酸再生预浓缩器液位高度测量方法技术

本发明专利技术涉及盐酸再生系统中使用差压法测量酸再生预浓缩器液位测量领域。该方法包括：步骤ａ．计算酸再生预浓缩器内液体浓度变化率，ｂ．计算酸再生预浓缩器内液体浓度，ｃ．计算液体的密度，ｄ．利用差压法测酸再生预浓缩器液位，ｅ．对差压法测出的酸再生预浓缩器液位高度进行补偿计算。采用本发明专利技术的技术方案，不需要增加任何硬件投资，即可改善酸再生预浓缩器的液位测量精度，从而提高酸再生预浓缩器的液位控制水平，保证盐酸再生系统的安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用喷雾焙烧法进行盐酸再生的自动化控制领域，特别是利用差压法准确测 量酸再生预浓縮器液位高度。
技术介绍
酸再生预浓縮器是喷雾焙烧法盐酸再生的关键设备，其主要作用是浓縮废酸、降低烟气 温度和吸收烟气中的氯化氢气体。酸再生预浓縮器液位过低，循环泵没法正常工作，也没有 足够的浓縮酸来冷却烟气和吸收氯化氢气体；而酸再生预浓縮器液位过高，可能堵塞烟道， 造成焙烧炉顶部压力失去控制。因此，保持其液位稳定对整个酸再生的正常运转，具有重要尼、。要想控制酸再生预浓縮器液位稳定，准确的测量就是关键。由于酸再生预浓縮器的结构 、液体的强腐蚀性和较高温度、液面上部为负压等特点， 一般采用差压法测量预浓縮器的液 位。酸再生预浓縮器在酸再生系统的水一酸切换和酸一水切换过程中，其内部的液体密度随 液体中铁离子的浓度变化而有很大变化，用一般的差压法测量是不可能的，因此需对密度的 变化进行在线补正。由于密度计价格昂贵，目前酸再生一般采用延时补偿或进料量补偿的方 法对差压法测量的液位进行密度补偿，但效果都不太理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种酸再生预浓縮器液位高度实时测量方法，克服在 差压测量法中，因浓縮器液的密度变化所引起的浓縮器液液位测量偏差的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种酸再生预浓縮器液位高度实时测量方法，其技 术特征在于包括如下步骤步骤一 利用下列数学公式(1) 、(2)计算酸再生预浓縮器内液体铁离子浓度的变化率dD(t)/dt:刚)=財)+財) ①A (2) 式(1)中，Fo(t)表示在t时刻酸再生预浓縮器向焙烧炉喷液的喷液流量，Fi(t)表示在t时刻酸再生预浓縮器的进液流量，Fe (t)表示在t时刻酸再生预浓縮器内液体的水分蒸发流式(2)中，V(H)表示在t时刻酸再生预浓縮器内液体的体积，V(H)与液体的高度H成正比 ，D(t)表示在t时刻酸再生预浓縮器内液体的浓度，Di(t)表示在t时刻酸再生预浓縮器的进 液浓度，Do (t)表示在t时刻酸再生预浓縮器向焙烧炉喷液的喷液浓度；步骤二在t时刻对酸再生预浓縮器中液体铁离子的浓度变化率dD (t) /dt进行巻积计算出 酸再生预浓縮器内液体中铁离子的浓度D(t);步骤三根据下列数学公式(3)计算酸再生预浓縮器内液体在t时刻的密度R(t)，R(t) = R0 + f * D(t) (3)式(3)中，D(t)为酸再生预浓縮器内液体在t时刻的铁离子浓度，RO为初始状态时酸再 生预浓縮器内液体密度，系数f为与酸再生预浓縮器内液体的物理特性有关的常量； 步骤四利用差压液位计测量在t时刻酸再生预浓縮器内液体的差压DP(t); 步骤五根据数学公式(4)计算在t时刻酸再生预浓縮器内液体的液位高度H(t)。 H(t) = DP(t)/R(t) + H0 (4)式(4)中，DP(t)为在t时刻酸再生预浓縮器内液体的差压，R(t)为在t时刻酸再生预浓 縮器内液体的密度，HO为酸再生预浓縮器的分离器下取压口高度。本专利技术的技术原理是根据酸再生预浓縮器的进、出的液体流量、浓度，实时计算在任一 时刻酸再生预浓縮器内液体密度，然后根据液体体积、密度计算液体高度。因为酸再生预浓 縮器内液体密度是动态变化的，影响酸再生预浓縮器内液体密度的关键因素是酸再生预浓縮 器内液体中铁离子的浓度，因此，本专利技术的专利技术要点即如何实时得到酸再生预浓縮器内液体 中铁离子的浓度。下面对酸再生预浓縮器内液体中铁离子的浓度变化规律作进一步分析描述。 如图1所示，酸再生预浓縮器由分离器和文丘里管两部分构成，其物质输入、输出关系 由文丘里循环泵打入文丘里管的液体流回至分离器，对物质平衡无影响。仅Fi(t)、 Fo(t)、 Fe(t)影响进出物质平衡。其中Fo(t)表示在t时刻酸再生预浓縮器向焙烧炉喷液的喷液流 量，Fi(t)表示在t时刻酸再生预浓縮器分离器进液流量，Fe(t)表示在t时刻文丘里管和分离 器中水分蒸发流量。另设H(t)表示在t时刻分离器中液体的高度；V (H)表示在t时刻分离器中液体的体积，其与分离器中液体的高度成正比； D (t)表示在t时刻分离器中液体的浓度；Dw表示废酸的浓度，为一定值；Do (t)表示酸再生预浓縮器向焙烧炉喷液的喷液浓度； Di (t)表示分离器的进液浓度。则，根据文丘里管和分离器中物质及酸量平衡可推导出如下式 刚)=財)+財) ①A (2) 为便于分表示分析和计算，假设分离器中液体的高度H不变、文丘里管和分离器中水分 蒸发流量Fe (t)不变及焙烧炉的喷液流量Fo (t)不变。在盐酸再生系统生产过程中，根据分离器、焙烧炉的输入、输出原料的不同，可分为四 种工况。在这四种工况下，酸再生预浓縮器内液体中的铁离子浓度的变化率是不同的。下面 针对四种工况下的铁离子浓度变化率进行说明。 1.分离器进酸、并向焙烧炉喷酸将Di(t) = Dw， Do(t) = D(t)代入(2)式，由(l)， (2)式得可见，在这种状况下，浓度的变化为一阶系统，时间常数T = V Dw (Fe + Fo )/Fo ，解此方程得浓度D(t) = Dend — e — t/T 浓度变化率dD(t)/dt = e - t / T / T 初始浓度变化率Paa = dD(t)/dt | t=0 = / T 2.分离器进水、并向焙烧炉喷酸 将Di(t)二0， Do(t)=D(t)代入(2)式，由(2)式得Fo，最终浓度Dend =■Po A (4)可见，在这种状况下，浓度的变化为一阶系统，时间常数T = V/Fo，最终浓度Dend = 0，解此方程得浓度D(t) = D(O) e- t / T 浓度变化率dD(t)/dt = -D(O) e - t / T / T 初始浓度变化率Pwa = dD(t) / dt I t=0 = - D(O) / T3.分离器进酸、同时向焙烧炉喷水将Di(t) = Dw， Fo(t) = 0代入(l)， (2)式，由(l)， (2)式得(5)可见，在这种状况下，浓度的变化为零阶系统，浓度变化率dD(t) / dt为一常数，解 此方程得浓度D(t卢D(O) + ( Fe * Dw / V ) t 浓度变化率dD(t) / dt = Fe * Dw / V 初始浓度变化率Paw = dD(t)/dt I t=0 = Fe * Dw / V 4.分离器进水、同时向焙烧炉喷水将Di(t) = 0， Fo(t) = 0代入(l)、 (2)式，由(l)、 (2)式得,_。 ^ — (6)可见，在这种状况下，浓度的变化为零阶系统，浓度变化率dD(t)/dt = 0为一常数，解此方程得浓度D(t) = D(O)，即液体浓度不变。采用本专利技术的测量方法，不需要增加任何硬件投资，即可改善酸再生预浓縮器的液位测 量精度，从而提高酸再生预浓縮器的液位控制水平，保证盐酸再生系统的安全运行。附图说明图l为酸再生预浓縮器的结构及其物质输入、输出关系示意图。 图2为盐酸再生系统运行时，分离器内液体浓度变化的典型曲线示意图。 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。具体实施例方式如图2所示，系统开始工作时，首先进入工作阶段l， S卩分离器进水，焙烧炉点火加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸再生预浓缩器液位高度测量方法，其特征在于包括如下步骤：　步骤一　利用下列数学公式（１）、（２）计算酸再生预浓缩器内液体铁离子浓度的变化率ｄＤ（ｔ）／ｄｔ：　Ｆｉ（ｔ）＝Ｆｏ（ｔ）＋Ｆｅ（ｔ）　（１）　ｄＤ（ｔ）／ｄｔＶ（Ｈ）＝Ｆｉ（ｔ）Ｄｉ（ｔ）－Ｆｏ（ｔ）Ｄｏ（ｔ）　（２）　式（１）中，Ｆｏ（ｔ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器向焙烧炉喷液的喷液流量，Ｆｉ（ｔ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器的进液流量，Ｆｅ（ｔ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的水分蒸发流量；　式（２）中，Ｖ（Ｈ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的体积，Ｖ（Ｈ）与液体的高度Ｈ成正比，Ｄ（ｔ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的浓度，Ｄｉ（ｔ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器的进液浓度，Ｄｏ（ｔ）表示在ｔ时刻酸再生预浓缩器向焙烧炉喷液的喷液浓度；　步骤二　在ｔ时刻对酸再生预浓缩器中液体铁离子的浓度变化率ｄＤ（ｔ）／ｄｔ进行卷积计算出酸再生预浓缩器内液体中铁离子的浓度Ｄ（ｔ）；　步骤三　根据下列数学公式（３）计算酸再生预浓缩器内液体在ｔ时刻的密度Ｒ（ｔ），　Ｒ（ｔ）＝Ｒ０＋ｆ＊Ｄ（ｔ）　（３）　式（３）中，Ｄ（ｔ）为酸再生预浓缩器内液体在ｔ时刻的铁离子浓度，Ｒ０为初始状态时酸再生预浓缩器内液体密度，系数ｆ为与酸再生预浓缩器内液体的物理特性有关的常量；　步骤四利用差压液位计测量在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的差压ＤＰ（ｔ）；　步骤五　根据数学公式（４）计算在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的液位高度Ｈ（ｔ）。　Ｈ（ｔ）＝ＤＰ（ｔ）／Ｒ（ｔ）＋Ｈ０　（４）　式（４）中，ＤＰ（ｔ）为在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的差压，Ｒ（ｔ）为在ｔ时刻酸再生预浓缩器内液体的密度，Ｈ０为酸再生预浓缩器的分离器下取压口高度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶理德，关翔，吴晨，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]