超临界水处理系统反应器温度控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超临界水处理系统反应器温度控制装置及其控制方法，控制单元的采集信号输入端与设于临界水处理系统中反应器顶部的温度变送器相连，输出端接至冷却泵、电动调节阀及加热器的控制回路；所述电动调节阀设于冷却泵的出口处；方法为：装置初始化，设定反应器的温度控制值及电动调节阀的ＰＩＤ参数；控制单元采集反应器的温度不高于设定值时，进行ＰＩＤ运算并输出控制信号，减小反应器冷却水的进水流量；如果反应器的温度低于设定值，且反应器冷却水的进水流量为０，则输出控制信号，增大加热器的加热功率；返回判断反应器的温度是否高于设定值步骤。本发明专利技术解决了响应缓慢的温度回路，整定控制参数困难的问题，不需要建立被控温度的数学模型，有较强的灵活性和适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超临界水处理设备
，具体的说是一种超临界水处理系统反应 器温度控制装置及其控制方法。
技术介绍
超临界水是指温度和压力均高于其临界点(T = 374. 15°C，P = 22. 12MPa)的特殊 状态的水。超临界水处理技术是利用超临界水对有机物和氧化剂都是良好的溶剂的特殊性 质，在提供不同数量氧化剂的前提下，有机物在超临界水环境中进行均相反应，迅速、完全、 彻底地将有机物结构深度破坏，转化成无害的co2、H2(不加入或少量加入氧化剂的条件下) 和H2O等无害的小分子化合物，无机盐容易分离出来。超临界水处理技术包括超临界水氧 化技术、超临界水部分氧化技术和超临界水气化技术，后两者可以用来制取氢气。超临界水 处理技术具有处理彻底、反应速率快、应用范围广、环境友好等特性，具有良好发展前景。超临界水处理技术需要苛刻的反应条件，温度一般要高于450°C，压力一般稳定在 25MI^左右。废有机物在超临界水中发生复杂的反应过程，在超临界氧化过程中会放出大量 的热量，而在超临界水气化和部分氧化过程中需要补充热量，因此维持反应器中反应温度 的控制困难。维持稳定的反应温度对废有机物的无害化处理和资源化转化非常重要，同时 也是超临界水处理反应器的正常和安全运行的前提。现有的维持超临界水处理反应器温度 的方式是在辅助加热的前提下，通过固定物料和氧化剂的进料量。使现有超临界水处理反 应器对物料的特性要求高，适用范围窄，自身自动调节性能较差，影响了反应器的可靠持久 运行。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种实现 反应器顶部温度的实时调节、自动控制及反应器的安全可靠持久运行的超临界水处理系统 反应器温度控制装置及其控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是本专利技术超临界水处理系统反应器温度控制装置包括控制单元、温度变送器、冷却 泵、电动调节阀及加热器，其中控制单元的采集信号输入端与设于临界水处理系统中反应 器顶部的温度变送器相连，输出端接至冷却泵、电动调节阀及加热器的控制回路；所述电动 调节阀设于冷却泵的出口处。所述控制单元包括中央处理器、模拟量输入单元、模拟量输出单元及数字量输出 单元，其中中央处理器通过模拟量输入单元接有温度变送器，中央处理器的输出端通过模 拟量输出单元接至加热器控制回路、电动调节阀、电动执行器以及冷却泵转速控制回路，通 过数字量输出单元与冷却泵的启停控制回路以及电动调节阀的电动执行器相连。所述加热器控制回路具有三相电力调整器，其接收模拟量输出单元输出的控制信 号，对加热器进行调功。所述控制单元以冗余对的形式组态，单一运行，自动切换。本专利技术超临界水处理系统反应器温度控制方法包括以下步骤开始，装置初始化，设定反应器的温度控制值及电动调节阀的PID参数；控制单元通过温度变送器采集反应器的温度；判断反应器的温度是否高于设定值；如果不高于设定值，则控制单元进行PID运算并输出控制信号，减小反应器冷却 水的进水流量；判断反应器的温度是否低于设定值，且反应器冷却水的进水流量是否为0 ；如果反应器的温度低于设定值，且反应器冷却水的进水流量为0，则PID运算并输 出控制信号，增大加热器的加热功率；返回判断反应器的温度是否高于设定值步骤；如果反应器的温度低于设定值，反应器冷却水的进水流量为0中有一个条件未满 足，则返回判断与设定值的大小步骤。如果反应器的温度高于设定值，则控制单元进行PID运算并输出控制信号，降低 加热器的加热功率；接续判断反应器的温度是否高于设定值，且加热器是否停止；当判断反应器的温度高于设定值，且加热器停止时，启动冷却泵，为反应器补入冷 却水，控制单元同时进行PID运算并输出控制信号，增加反应器冷却水的进水流量；当反应器的温度高于反应器顶部临界温度时，反应器超温报警；如果反应器的温度没有达到反应器顶部临界温度，则返回判断反应器的温度是否 高于设定值步骤。如果反应器的温度高于设定值、加热器停止中有一个条件未满足，则返回判断反 应器的温度是否高于设定值步骤。本专利技术具有以下有益效果及优点1.本专利技术解决了响应缓慢的温度回路，整定控制参数困难的问题。2.本专利技术不需要建立被控温度的数学模型，有较强的灵活性和适应性。附图说明图1为本专利技术超临界水处理反应器顶部流体温度的控制思路图；图2为本专利技术超临界水处理系统反应器温度控制装置结构框图；图3为本专利技术装置采用的控制方法流程图。具体实施例方式如图1所示，为超临界水处理反应器顶部流体温度的控制思路图。1为第1电动调 节阀，2为加热器，3为混合器，4为反应器，5为冷却器，6为背压阀，7为第2电动调节阀，8 为手动调节阀，9为水箱，10为冷却泵，11为第3电动调节阀，12为蒸发壁水。超临界水处理反应器的工作流程如下废有机物物料经过加热器2预热后，与氧气在混合器3中充分混合后，再进入反应 器4进行脱盐和反应。洁净的蒸发壁水进入反应器4，在多孔蒸发壁的内表面处形成一层保护性水膜，避免反应器的盐沉积和腐蚀问题。反应后的洁净流体从反应器4的顶部出口流 出，分别经过冷却器5冷却和背压阀6降压后，再进行后续的气液分离等处理过程。反应流 体在反应器4中利用超临界水的特性进行脱盐处理，含盐流体通过反应器4的底部出口流 出，再进行后续的处理过程。启动冷却泵10，通过调节第2电动调节阀7的开度，冷却水从水箱9进入反应器 4，使反应器4顶部流体温度TIC(I)稳定在设定范围内。本专利技术针对超临界水处理反应器提供一套过程控制系统PCS7，通过PID算法实现 反应器顶部温度的实时调节，实现自动控制，保证废有机物超临界水无害化处理和资源化 利用效果及反应器的安全可靠持久运行。如图2所示，本专利技术超临界水处理系统反应器温度控制装置包括控制单元、温度 变送器TIC(I)、冷却泵10、第2电动调节阀7及加热器2，其中控制单元的采集信号输入端 与设于临界水处理系统中反应器4顶部的温度变送器TIC(I)相连，输出端接有冷却泵10、 各个电动阀及加热器2的控制回路。所述控制单元采用包括中央处理器、模拟量输入单元、模拟量输出单元及数字量 输出单元，其中中央处理器通过模拟量输入单元接有温度变送器TIC(I)，输出端通过模拟 量输出单元接至加热器控制回路、各电动阀控制回路以及冷却泵10转速控制回路，通过数 字量输出单元与冷却泵10的启停控制回路以及电动阀中截止阀的电动执行器控制回路相 连(阀头控制回路为模拟量控制)。所述控制单元以冗余对的形式组态，单一运行，自动切换。所述加热器控制回路具有三相电力调整器，其接收模拟量输出单元输出的控制信 号，对加热器进行调功。所述第2电动调节阀7设于冷却泵10的出口处，通过调节第2电动调节阀7的开 度调整进入反应器4中的冷却水的流量，使反应器4顶部流体温度TICl稳定在设定范围 内。如图3所示，本专利技术一种超临界水处理系统反应器温度控制装置的控制方法包括 以下步骤开始，装置初始化设定反应器的温度控制值及电动调节阀的PID参数；控制单元通过温度变送器TIC(I)采集反应器4温度；判断反应器4顶部的温度是否高于设定值；如果不高于设定值，则控制单元进行PID运算并输出控制信号，减小第2电动调节 阀7的开度，以此来减少反应器冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超临界水处理系统反应器温度控制装置，其特征在于：包括控制单元、温度变送器（ＴＩＣ（１））、冷却泵（１０）、电动调节阀及加热器（２），其中控制单元的采集信号输入端与设于临界水处理系统中反应器（４）顶部的温度变送器（ＴＩＣ（１））相连，输出端接至冷却泵（１０）、电动调节阀及加热器（２）的控制回路；所述电动调节阀设于冷却泵（１０）的出口处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，吕闯，徐东海，王伟，公彦猛，姜东辉，
申请(专利权)人：大连森和节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]