CN205644203U - 一种用于超临界水氧化装置的安全监控*** - Google Patents

一种用于超临界水氧化装置的安全监控*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种用于超临界水氧化装置的安全监控***，该***包括：数据采集单元，用于对所述氧化装置的温度、压力和尾气排量数据进行实时采集；数据比对单元，用于将实时采集得到的温度、压力和尾气排量数据与预设阈值进行比较；若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一触发信号；若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二触发信号；控制单元，基于所述第一触发信号或第二触发信号，发出第一控制信号或第二控制信号。该***具有多级安全监控，最大限度保护了操作人员的安全；且具有自动和手动两套操作流程，能互为补充，防止了自动出错导致的灾害。

Description

一种用于超临界水氧化装置的安全监控***
技术领域
本实用新型涉及安全监控技术领域。更具体地，涉及一种用于超临界水氧化装置的安全监控***。
背景技术
超临界水氧化技术自上世纪80年代由美国学者提出后，在国内外环保领域引起了一个研究的热点，目前在美国难降解废弃物处理中有相当的应用，中国也有许多研究者在进行研究，并将其应用于军事废物处理中。
超临界水氧化与其它水处理技术相比具有独特的优势，可将难降解的有机污染物在很短时间内彻底氧化成CO2、N2和水等无毒小分子物质，因而没有二次污染物，符合全封闭的处理要求，由于反应过程为均相反应、停留时间短，所以反应器体积小，结构简单，处理效果好，该技术在美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中被定义为21世纪最有前途的环境友好型有机废物处理技术。
超临界水氧化属于高温高压反应过程，其核心反应器属于高压容器范畴，其运行过程的安全防护和控制是使用者必须重点考虑的问题之一。
根据压力容器设计标准规范要求，高压容器设计中有工作压力、设计压力、最高工作压力等概念之区别，一般最高工作压力高于工作压力，通过设计的合理取值保护了反应器，同时为***安全运行提供了一道防护措施。
想要实现上述***的安全运行，除了对压力采取安全防护措施，对反应***的温度，尾气的排放等方面也应进行安全监控，而现有技术中，没有针对上述***在上述各方面的安全监控***的设计，针对现有技术中的空白，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于超临界水氧化装置的安全监控***，该***有利于避免反应过程中产生***，以提高装置运行过程的安全性。
为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种用于超临界水氧化装置的安全监控***，所述安全监控***包括储液箱，与所述储液箱通过泵连接的预热器，与所述预热器管道连接的反应器，与所述 反应器管道连接的氧化剂供给装置，与所述预热器管道连接的冷却器和与所述冷却器连接的气液分离器；在泵和预热器之间设有安全阀，在冷却器和气液分离器之间设有背压阀，预热器设有第一加热器；反应器设有第二加热器；
所述安全监控***包括：
数据采集单元，用于对所述氧化装置的温度、压力和尾气排量数据进行实时采集；
数据比对单元，用于将实时采集得到的温度、压力和尾气排量数据与预设阈值进行比较；若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一触发信号；若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二触发信号；
控制单元，基于所述第一触发信号或第二触发信号，发出第一控制信号或第二控制信号。
进一步的，所述数据采集单元包括温度传感器、压力传感器和尾气传感器。
进一步的，所述第一触发信号包括第一温度触发信号、第一压力触发信号和第一尾气排放触发信号；所述第二触发信号包括第二温度触发信号和第二压力触发信号；
所述比较单元包括：
将实时采集得到的温度数据与预设阈值进行比较，若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一温度触发信号，若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二温度触发信号的温度比较模块；
将实时采集得到的压力数据与预设阈值进行比较，若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一压力触发信号，若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二压力触发信号的压力比较模块；和
将实时采集得到的尾气排放数据与预设阈值进行比较，若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一尾气排放触发信号的尾气比较模块。
进一步的，所述第一触发信号包括第一温度触发信号、第一压力触发信号和第一尾气排放触发信号；所述第二触发信号包括第二温度触发信号和第二压力触发信号；
所述第一控制信号包括第一温度控制信号、第一压力控制信号和第一尾气排放控制信号；所述第二控制信号包括第二温度控制信号和第二压力控制信号；
所述控制单元包括：
基于第一温度触发信号或第二温度触发信号，发出第一温度控制信号或第 二温度控制信号的温度控制模块；
基于第一压力触发信号或第二压力触发信号，发出第一压力控制信号或第二压力控制信号的压力控制模块；和
基于第一尾气排放触发信号发出第一尾气控制信号的尾气控制模块。
进一步的，所述温度传感器设于所述氧化装置的预热器的介质流出管道和反应器的内部。
进一步的，所述压力传感器设于所述氧化装置的预热器的内部和反应器的内部。
进一步的，所述尾气传感器设于氧化装置的排气管道出口0.4-0.7m处。
进一步的，所述安全监控***还包括设于泵和预热器之间的安全阀，当检测到的压力值超过设定的阈值时，安全阀会自动报警并泄压实现氧化装置的压力安全保障功能。
所述安全监控***还包括：
用于工作人员对***进行操控和数据交互的人机交互模块；
密闭隔离舱；
所述氧化装置置于所述密闭隔离舱内；
所述密闭隔离舱的底部四周呈圆弧形；
所述密闭隔离舱内进一步设置有与所述人机交互模块进行视频通信的远程摄像装置。
本实用新型的有益效果如下：
1)多级安全监控，最大限度保护了操作人员的安全；
2)自动和手动互为补充，防止了自动出错导致的灾害。
附图说明
图1为超临界水氧化装置的安全监控***示意图。
图中，1-温度比例调节控制器；2-压力控制器；3-尾气控制器；4-密闭隔离装置；5-安全阀；6-储液箱；7-废液泵；8-预热器；9-反应器；10-预热器压力传感器；11-介质温度传感器；12-反应器温度传感器；13-反应器压力传感器；14-氧化剂供给装置；15-冷却器；16-气液分离器；17-尾气检测传感器；18-控制柜；19-第一加热器；20-第二加热器；21-背压阀。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型 做进一步的说明。
结合图1，具体描述本实用新型的安全监控***。
本实用新型的安全监控***安装在具有如下结构的超临界水氧化装置中，所涉及超临界水氧化装置包括储液箱6，与储液箱通过泵7连接的预热器8，与预热器8管道连接的反应器9，与反应器9管道连接的氧化剂供给装置14，与预热器8管道连接的冷却器15和与冷却器15连接的气液分离器16，在泵7和预热器8之间设有安全阀5，在冷却器15和气液分离器16之间设有背压阀21，预热器8设有第一加热器19；反应器9设有第二加热器20。
本实用新型所述的用于超临界水氧化装置的安全监控***具体包括温度监控***、压力监控泄放***、尾气排放监控***和密闭隔离装置四大部分。
温度监控***包括温度传感器、温度比较模块、温度控制模块和加热器；本实施例中，采用温度比例调节控制器1实现温度比较模块和温度控制模块的功能，温度比较模块包括用于比较预热器实际温度与设定阈值温度的预热温度比较模块和用于比较反应器实际温度与设定阈值温度的反应温度比较模块，温度控制模块包括用于控制预热器温度的预热温度控制模块和用于控制反应器温度的反应温度控制模块；温度传感器包括介质温度传感器11和反应器温度传感器12；介质温度传感器11安装于预热器8的流出介质管道上，反应器温度传感器12安装于反应器9的内部；加热器包括设于预热器上的第一加热器19和设于反应器上的第二加热器20；介质温度传感器11将实测温度值发送至预热温度比较模块，预热温度比较模块将接收到的实时温度值与设定的阈值进行比较，当实时温度值高于设定的阈值时，预热温度比较模块发出第一预热器温度触发信号，预热温度比较模块基于第一预热器温度触发信号，向氧化装置中的第一加热器19发出第一预热器温度控制信号，预热器上的第一加热器19停止加热；当反应器温度传感器12将实测温度值发送至反应温度比较模块，反应温度比较模块将接收到的实时温度值与设定的阈值进行比较，当实时温度值高于设定的阈值时，反应温度比较模块发出第一反应器温度触发信号，反应温度比较模块基于第一反应器温度触发信号，向氧化装置中的第二加热器20发出第一反应器温度控制信号，反应器上的第二加热器20停止加热从而保障了温度不会超高，达到了温度安全监控的目的。
介质温度传感器11将实测温度值发送至预热温度比较模块，预热温度比较模块将接收到的实时温度值与设定的阈值进行比较，当实时温度值低于设定的阈值时，预热温度比较模块发出第二预热器温度触发信号，预热温度比较模块基于第二预热器温度触发信号，向氧化装置中的第一加热器19发出第二预热器 温度控制信号，预热器上的第一加热器19开始加热；当反应器温度传感器12将实测温度值发送至反应温度比较模块，反应温度比较模块将接收到的实时温度值与设定的阈值进行比较，当实时温度值低于设定的阈值时，反应温度比较模块发出第二反应器温度触发信号，反应温度比较模块基于第二反应器温度触发信号，向氧化装置中的第二加热器20发出第二反应器温度控制信号，反应器上的第二加热器20开始加热。
压力监控泄放***包括安全阀5、预热器压力传感器10、反应器压力传感器13、压力比较模块、压力控制模块、压力报警器和背压阀21；本实施例中，采用压力控制器2实现压力比较模块和压力控制模块的功能，压力比较模块包括预热器压力比较模块和反应器压力比较模块，压力控制模块包括预热器压力控制模块和反应器压力控制模块；压力监控泄放***含有自动和手动压力调整操作机制；预热器压力传感器10将检测到的实时压力值发送到预热器压力比较模块，预热器压力比较模块将接收到的实时压力值与设定的阈值进行比较，阈值的设定视反应情况而定，如果是普通废弃物作为反应物，阈值一般设定在26MPa，当实时压力值高于设定的阈值时，预热器压力比较模块发出第一预热器压力触发信号，预热器压力控制模块基于第一预热器压力触发信号发出第一预热器压力控制信号，压力报警器收到第一预热器压力控制信号后发出报警，反应器压力传感器13将检测到的实时压力值发送到反应器压力比较模块，反应器压力比较模块将接收到的实时压力值与设定的阈值进行比较，当实时压力值高于设定的阈值时，反应器压力比较模块发出第一反应器压力触发信号，反应器压力控制模块基于第一反应器压力触发信号发出第一反应器压力控制信号，压力报警器收到第一反应器压力控制信号后发出报警；报警发生后，则首先由人工通过调整背压阀21进行泄压，如果人工调压未及时进行，压力继续升高，则安全阀5发出报警并自动泄压，实现***压力安全保障功能；当预热器压力比较模块接收到的实时压力值低于设定的阈值时，预热器压力比较模块发出第二预热器压力触发信号，预热器压力控制模块基于第二预热器压力触发信号发出第二预热器压力控制信号，压力报警器收到第二预热器压力控制信号后发出报警；当反应器压力比较模块接收到的实时压力值低于设定的阈值时，反应器压力比较模块发出第二反应器压力触发信号，反应器压力控制模块基于第二反应器压力触发信号发出第二反应器压力控制信号，压力报警器收到第二预热器压力控制信号后发出报警；报警发生后，人工调节背压阀21和泵7的压力，如果调整后，压力仍低于设定的阈值，说明***有泄漏，则对***进行检查，寻找泄漏点。预热器压力传感器10与反应器压力传感器13的阈值设置为相同，是 与整个***的压力相当，监控的目的是观察是否有异常，如果两只传感器检测到的压力值不同，则说明局部堵塞有故障。
尾气排放监控***包括尾气传感器17、尾气比较模块、尾气控制模块和尾气报警器；本实施例中采用尾气控制器3实现尾气比较模块和尾气控制模块的功能，尾气传感器17安装于排放管道出口处，距离出口处0.5米的位置，超临界水氧化装置运行过程中产生的尾气通过排放管道排放，尾气传感器17可以检测排放尾气的温度、成分和各成分浓度，并将实时检测到的数值发送至尾气比较模块，尾气比较模块将接收到的尾气排放各项实时数值与设定的阈值进行比较，当比较发现排放尾气各成分浓度大于设定的阈值时，尾气比较模块发出第一尾气排放触发信号，尾气控制模块基于收到的第一尾气排放触发信号发出第一尾气排放控制信号，尾气报警器接到第一尾气排放控制信号后，发出报警并提示尾气排放异常情况，操作人员则根据不同情况采取相应的措施。密闭隔离装置4对整个氧化装置进行密闭隔离，该密闭隔离舱采用针对反应物的特殊材料制作，形成密闭空间，空间内设有远程摄像设施，密闭空间的底部四周为圆弧形状，远程摄像设施将信号输送至控制柜18上的人工交互模块，操作人员通过控制柜屏幕可以实时查看运行过程的安全状况，一旦***发生安全事故，高温高压容器***，密闭空间可以实现第一层防护，避免操作人员受伤，同时密闭***可以承接***泄漏的液体，避免可能含有毒性或腐蚀性的液体外泄，承接的液体收集后进一步进行处理。
安全监控***中的温度比例调节器1、压力控制器2、尾气控制器3和监控屏幕设于控制柜18上。
实施例1
超临界水氧化装置处理废树脂反应中反应器温度的安全监控。
超临界水氧化的对象为废树脂，废树脂是特殊行业淘汰的过滤毒性废水的废弃物，处理过程控制的温度为480℃-650℃、压力范围为21MPa-25MPa；控制柜18上的温度比较模块将接收到的反应器温度传感器12发出的实时温度值与设定的阈值进行比较，当实时温度值超过阈值580℃时，温度比较模块发送第一反应器温度触发信号，温度控制器基于第一反应器温度触发信号向第二加热器20发出停止加热的第一反应器温度控制信号，第二加热器20停止对反应器9的加热，停止加热后，反应器中的反应仍继续进行，反应器中的超临界水氧化反应是放热反应，反应会释放出反应产生的热量，反应过程产生的热量可以用于满足维持反应器9的温度，但由于反应产生的热量被随时消耗掉，因而不能满足维持反应器9温度的需要，因此随着反应时间的延续，反应器9的温度逐 渐降低，当反应器温度传感器12将检测到的实时温度值发送给温度比较模块，温度比较模块将实时温度值与设定的阈值进行比较，当实时温度值低于阈值480℃时，温度比较模块发出第二反应器温度触发信号，温度控制器基于第二反应器温度触发信号向第二加热器20发出加热的第二反应器温度控制信号，第二加热器20开始加热，为反应器9继续提供热量。通过上述的流程，为氧化装置的安全运行提供了保障。
实施例2
超临界水氧化装置处理浓度为7.37wt％的偏二甲肼废液反应中反应器压力的安全监控。
超临界水氧化的对象为浓度7.37wt％的偏二甲肼液体，处理过程控制的温度为450℃-580℃、压力范围为19MPa-22MPa；控制柜18上的压力比较模块将接收到的反应器压力传感器13发出的实时压力值与设定的阈值进行比较，当实时压力值大于设定的阈值时，压力比较模块发出第一反应器压力触发信号，压力控制器2基于第一反应器压力触发信号向压力报警器发出第一反应器压力控制信号，控制柜上的报警器报警；在报警后，首先由人工打开背压阀或反应器底部的阀门，进行人工泄压，如果未及时进行人工泄压，随着压力的升高，安全阀5自动报警并泄压，泄压至安全值以下后，反应装置恢复正常，反应器中的反应继续进行；操作人员会对自动泄压时从安全阀泄放出的液体进行收集和进一步的处理。通过这样的有效安全监控避免了大型事故的发生，保护了人员安全和处理装置安全，为人员的安全操作提供了保障。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于超临界水氧化装置的安全监控***，其特征在于，所述安全监控***包括：储液箱(6)，与所述储液箱通过泵(7)连接的预热器(8)，与所述预热器(8)管道连接的反应器(9)，与所述反应器(9)管道连接的氧化剂供给装置(14)，与所述预热器(8)管道连接的冷却器(15)和与所述冷却器(15)连接的气液分离器(16)；在泵(7)和预热器(8)之间设有安全阀(5)，在冷却器(15)和气液分离器(16)之间设有背压阀(21)，预热器(8)设有第一加热器(19)；反应器(9)设有第二加热器(20)；
数据采集单元，用于对所述氧化装置的温度、压力和尾气排量数据进行实时采集；
数据比对单元，用于将实时采集得到的温度、压力和尾气排量数据与预设阈值进行比较；若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一触发信号；若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二触发信号；
控制单元，基于所述第一触发信号或第二触发信号，发出第一控制信号或第二控制信号。
2.根据权利要求1所述的安全监控***，其特征在于：所述数据采集单元包括温度传感器、压力传感器和尾气传感器。
3.根据权利要求1所述的安全监控***，其特征在于，所述第一触发信号包括第一温度触发信号、第一压力触发信号和第一尾气排放触发信号；所述第二触发信号包括第二温度触发信号和第二压力触发信号；
所述比较单元包括：
将实时采集得到的温度数据与预设阈值进行比较，若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一温度触发信号，若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二温度触发信号的温度比较模块；
将实时采集得到的压力数据与预设阈值进行比较，若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一压力触发信号，若进行比较的实测值低于或等于预设阈值，则发出与其相对应的第二压力触发信号的压力比较模块；和
将实时采集得到的尾气排放数据与预设阈值进行比较，若进行比较的实测值高于预设阈值，则发出与其相对应的第一尾气排放触发信号的尾气比较模块。
4.根据权利要求1所述的安全监控***，其特征在于，所述第一触发信号包括第一温度触发信号、第一压力触发信号和第一尾气排放触发信号；所述第二触发信号包括第二温度触发信号和第二压力触发信号；
所述第一控制信号包括第一温度控制信号、第一压力控制信号和第一尾气排放控制信号；所述第二控制信号包括第二温度控制信号和第二压力控制信号；
所述控制单元包括：
基于第一温度触发信号或第二温度触发信号，发出第一温度控制信号或第二温度控制信号的温度控制模块；
基于第一压力触发信号或第二压力触发信号，发出第一压力控制信号或第二压力控制信号的压力控制模块；和
基于第一尾气排放触发信号，发出第一尾气排放控制信号的尾气控制模块。
5.根据权利要求2所述的安全监控***，其特征在于：所述温度传感器设于所述氧化装置的预热器(8)的介质流出管道上和设于反应器(9)的内部。
6.根据权利要求2所述的安全监控***，其特征在于：所述压力传感器设于所述氧化装置的预热器(8)的内部和反应器(9)的内部。
7.根据权利要求2所述的安全监控***，其特征在于：所述尾气传感器设于氧化装置的排气管道出口0.4-0.7m处。
8.根据权利要求1所述的安全监控***，其特征在于：所述安全监控***还包括设于泵(7)和预热器(8)之间的安全阀(5)。
9.根据权利要求1所述的安全监控***，其特征在于：所述安全监控***进一步包括：人机交互模块，用于工作人员对***进行操控和数据交互。
10.根据权利要求9所述的安全监控***，其特征在于，所述安全监控***进一步包括：
密闭隔离舱(4)；
所述氧化装置置于所述密闭隔离舱内；
所述密闭隔离舱(4)的底部四周呈圆弧形；
所述密闭隔离舱(4)内进一步设置有与所述人机交互模块进行视频通信的远程摄像装置。
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