專(zhuān)利名稱(chēng)：廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢有機(jī)物超臨界水處理領(lǐng)域，特別涉及利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)
對(duì)高濃度難生化降解的有機(jī)廢水/城市污泥等廢有機(jī)物進(jìn)行無(wú)害化處理和資源化利用，具 體為一種廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
超臨界水(Supercritical Water,簡(jiǎn)稱(chēng)SCW)是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)(T = 374.15°C， P二22.12MPa)的特殊狀態(tài)的水。超臨界水兼具液態(tài)和氣態(tài)水的性質(zhì)，該狀態(tài) 下只有少量的氫鍵存在，介電常數(shù)近似于有機(jī)溶劑，具有高的擴(kuò)散系數(shù)和低的粘度。在 足夠高的壓力下，有機(jī)物、氧氣能按任意比例與SCW互溶，從而使非均相反應(yīng)變?yōu)榫?反應(yīng)，大大減小了傳質(zhì)、傳熱的阻力。無(wú)機(jī)物特別是鹽類(lèi)在SCW中的溶解度極低，容 易將其分離出來(lái)。超臨界水處理技術(shù)是利用超臨界水對(duì)有機(jī)物和氧化劑都是良好溶劑的 特殊性質(zhì)，在提供不同數(shù)量氧化劑的前提下有機(jī)物在超臨界水環(huán)境中進(jìn)行均相反應(yīng)，迅 速、完全、徹底地將有機(jī)物結(jié)構(gòu)深度破壞，轉(zhuǎn)化成無(wú)害的<:02、 H^不加或加入少量氧化 劑的情況下)和H20等無(wú)害的小分子化合物。 高溫高壓的操作條件對(duì)超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制提出了嚴(yán)格的要求，雖然 已經(jīng)出現(xiàn)了不少?gòu)U有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)，但是這些反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且 尚未見(jiàn)到對(duì)復(fù)雜的超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)控制方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法，能夠保
證廢有機(jī)物超臨界水處理系統(tǒng)安全可靠地穩(wěn)定運(yùn)行。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。 —種廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法，所述廢有機(jī)物超臨界水處理 反應(yīng)系統(tǒng)包括 反應(yīng)單元，包含依次垂直布置的混合器、內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器、脫 鹽除渣裝置、貯鹽池，所述混合器的物料出口端連通反應(yīng)器的物料入口端，反應(yīng)器底部 的排鹽出口端與脫鹽除渣裝置的入口端連通，脫鹽除渣裝置的底部出口端與貯鹽池的入 口端連通；所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有冷卻盤(pán)管；所述脫鹽除渣裝置內(nèi)設(shè)置有加熱盤(pán)管；
供氧單元，包含供氧通路，向混合器氧氣入口端提供氧氣；供氧通路上設(shè)置有 氧氣控制閥； 供料單元，包含物料通路，向混合器的物料入口端提供物料；所述物料通路上 設(shè)置有物料控制閥和用于物料加熱的第一電加熱器； 蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含蒸發(fā)壁水主通路，第二電加熱器，主通路蒸發(fā)壁水經(jīng) 第二電加熱器后分為兩條支路； 一條支路向反應(yīng)器頂部提供蒸發(fā)壁水，并設(shè)置有頂部 蒸發(fā)壁水控制閥，另一條支路向反應(yīng)器中部提供蒸發(fā)壁水，并設(shè)置有中部蒸發(fā)壁水控制
4閥； 冷卻水供應(yīng)單元，包含冷卻水通道，向所述冷卻盤(pán)管提供冷卻水，冷卻水通道 上設(shè)置有冷卻水控制閥； 液體收集單元，收集來(lái)自反應(yīng)器頂部出口的溢流液體； 所述反應(yīng)器的頂部出口設(shè)置有溢流控制閥，通過(guò)溢流控制閥后液體分為兩條支 路， 一條支路依次通過(guò)收集液控制閥和背壓閥后流入液體收集單元，另一條支路通入所 述加熱盤(pán)管，加熱盤(pán)管出口設(shè)置有加熱流體控制閥； 其特征在于，該控制方法包括以下步驟首先，檢測(cè)反應(yīng)器的頂部流體壓力和 溫度，然后根據(jù)頂部流體壓力和溫度進(jìn)行以下控制
(1)反應(yīng)器頂部流體溫度在設(shè)定溫度時(shí)的壓力控制 當(dāng)頂部流體壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，增大背壓閥的開(kāi)度；當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定壓力時(shí)，減 小背壓閥的開(kāi)度；當(dāng)超過(guò)反應(yīng)器的最大工作壓力時(shí)，先通過(guò)增大背壓閥的開(kāi)度來(lái)降低反 應(yīng)器的頂部流體壓力；若不能將其降低到正常工作壓力范圍內(nèi)，則停止物料通路上的第 一電加熱器，以及停止氧氣和物料的供應(yīng)；
(2)反應(yīng)器頂部流體壓力在設(shè)定壓力時(shí)的溫度控制 當(dāng)反應(yīng)器頂部流體溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，降低第一電加熱器的加熱功率，如果 其功率降低到零仍不能滿(mǎn)足溫度控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)反應(yīng)器頂 部流體溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)減小冷卻水控制閥的開(kāi)度來(lái)提高頂部流體溫度，如 果冷卻水的流量降低到零仍不能滿(mǎn)足溫度控制要求時(shí)，則啟動(dòng)第一電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)超過(guò)反應(yīng)器的最高工作溫度時(shí)，停止第一電加熱器，調(diào)節(jié)冷卻水控制閥進(jìn)行降溫；
(3)反應(yīng)器頂部流體的溫度和壓力耦合控制 當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力超過(guò)設(shè)定壓力，且頂部流體的溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)， 增大背壓閥的開(kāi)度，同時(shí)降低第一電加熱器的加熱功率，如果仍不能滿(mǎn)足控制要求，則 開(kāi)啟冷卻水控制閥，其開(kāi)度由小到大進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力超過(guò)設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)， 則增大背壓閥開(kāi)度，同時(shí)減小冷卻水控制閥的開(kāi)度，如果冷卻水控制閥開(kāi)度調(diào)節(jié)到零， 頂部流體的溫度仍低于設(shè)定溫度，則開(kāi)啟第一電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)， 則減小背壓閥的開(kāi)度，同時(shí)降低第一電加熱器的加熱功率，如果第一電加熱器的加熱功 率降低到零，仍不滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)， 則減小背壓閥的開(kāi)度，同時(shí)減小冷卻水控制閥的開(kāi)度，若冷卻水控制閥的開(kāi)度降低到零 仍不滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟第一電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)。 對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。同時(shí)，分別檢測(cè)反應(yīng)器承壓壁的頂蓋 壁溫和筒體壁溫，根據(jù)頂蓋壁溫和筒體壁溫進(jìn)行反應(yīng)器承壓壁的溫度控制當(dāng)頂蓋壁溫 和筒體壁溫均高于或均低于對(duì)應(yīng)的設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)控制第二電加熱器的功率進(jìn)行整 體調(diào)節(jié)，再通過(guò)對(duì)應(yīng)的頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)；當(dāng)頂蓋壁溫和筒體壁 溫的其中一個(gè)高于或低于對(duì)應(yīng)的設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)對(duì)應(yīng)的頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥 進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，再通過(guò)控制第二電加熱器的功率進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。
本發(fā)明通過(guò)背壓閥、第一電加熱器和冷卻水控制閥調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)部流體的壓 力。通過(guò)調(diào)節(jié)第一電加熱器的加熱功率以及進(jìn)入反應(yīng)器冷卻盤(pán)管中冷卻水的流量來(lái)調(diào)節(jié) 反應(yīng)器頂部流體的反應(yīng)溫度，維持設(shè)定的反應(yīng)溫度條件。通過(guò)組合調(diào)節(jié)背壓閥的開(kāi)度、 第一電加熱器的加熱功率和冷卻水控制閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器頂部所需的反應(yīng)條件(溫度 和壓力)。同時(shí)，通過(guò)第二電加熱器的整體調(diào)節(jié)，以及頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥的單獨(dú) 調(diào)節(jié)，控制蒸發(fā)壁水在合適的溫度范圍內(nèi)，確保了反應(yīng)器的承壓壁維持在設(shè)定溫度范圍 內(nèi)，不發(fā)生超溫現(xiàn)象。本發(fā)明控制方法能夠同時(shí)對(duì)超臨界水處理反應(yīng)器的壓力、反應(yīng)溫 度、承壓壁的溫度進(jìn)行控制，在實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器安全可靠運(yùn)行的情況下，提高反應(yīng)系統(tǒng)的自 動(dòng)化水平。


圖1為廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖； 圖2為帶有脫鹽除渣裝置的廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖；
其中l(wèi)為第一電加熱器，2為混合器，3為反應(yīng)器，31為承壓壁，32為蒸發(fā) 壁，4為冷卻盤(pán)管，5為第二電加熱器，6為高壓計(jì)量泵，7為蒸發(fā)壁水水箱，8為背壓 閥，9為高壓冷卻水泵，IO為冷卻水箱，ll為脫鹽除渣裝置，12為加熱盤(pán)管，100為物料 控制閥，101為氧氣控制閥，102為頂部蒸發(fā)壁水控制閥，103為中部蒸發(fā)壁水控制閥， 104為冷卻水控制閥，105為溢流控制閥，106為收集液控制閥，107為加熱流體控制閥， TIC(l-4)為溫度傳感器，PIC(l)為壓力傳感器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明控制方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明 參照?qǐng)Dl、圖2，廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)，主要包括反應(yīng)單元，供氧 單元，供料單元，蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，冷卻水供應(yīng)單元，液體收集單元。
反應(yīng)單元，包含依次垂直布置的混合器2、內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器3、 脫鹽除渣裝置ll、貯鹽池(圖中未示出)。混合器2的物料出口端連通反應(yīng)器3的物料入 口端，反應(yīng)器3底部的排鹽出口端與脫鹽除渣裝置11的入口端連通，脫鹽除渣裝置ll的 底部出口端與貯鹽池的入口端連通。反應(yīng)器3內(nèi)設(shè)置有冷卻盤(pán)管4，用于冷卻反應(yīng)器3內(nèi) 部的流體；脫鹽除渣裝置ll內(nèi)設(shè)置有加熱盤(pán)管12，用于加熱含鹽流體以便含鹽物質(zhì)的析 出。 反應(yīng)器3主要由承壓壁31、置于承壓壁31內(nèi)的蒸發(fā)壁32組成，蒸發(fā)壁32內(nèi)為 反應(yīng)空間，冷卻盤(pán)管4位于蒸發(fā)壁內(nèi)，反應(yīng)流體的出口設(shè)置在頂部，承壓壁31和蒸發(fā)壁 32形成蒸發(fā)壁水的充注空間，用于冷卻承壓壁31，潔凈蒸發(fā)壁32。蒸發(fā)壁32內(nèi)設(shè)置有 用于測(cè)量頂部流體的溫度傳感器TIC(l)和壓力傳感器PIC(l)。承壓壁31需要特別保護(hù)的 受熱部位為頂蓋和筒體，因此，蒸發(fā)壁水分兩路， 一路冷卻頂蓋，由頂部蒸發(fā)壁水控制 閥102調(diào)節(jié)， 一路冷卻筒體，由中部蒸發(fā)壁水控制閥103調(diào)節(jié)；同時(shí)，在承壓壁31的頂 蓋和筒體上分別設(shè)置有檢測(cè)頂蓋壁溫和筒體壁溫的溫度傳感器TIC(2)、 TIC(3)。
供氧單元，包含供氧通路，向混合器2的氧氣入口端提供氧氣；供氧通路上設(shè) 置有氧氣控制閥IOI。供料單元，包含物料通路，向混合器2的物料入口端提供物料。物料通路上設(shè)置有物料控制閥100和用于物料加熱的第一電加熱器1。 蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含蒸發(fā)壁水主通路，第二電加熱器5，主通路蒸發(fā)壁水經(jīng) 第二電加熱器5后分為兩條支路； 一條支路向反應(yīng)器3頂部(頂蓋)提供蒸發(fā)壁水，并設(shè) 置有頂部蒸發(fā)壁水控制閥102，另一條支路向反應(yīng)器中部(筒體)提供蒸發(fā)壁水，并設(shè)置 有中部蒸發(fā)壁水控制閥103。主通路的蒸發(fā)壁水通過(guò)高壓計(jì)量泵6從蒸發(fā)壁水水箱7中抽 取。 冷卻水供應(yīng)單元，包含冷卻水通道，向所述冷卻盤(pán)管4提供冷卻水，冷卻水通 道上設(shè)置有冷卻水控制閥104。高壓冷卻水泵9從冷卻水箱10中抽取冷卻水，通過(guò)冷卻 水控制閥104后通入冷卻盤(pán)管4的一端，冷卻盤(pán)管4的另一端輸出熱水或蒸汽。
液體收集單元，收集來(lái)自反應(yīng)器頂部出口的溢流液體，溢流液體為潔凈液體可 以回收利用。如圖2所示，反應(yīng)器的頂部出口設(shè)置有溢流控制閥105，通過(guò)溢流控制閥 105后液體分為兩條支路， 一條支路依次通過(guò)收集液控制閥106和背壓閥8后流入液體收 集單元，另一條支路通入加熱盤(pán)管12，加熱盤(pán)管12出口設(shè)置有加熱流體控制閥107，用 于控制加熱脫鹽除渣裝置11中的含鹽流體。 在運(yùn)行過(guò)程中，啟動(dòng)高壓計(jì)量泵6，從蒸發(fā)壁水水箱7中抽取蒸發(fā)壁水，經(jīng)第二 電加熱器5預(yù)熱后，分兩路分別從反應(yīng)器頂部(頂蓋)和反應(yīng)器中部(筒體)進(jìn)入反應(yīng)器 3，在多孔蒸發(fā)壁的內(nèi)表面處形成一層保護(hù)性水膜，避免反應(yīng)器3的鹽沉積和腐蝕問(wèn)題。 保證反應(yīng)系統(tǒng)安全可靠而又穩(wěn)定運(yùn)行既要保證反應(yīng)器3的反應(yīng)條件(溫度和壓力)，又要 保證承壓壁31溫度在安全可靠范圍內(nèi)。 參照?qǐng)Dl所示的廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)，本實(shí)施例以本發(fā)明的控制方 法為依據(jù)，首先，檢測(cè)反應(yīng)器3的頂部流體壓力和溫度，然后根據(jù)頂部流體壓力和溫度 進(jìn)行以下控制。 (1)反應(yīng)器頂部流體溫度在設(shè)定溫度時(shí)的壓力控制 當(dāng)頂部流體壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，增大背壓閥8的開(kāi)度；當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定壓力時(shí)， 減小背壓閥8的開(kāi)度；當(dāng)超過(guò)反應(yīng)器3的最大工作壓力時(shí)，先通過(guò)增大背壓閥8的開(kāi)度來(lái) 降低反應(yīng)器3的頂部流體壓力；若不能將其降低到正常工作壓力范圍內(nèi)，則停止物料通 路上的第一電加熱器l，以及停止氧氣和物料的供應(yīng)。 具體為反應(yīng)器3上的壓力傳感器PIC(1)，用來(lái)測(cè)量和顯示反應(yīng)器3頂部流體的 壓力。當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體壓力PI(1)在設(shè)定值范圍之外時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)背壓閥8的開(kāi)度， 使PI(l)穩(wěn)定在設(shè)定壓力范圍內(nèi)。 換言之，當(dāng)PI(1)高于設(shè)定值時(shí)，增大背壓閥8的開(kāi)度；當(dāng)PI(1)低于設(shè)定值時(shí)， 減小背壓閥8的開(kāi)度；最終使PI(1)穩(wěn)定在設(shè)定壓力范圍內(nèi)。當(dāng)PI(1)超過(guò)反應(yīng)器3的最大 工作壓力時(shí)，優(yōu)先通過(guò)增大背壓閥8的開(kāi)度來(lái)降低PI(1)，若不能將其降低到正常工作壓 力范圍內(nèi)，則自動(dòng)停止物料管路上的電加熱器l，關(guān)閉氧氣和物料管路上氧氣控制閥ioi 和物料控制閥100，停止氧氣和物料的供應(yīng)。
(2)反應(yīng)器頂部流體壓力在設(shè)定壓力時(shí)的溫度控制 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，降低第一電加熱器l的加熱功率，如 果其功率降低到零仍不能滿(mǎn)足溫度控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥104進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)反 應(yīng)器3頂部流體溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)減小冷卻水控制閥104的開(kāi)度來(lái)提高頂部流體溫度，如果冷卻水的流量降低到零仍不能滿(mǎn)足溫度控制要求時(shí)，則啟動(dòng)第一電加熱器l 進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)超過(guò)反應(yīng)器3的最高工作溫度時(shí)，停止第一電加熱器l，調(diào)節(jié)冷卻水控制閥 104進(jìn)行降溫。 具體為反應(yīng)器3頂部流體溫度TI(l)的設(shè)定值不超過(guò)反應(yīng)器3的最高工作溫 度。當(dāng)TI(1)在設(shè)定溫度范圍之外時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)第一電加熱器l的加熱功率，使TI(1)維 持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。當(dāng)TI(1)高于設(shè)定溫度時(shí)，降低第一電加熱器l的加熱功率，如果 其功率降低到零仍不能使TI(1)降低到設(shè)定溫度范圍內(nèi)，則啟動(dòng)高壓冷卻水泵9，緩慢打 開(kāi)冷卻水控制閥104，開(kāi)度從小到大調(diào)節(jié)，冷卻反應(yīng)器3頂部流體使TI(1)穩(wěn)定在設(shè)定溫 度范圍內(nèi)；當(dāng)TI(1)低于設(shè)定溫度時(shí)，優(yōu)先通過(guò)減小冷卻水控制閥104的開(kāi)度來(lái)減少進(jìn)入 反應(yīng)器3內(nèi)的冷卻盤(pán)管4的冷卻水流量以提高TI(1)，如果冷卻水的流量降低到零，仍不 能使TI(1)升高到設(shè)定溫度范圍內(nèi)，則啟動(dòng)第一電加熱器l，通過(guò)增加其功率來(lái)使TI(1)穩(wěn) 定在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。此外，當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體溫度TI(l)超過(guò)反應(yīng)器3的最高工作溫 度時(shí)，自動(dòng)停止第一電加熱器l，啟動(dòng)高壓冷卻水泵9，迅速打開(kāi)冷卻水控制閥104，使 TI(l)不超過(guò)反應(yīng)器3的最高工作溫度。
(3)反應(yīng)器頂部流體的溫度和壓力耦合控制 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力超過(guò)設(shè)定壓力，且頂部流體的溫度超過(guò)設(shè)定溫度 時(shí)，增大背壓閥8的開(kāi)度，同時(shí)降低第一電加熱器l的加熱功率，如果仍不能滿(mǎn)足控制要 求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥104，其開(kāi)度由小到大進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力超過(guò)設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度低于設(shè)定溫度
時(shí)，則增大背壓閥8開(kāi)度，同時(shí)減小冷卻水控制閥104的開(kāi)度，如果冷卻水控制閥開(kāi)度調(diào)
節(jié)到零，頂部流體的溫度仍低于設(shè)定溫度，則開(kāi)啟第一電加熱器l進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度高于設(shè)定溫度
時(shí)，則減小背壓閥8的開(kāi)度，同時(shí)降低第一電加熱器l的加熱功率，如果第一電加熱器的
加熱功率降低到零，仍不滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥104進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度低于設(shè)定溫度
時(shí)，則減小背壓閥8的開(kāi)度，同時(shí)減小冷卻水控制閥104的開(kāi)度，若冷卻水控制閥104的
開(kāi)度降低到零仍不滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟第一電加熱器1進(jìn)行調(diào)節(jié)。 具體為當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力PI(1)超過(guò)設(shè)定壓力，且頂部流體的溫度 TI(1)超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)增大背壓閥8的開(kāi)度的同時(shí)，降低第一電加熱l的加熱功率， 如果仍不能滿(mǎn)足控制要求則啟動(dòng)高壓冷卻水泵9，冷卻水控制閥104的開(kāi)度由小到大進(jìn)行 調(diào)節(jié)，保證反應(yīng)器3頂部流體的壓力和溫度在正常設(shè)定值范圍內(nèi)。 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力PI(l)超過(guò)設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度TI(l)低于設(shè) 定值時(shí)，則自動(dòng)增大背壓閥8開(kāi)度的同時(shí)，減小冷卻水控制閥104的開(kāi)度，如果冷卻水控 制閥104的開(kāi)度到零，TI(1)仍低于設(shè)定值，則自動(dòng)增大第一電加熱器l的加熱功率，使 PI(l)和TI(l)均穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。 當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力PI(l)低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度TI(l)高于設(shè) 定值時(shí)，則自動(dòng)減小背壓閥8的開(kāi)度的同時(shí)，自動(dòng)降低第一電加熱器l的加熱功率，如果 第一加熱器1的加熱功率降低到零，仍不滿(mǎn)足控制要求，則啟動(dòng)高壓冷卻水泵9，自動(dòng)增 大冷卻水控制閥104的開(kāi)度，則使PI(1)和TI(1)均穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。
當(dāng)反應(yīng)器3頂部流體的壓力PI(l)低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度TI(l)低于設(shè) 定值時(shí)，則自動(dòng)減小背壓閥8的開(kāi)度的同時(shí)，自動(dòng)減小冷卻水控制閥104的開(kāi)度，若冷卻 水控制閥104的開(kāi)度降低到零仍不滿(mǎn)足要求，則增大第一電加熱器l的加熱功率，使PI(l) 和TI(l)均穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。
(4)反應(yīng)器承壓壁的溫度控制 分別檢測(cè)反應(yīng)器承壓壁31的頂蓋壁溫和筒體壁溫，根據(jù)頂蓋壁溫和筒體壁溫進(jìn) 行反應(yīng)器承壓壁31的溫度控制當(dāng)頂蓋壁溫和筒體壁溫均高于或均低于對(duì)應(yīng)的設(shè)定溫度 時(shí)，先通過(guò)控制第二電加熱器5的功率進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，再通過(guò)對(duì)應(yīng)的頂部或中部蒸發(fā)壁 水控制閥102、 103進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)；當(dāng)頂蓋壁溫和筒體壁溫的其中一個(gè)高于或低于對(duì)應(yīng)的 設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)對(duì)應(yīng)的頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥102、 103進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，再通過(guò) 控制第二電加熱器5的功率進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。 具體為反應(yīng)器3的承壓壁31的頂蓋和筒體上分別設(shè)置溫度傳感器TIC(2)和 TIC(3)，用來(lái)測(cè)量和顯示反應(yīng)器3的承壓壁31的頂蓋溫度TI(2)和筒體溫度TI(3)。當(dāng) TI(2)、 TI(3)在設(shè)定值范圍以外時(shí)，頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥102、 103進(jìn)行自動(dòng)平衡調(diào) 節(jié)，其中頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥102、 103的初始均處于半開(kāi)狀態(tài)，具體過(guò)程為當(dāng) TI(2)在設(shè)定值范圍外時(shí)，通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)頂部蒸發(fā)壁水控制閥102的開(kāi)度使TI(2)穩(wěn)定在設(shè) 定值范圍內(nèi)；當(dāng)TI(3)在設(shè)定值范圍外時(shí)，通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)中部蒸發(fā)壁水控制閥103(初始狀 態(tài)是半開(kāi))的開(kāi)度使其穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)。上述自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)的目的是使TI(2)和TI(3) 控制在設(shè)定范圍內(nèi)，自動(dòng)調(diào)節(jié)順序是優(yōu)先保證TI(3)正常，其次是保證TI(2)正常。若自 動(dòng)平衡調(diào)節(jié)后，不能使TI(2)、 TI(3)均穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)，出現(xiàn)了以下兩種情況
1)TI(2)、 TI(3)中一個(gè)或兩個(gè)低于設(shè)定溫度，說(shuō)明蒸發(fā)壁水的入口溫度低，需要 增大蒸發(fā)壁水的入口溫度，進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法是啟動(dòng)第二電加熱器5，自動(dòng)增大其加熱 功率，使TI(2)、 TI(3)靠近設(shè)定溫度范圍內(nèi)；最終使使TI(2)、 TI(3)在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。
2)TI(2)、 TI(3)中一個(gè)或兩個(gè)均高于設(shè)定溫度，說(shuō)明蒸發(fā)壁水的入口溫度高，需 要減少蒸發(fā)壁水的入口溫度，進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法是自動(dòng)減少電加熱器5的加熱功率，使 TI(2)、 TI(3)靠近設(shè)定溫度范圍內(nèi)；然后，通過(guò)頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥102、 103進(jìn)行 自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)，最終使使TI(2)、 TI(3)在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。 [OOSO] (5)脫鹽除渣裝置內(nèi)的溫度控制 參照?qǐng)D2，脫鹽除渣裝置ll內(nèi)設(shè)置溫度傳感器TIC(4)，用來(lái)測(cè)量該裝置內(nèi)部的 流體溫度。反應(yīng)器3頂部出口的高溫流體分成兩路， 一路進(jìn)入脫鹽除渣裝置ll中的換熱 盤(pán)管12將該裝置內(nèi)部的流體加熱到超臨界水溫度，由加熱流體控制閥107調(diào)節(jié)其流量； 另一路依次通過(guò)收集液控制閥106和背壓閥8后流入液體收集單元，回收利用。
當(dāng)脫鹽除渣裝置11內(nèi)部的流體溫度TI(4)低于某一設(shè)定超臨界水溫度時(shí)，增大 加熱流體控制閥107的開(kāi)度來(lái)增大進(jìn)入換熱盤(pán)管12中的反應(yīng)后熱流體的流量，進(jìn)而提高 TI(4)。當(dāng)TI(4)高于這一設(shè)定的超臨界水溫度值時(shí)，減小加熱流體控制閥107的開(kāi)度來(lái)減 少這一路反應(yīng)后熱流體的流量，進(jìn)而降低TI(4)，最終保證TI(4)穩(wěn)定在某一設(shè)定的超臨界 水溫度范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法，所述廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)單元，包含依次垂直布置的混合器、內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器、脫鹽除渣裝置、貯鹽池，所述混合器的物料出口端連通反應(yīng)器的物料入口端，反應(yīng)器底部的排鹽出口端與脫鹽除渣裝置的入口端連通，脫鹽除渣裝置的底部出口端與貯鹽池的入口端連通；所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有冷卻盤(pán)管；所述脫鹽除渣裝置內(nèi)設(shè)置有加熱盤(pán)管；供氧單元，包含供氧通路，向混合器氧氣入口端提供氧氣；供氧通路上設(shè)置有氧氣控制閥；供料單元，包含物料通路，向混合器的物料入口端提供物料；所述物料通路上設(shè)置有物料控制閥和用于物料加熱的第一電加熱器；蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含蒸發(fā)壁水主通路，第二電加熱器，主通路蒸發(fā)壁水經(jīng)第二電加熱器后分為兩條支路；一條支路向反應(yīng)器頂部提供蒸發(fā)壁水，并設(shè)置有頂部蒸發(fā)壁水控制閥，另一條支路向反應(yīng)器中部提供蒸發(fā)壁水，并設(shè)置有中部蒸發(fā)壁水控制閥；冷卻水供應(yīng)單元，包含冷卻水通道，向所述冷卻盤(pán)管提供冷卻水，冷卻水通道上設(shè)置有冷卻水控制閥；液體收集單元，收集來(lái)自反應(yīng)器頂部出口的溢流液體；所述反應(yīng)器的頂部出口設(shè)置有溢流控制閥，通過(guò)溢流控制閥后液體分為兩條支路，一條支路依次通過(guò)收集液控制閥和背壓閥后流入液體收集單元，另一條支路通入所述加熱盤(pán)管，加熱盤(pán)管出口設(shè)置有加熱流體控制閥；其特征在于，該控制方法包括以下步驟首先，檢測(cè)反應(yīng)器的頂部流體壓力和溫度，然后根據(jù)頂部流體壓力和溫度進(jìn)行以下控制(1)反應(yīng)器頂部流體溫度在設(shè)定溫度時(shí)的壓力控制當(dāng)頂部流體壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，增大背壓閥的開(kāi)度；當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定壓力時(shí)，減小背壓閥的開(kāi)度；當(dāng)超過(guò)反應(yīng)器的最大工作壓力時(shí)，先通過(guò)增大背壓閥的開(kāi)度來(lái)降低反應(yīng)器的頂部流體壓力；若不能將其降低到正常工作壓力范圍內(nèi)，則停止物料通路上的第一電加熱器，以及停止氧氣和物料的供應(yīng)；(2)反應(yīng)器頂部流體壓力在設(shè)定壓力時(shí)的溫度控制當(dāng)反應(yīng)器頂部流體溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，降低第一電加熱器的加熱功率，如果其功率降低到零仍不能滿(mǎn)足溫度控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)反應(yīng)器頂部流體溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)減小冷卻水控制閥的開(kāi)度來(lái)提高頂部流體溫度，如果冷卻水的流量降低到零仍不能滿(mǎn)足溫度控制要求時(shí)，則啟動(dòng)第一電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)超過(guò)反應(yīng)器的最高工作溫度時(shí)，停止第一電加熱器，調(diào)節(jié)冷卻水控制閥進(jìn)行降溫；(3)反應(yīng)器頂部流體的溫度和壓力耦合控制當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力超過(guò)設(shè)定壓力，且頂部流體的溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，增大背壓閥的開(kāi)度，同時(shí)降低第一電加熱器的加熱功率，如果仍不能滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥，其開(kāi)度由小到大進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力超過(guò)設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，則增大背壓閥開(kāi)度，同時(shí)減小冷卻水控制閥的開(kāi)度，如果冷卻水控制閥開(kāi)度調(diào)節(jié)到零，頂部流體的溫度仍低于設(shè)定溫度，則開(kāi)啟第一電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，則減小背壓閥的開(kāi)度，同時(shí)降低第一電加熱器的加熱功率，如果第一電加熱器的加熱功率降低到零，仍不滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟冷卻水控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)反應(yīng)器頂部流體的壓力低于設(shè)定壓力，而頂部流體的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，則減小背壓閥的開(kāi)度，同時(shí)減小冷卻水控制閥的開(kāi)度，若冷卻水控制閥的開(kāi)度降低到零仍不滿(mǎn)足控制要求，則開(kāi)啟第一電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于同時(shí)，分別檢測(cè)反應(yīng)器承壓壁的頂蓋壁溫和筒體壁溫，根據(jù)頂蓋壁溫和筒體壁溫進(jìn)行反應(yīng)器承壓壁的溫度控制當(dāng)頂蓋壁溫和筒體壁溫均高于或均低于對(duì)應(yīng)的設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)控制第二電加熱器的功率進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，再通過(guò)對(duì)應(yīng)的頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)；當(dāng)頂蓋壁溫和筒體壁溫的其中一個(gè)高于或低于對(duì)應(yīng)的設(shè)定溫度時(shí)，先通過(guò)對(duì)應(yīng)的頂部或中部蒸發(fā)壁水控制閥進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，再通過(guò)控制第二電加熱器的功率進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及廢有機(jī)物超臨界水處理領(lǐng)域，特別涉及利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)對(duì)高濃度難生化降解的有機(jī)廢水/城市污泥等廢有機(jī)物進(jìn)行無(wú)害化處理和資源化利用，公開(kāi)了一種廢有機(jī)物超臨界水處理反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法，能夠方便調(diào)整反應(yīng)器的內(nèi)部溫度和壓力以滿(mǎn)足反應(yīng)條件，調(diào)整反應(yīng)器的承壓壁壁溫，保證廢有機(jī)物超臨界水處理系統(tǒng)安全可靠地穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)C02F1/72GK101690935SQ20091002428
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者公彥猛, 張欽明, 徐東海, 王樹(shù)眾, 郭洋 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)