下至上的方向逐渐小,多个所述支管路的出口沿着上下方向间隔布置,且相邻两个所述支管路的出口的间距沿着从下至上的方向逐渐变小。
10.根据权利要求4所述的高碱固废固碳降碱固碳量计算方法,其特征在于,所述固碳降碱系统包括搅拌装置,所述搅拌装置设于所述反应容器内,且当获得的所述固碳量小于设定阈值时,所述搅拌装置的搅拌速度增加。
CN202311676434.9A 2023-12-07 2023-12-07 高碱固废固碳降碱固碳量计算方法 Pending CN117686657A (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118253180A (zh) * 2024-03-28 2024-06-28 武汉大学 一种加速碱性固体废弃物固碳的系统和方法及其应用

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