CN102103384A - 超临界水处理***反应器温度压力控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超临界水处理***反应器压力控制装置及其控制方法，包括控制单元、压力变送器、背压阀及加热器，其中控制单元的采集信号输入端与设于临界水处理***中反应器中的压力变送器相连，输出端接至背压阀的电动执行器的控制回路，该背压阀设于反应器顶部；方法包括：装置初始化，设定反应器的压力控制值及背压阀的PID参数；控制单元通过压力变送器采集反应器的压力；判断反应器的压力是否高于设定值；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，减少背压阀开度；返回判断反应器的压力是否高于设定值步骤。本发明着眼于可靠性、稳定性、高精度和智能化，满足工业现场应用之需求，使其具有优良的抗干扰能力和零点稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及超临界水处理设备技术领域，具体的说是一种超临界水处理***反应器压力控制装置及其控制方法。
背景技术
超临界水是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，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。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。超临界水氧化技术是以有机物无害化处理为终极目标，超临界水部分氧化技术和超临界水气化技术是以有机物转化产氢为终极目标。鉴于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，目前已经成为人们研究的热点。
超临界水处理技术需要苛刻的反应条件，压力一般要高于22MPa，一般稳定在25MPa左右，温度一般要高于450℃，对超临界水处理反应器的正常和安全运行提出了较高要求，现有的超临界水处理反应器通过设置安全阀去保证反应器超压条件下的反应器安全，自动调节性能较差，影响了反应器的可靠持久运行。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种实现反应器压力的实时调节、自动控制及反应器的安全可靠持久运行的超临界水处理***反应器压力控制装置及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明超临界水处理***反应器压力控制装置包括控制单元、压力变送器、背压阀及加热器，其中控制单元的采集信号输入端与设于临界水处理***中反应器中的压力变送器相连，输出端接至背压阀的电动执行器的控制回路，该背压阀设于反应器顶部。
所述控制单元包括中央处理器、模拟量输入单元以及模拟量输出单元，其中中央处理器通过模拟量输入单元接有压力变送器，输出端通过模拟量输出单元接至背压阀的电动执行器的控制回路中。
所述控制单元以冗余对的形式组态，单一运行，自动切换。
本发明超临界水处理***反应器压力控制方法包括以下步骤：
开始，装置初始化，设定反应器的压力控制值及背压阀的PID参数；
控制单元通过压力变送器采集反应器的压力；
判断反应器的压力是否高于设定值；
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，减少背压阀开度；
返回判断反应器的压力是否高于设定值步骤。
如果反应器的压力高于设定值，则控制单元进行PID运算并输出控制信号，增大背压阀开度；
判断反应器的压力是否高于临界值；
如果高于临界值，则停止加热器；
如果反应器的压力不高于设定值，则返回判断反应器的压力是否高于设定值步骤。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.整个设计框架着眼于可靠性、稳定性、高精度和智能化，满足工业现场应用之需求。软件中应用了数字信号处理技术，使其具有优良的抗干扰能力和零点稳定性。
附图说明
图1为本发明超临界水处理反应器压力的控制思路图；
图2为本发明超临界水处理***反应器压力控制装置结构框图；
图3为本发明装置采用的控制方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，为超临界水处理反应器顶部流体温度压力的控制思路图。1为电动截止阀，2为电加热器，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。
本发明针对超临界水处理反应器提供一套冗余过程控制***PCS7，通过PID算法实现反应器顶部压力的实时调节，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，本发明超临界水处理***反应器压力控制装置包括控制单元、压力变送器PIC(1)、背压阀6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***中反应器4中的压力变送器PIC(1)相连，输出端接至背压阀6的电动执行器的控制回路，该背压阀6设于反应器4顶部。
所述控制单元包括中央处理器、模拟量输入单元以及模拟量输出单元，其中中央处理器通过模拟量输入单元接有压力变送器PIC(1)，输出端通过模拟量输出单元接至背压阀6的电动执行器的控制回路中。
所述控制单元以冗余对的形式组态，单一运行，自动切换。
本发明超临界水处理***反应器压力控制方法包括以下步骤：
开始，装置初始化，设定反应器的压力控制值及背压阀的PID参数；
控制单元通过压力变送器(PIC(1))采集反应器4的压力；
判断反应器4的压力是否高于设定值(本实施例为26MPa)；
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，减少背压阀6开度；
返回判断反应器4的压力是否高于设定值步骤。
如果反应器4的压力高于设定值，则控制单元进行PID运算并输出控制信号，增大背压阀6开度；
判断反应器4的压力是否高于临界值(本实施例为28.2MPa)；
如果高于临界值，则停止加热器2。
如果反应器4的压力不高于设定值，则返回判断反应器4的压力是否高于设定值步骤。
本实施例中控制单元采用西门子S7-400H冗余***，通过SFB/FB″CONT_C″(连续控制器)在SIMATIC S7可编程逻辑控制器上使用，通过持续的输入和输出变量来控制工艺过程。在参数分配期间，可以通过激活或取消激活PID控制器的子功能使控制器适应过程的需要。
S7-400H标准***实施“SIMATIC S7软件冗余”软件包，以控制容许在出现故障时经数秒延迟切换到替代***的过程，如供水工程、水处理***或运输流量控制过程。
S7-400H是容错自动化***，只有在其它措施配合下控制安全相关过程时才需要使用。两个CPU是冗余***的核心组件，以双通道结构进行操作，冗余的实现方式为“硬冗余”，冗余的切换方式为“热冗余”。冗余状态下主备CPU具有相同的用户程序，并通过西门子的“事件驱动的同步”方法同步执行程序。一旦可能导致主备站的内部单元状态不同的事件发生时，例如对I/O直接访问的事件，将由操作***自动同步它们的数据。
冗余***在正常状态下，主备CPU同时参与程序处理和数据运算，不同之处是备用CPU不输出控制信号。如果发生主站故障将进行无扰动主备CPU切换，从中断点处由备用CPU接替生产过程的控制，并处于单机工作状态。CPU无切换时间，***切换时间主要取决于网络的切换时间，该段时间内输出保持切换前的输出状态，切换期间无信息或报警/中断丢失。对于其它公司的同类产品，一般CPU切换时间达到毫秒级，只要切换时间小于I/O延迟时间和报警/中断检测时间，便可以保证在切换期间无信号丢失。
PCS7过程控制***能满足对一流自动化***在可用性、智能度和分布式输出方面的较高要求。***提供了过程数据采集和准备所需的所有功能，其中包括装配和设备的开环回路控制、闭环回路控制及监视功能。
Claims (6)
1.一种超临界水处理***反应器压力控制装置，其特征在于：包括控制单元、压力变送器(PIC(1))、背压阀(6)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***中反应器(4)中的压力变送器(PIC(1))相连，输出端接至背压阀(6)的电动执行器的控制回路，该背压阀(6)设于反应器(4)顶部。
2.按权利要求1所述的超临界水处理***反应器压力控制装置，其特征在于：所述控制单元包括中央处理器、模拟量输入单元以及模拟量输出单元，其中中央处理器通过模拟量输入单元接有压力变送器(PIC(1))，输出端通过模拟量输出单元接至背压阀(6)的电动执行器的控制回路中。
3.按权利要求2所述的超临界水处理***反应器压力控制装置，其特征在于：所述控制单元以冗余对的形式组态，单一运行，自动切换。
4.一种超临界水处理***反应器压力控制方法，其特征在于包括以下步骤：
开始，装置初始化，设定反应器的压力控制值及背压阀的PID参数；
控制单元通过压力变送器(PIC(1))采集反应器(4)的压力；
判断反应器(4)的压力是否高于设定值；
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，减少背压阀(6)开度；
返回判断反应器(4)的压力是否高于设定值步骤。
5.按权利要求4所述的超临界水处理***反应器压力控制方法，其特征在于：
如果反应器(4)的压力高于设定值，则控制单元进行PID运算并输出控制信号，增大背压阀(6)开度；
判断反应器(4)的压力是否高于临界值；
如果高于临界值，则停止加热器(2)。
6.按权利要求5所述的超临界水处理***反应器压力控制方法，其特征在于：
如果反应器(4)的压力不高于设定值，则返回判断反应器(4)的压力是否高于设定值步骤。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104536494A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-04-22 | 新奥科技发展有限公司 | 一种超临界处理***的控制方法 |
| CN104865996A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-08-26 | 新奥科技发展有限公司 | 一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器*** |
| CN105347460A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-02-24 | 新奥科技发展有限公司 | 一种超临界水反应***、及其压强控制方法和装置 |
| CN106885388A (zh) * | 2015-12-16 | 2017-06-23 | 上海日立电器有限公司 | 一种空调*** |
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2009
- 2009-12-16 CN CN2009102484639A patent/CN102103384A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20110622 |
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| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |