CN108591823A - 一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法 - Google Patents

一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法，属于化工及环保技术领域，该系统包括液氧储槽、液氧泵、液氧汽化器、氧气缓冲罐、减稳压阀组和控制柜；液氧储槽的输出端与液氧泵的输入端连通，液氧泵的输出端与液氧汽化器的液氧进口连通，液氧汽化器的氧气出口与氧气缓冲罐的进口连通，氧气缓冲罐通过减稳压阀组与反应器连通；液氧泵的频率通过控制柜和氧气缓冲罐内的压力连锁。随着氧气的不断进入，氧气缓冲罐内的压力逐渐升高，当氧气缓冲罐内压力高于设定值时，降低液氧泵的运行频率，当氧气缓冲罐内压力低于设定值时，维持增加液氧泵的运行频率，通过控制柜实现液压泵频率和氧气缓冲罐压力联动，维持氧气缓冲罐内的压力稳定。

Description

一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法
技术领域
本发明属于化工及环保技术领域，具体涉及一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法。
背景技术
近年来我国环境污染不断加重，随着人们环保意识的不断提高，环境保护受到越来越高的重视。超临界水氧化技术是以超临界水(Tc≥374.95℃，Pc≥22.064MPa)作为反应介质的一种环保技术，超临界水具有很多特殊性质，比如超临界水的离子积常数很低，可以很容易和氧气和有机物互溶，形成均相反应，增加反应速率；超临界水的粘度很低，可以减小反应过程中的传质阻力；研究表明，当有机物的质量浓度达到3wt.％时，系统即可实现自热。超临界水氧化技术可以将有机废弃物中的有机物中的H转化为H2O，C转化为CO2，N转化N2，Cl、S、P等元素转化为相应的酸根无机盐，可以实现有机废弃物的彻底无害化处理。
超临界水氧化技术由Modell教授在20世纪80年代提出，该技术在世界范围内已经实现了工业化。在超临界水氧化反应中，超临界水作为反应介质，提供一个均相的反应环境，处理对象诸如污泥、印染废水、煤化工废水、制药废水、造纸废水和农药废水等作为反应物，氧气通常被用作超临界水氧化反应的氧化剂。水和反应物通过高压泵升压，通过加热装置预热后进入反应器，同时在反应器的入口加入氧气，此处是两股流体的混合，由于物料已经经过高压泵升压，升压后的物料的压力高达25MPa及以上，因此需要对O2进行增压后注入反应器，此处O2压力过低则不能注入反应器，O2压力过高则可能会引起反应器压力波动，导致系统异常停机，影响系统的稳定运行。但是，超临界水氧化工业化装置是连续运行的，因此一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法显得尤为重要。传统的供氧方法采用间歇式供氧，由于反应器内的压力高达25MPa，储存过量的氧气的高压缓冲罐的造价比较高，增加了系统的投资。
发明内容
为了克服了现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种连续稳定的在线供氧系统及控制方法，该系统设计合理、成本低，通过调节氧气缓冲罐中的氧气压力实现向反应器内连续稳定供氧。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种连续稳定的在线供氧系统，包括液氧储槽、液氧泵、液氧汽化器、氧气缓冲罐、减稳压阀组和控制柜；
液氧储槽的输出端与液氧泵的输入端连通，液氧泵的输出端与液氧汽化器的液氧进口连通，液氧汽化器的氧气出口与氧气缓冲罐的进口连通，氧气缓冲罐通过减稳压阀组与反应器连通；液氧泵的频率通过控制柜和氧气缓冲罐的压力连锁。
优选地，液氧储槽输出端的出口液位高于液氧泵入口液位。
优选地，液氧泵上设置有回气管道，回气管道与液氧储槽的上部连接。
优选地，液氧储槽的输出端与液氧泵的输入端之间连通的管道由不锈钢金属软管连接。
优选地，液氧泵与液氧汽化器之间的管道上安装有安全阀。
优选地，氧气缓冲罐上安装氧气专用安全阀。
优选地，减稳压阀组设置两组，一用一备，每组均包括两个手动截止阀和一个减压阀。
优选地，液氧汽化器采用空温式汽化器、蒸汽加热式汽化器或电加热器式汽化器。
本发明还公开了基于上述连续稳定的在线供氧系统的控制方法，液氧经上述系统转变为气氧的过程如下：
液氧储槽中的液氧经过液氧泵升压，升压后的液氧进入液氧汽化器气化，液氧在液氧气化器气化后变成气氧，气氧进入氧气缓冲罐中缓存，氧气缓冲罐中的气氧经过减稳压阀组后，最终进入反应器；
上述过程中的控制方法如下：
随着气氧的不断进入，氧气缓冲罐内的压力逐渐升高，当氧气缓冲罐内压力高于设定的阈值时，控制柜向液氧泵发出信号，降低液氧泵的运行频率，当氧气缓冲罐内压力低于设定的阈值时，控制柜向液氧泵发出信号，增加液氧泵的运行频率。
优选地，氧气缓冲罐中的气氧经过减稳压阀组后的压力高于反应器内压力的2％～5％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的连续稳定的在线供氧系统，液氧通过液氧泵输送给液氧汽化器，将液氧转换为高压氧气，高压氧气经氧气缓冲罐后，进行缓存，氧气缓冲罐内的压力与液氧泵频率通过控制柜实现连锁，当氧气缓冲罐内压力高于设定值时，控制柜发出信号降低液氧泵的运行频率，当氧气缓冲罐内压力低于设定值时，控制柜发出信号增加液氧泵的运行频率，进而维持了氧气缓冲罐内的压力；通过设置减稳压阀组，氧气缓冲罐中的气氧经过减稳压阀组的稳压调整后进入反应器，保证了进入反应器中的氧气压力的稳定，可以有效减小反应器内的压力波动，进而保障了系统的稳定运行。同时，本发明采用的氧气缓冲罐的体积远小于间歇供氧的氧气缓冲罐，这是因为可以及时调整氧气缓冲罐中的压力，对氧气缓冲罐的耐压强度要求就会降低，造价就会降低，降低成本。
进一步，液氧储槽输出端的出口液位设计高于液氧泵入口液位，利于液氧的输出，降低液压泵的消耗。
进一步，液氧泵通过回气管道与液氧储槽上部连接，使液氧储槽与液氧泵相通，防止液氧储槽倒吸。
进一步，通过不锈钢金属软管连接，减少液氧储槽和液氧泵位置对接不准造成的管道连接不上的情况发生。
进一步，通过设置两组减稳压阀组，一备一用，每组均包括两个手动截止阀和一个减压阀，使用时，在其中一组出现故障时用另一组替代工作，不影响系统的运行。
进一步地，液氧汽化器的汽化能力有一定的富裕系数，液氧汽化器优选采用空温式汽化器，蒸汽加热式汽化器，电加热器式汽化器或其他类型的汽化器，液氧汽化器的冷能可以通过换热器提供给系统其它需要降温的设备。
本发明公开的基于上述连续稳定的在线供氧系统的控制方法，由于氧气缓冲罐压力与液氧泵频率连锁。保证氧气缓冲罐内的压力维持在目标值T MPa，当氧气缓冲罐内的压力高于T+x MPa时，降低液氧泵的运行频率，当氧气缓冲罐内的压力低于T-x MPa时，增加液氧泵的运行频率，进而在使用过程中，能够连续稳定的维持氧气缓冲罐内的压力。
附图说明
图1为本发明的连续稳定的在线供氧系统的结构示意图。
其中，1为液氧储槽；2为液氧泵；3为液氧汽化器；4为氧气缓冲罐；5为减稳压阀组；6为控制柜。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明公开的连续稳定的在线供氧系统，包括：液氧储槽1、液氧泵2、液氧汽化器3、氧气缓冲罐4、减稳压阀组5和控制柜6；液氧储槽1的输出端与液氧泵2的输入端连通，液氧泵2的输出端与液氧汽化器3的液氧进口连通，液氧汽化器3的氧气出口与氧气缓冲罐4的进口连通，氧气缓冲罐4通过减稳压阀组5与反应器连通，液氧泵2的频率通过控制柜6和氧气缓冲罐4内的压力连锁。
优选地，液氧储槽1输出端的出口液位高于液氧泵2入口液位，利于液氧的输出，降低液氧泵2的消耗。
液氧泵2上设置有回气管道，回气管道与液氧储槽1上部连接，使液氧储槽1与液氧泵2相通，防止液氧储槽1倒吸。
减稳压阀组5为两组，一用一备，每组均包括两个手动截止阀和一个减压阀。在其中一组出现故障时用另一组替代工作，不影响系统的运行。
优选地，液氧汽化器3的汽化能力有一定的富裕系数，液氧汽化器3优选采用空温式汽化器，蒸汽加热式汽化器，电加热器式汽化器或其他类型的汽化器，液氧汽化器3的冷能可以通过换热器提供给系统其它需要降温的设备。
液氧泵2与液氧汽化器3之间的管道上安装有安全阀，氧气缓冲罐4上安装氧气专用安全阀。当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。
液氧储槽1的液氧经过液氧泵2升压，升压过后的液氧进入液氧汽化器3气化，液氧在液氧气化器气化过后变成气氧，进入氧气缓冲罐中缓存，氧气缓冲罐内的压力逐渐升高，氧气缓冲罐内的压力和液氧泵2的频率连锁，维持氧气缓冲罐内的压力在设定值，当氧气缓冲罐4内压力高于设定值时，控制柜6向液氧泵2发出信号，降低液氧泵2的运行频率，当氧气缓冲罐4内压力低于设定值时，控制柜6向液氧泵2发出信号，增加液氧泵2的运行频率，氧气缓冲罐4中的气氧经过减稳压阀组5后，气氧压力高于反应器内压力的2％～5％，最终进入反应器。
本发明公开的基于上述连续稳定的在线供氧系统的控制方法，液氧经上述系统转变为气氧的过程如下：
液氧储槽1中的液氧经过液氧泵2升压，升压后的液氧进入液氧汽化器3气化，液氧在液氧气化器3气化后变成气氧，气氧进入氧气缓冲罐4中缓存，氧气缓冲罐4中的气氧经过减稳压阀组5后，最终进入反应器；
上述过程中的控制方法如下：
随着气氧的不断进入，氧气缓冲罐4内的压力逐渐升高，当氧气缓冲罐4内压力高于设定的阈值时，控制柜6向液氧泵2发出信号，降低液氧泵2的运行频率，当氧气缓冲罐4内压力低于设定的阈值时，控制柜6向液氧泵2发出信号，增加液氧泵2的运行频率。

Claims (10)

1.一种连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，包括液氧储槽(1)、液氧泵(2)、液氧汽化器(3)、氧气缓冲罐(4)、减稳压阀组(5)和控制柜(6)；
液氧储槽(1)的输出端与液氧泵(2)的输入端连通，液氧泵(2)的输出端与液氧汽化器(3)的液氧进口连通，液氧汽化器(3)的氧气出口与氧气缓冲罐(4)的进口连通，氧气缓冲罐(4)通过减稳压阀组(5)与反应器连通；液氧泵(2)的频率通过控制柜(6)和氧气缓冲罐(4)的压力连锁。
2.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，液氧储槽(1)输出端的出口液位高于液氧泵(2)入口液位。
3.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，液氧泵(2)上设置有回气管道，回气管道与液氧储槽(1)的上部连接。
4.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，液氧储槽(1)的输出端与液氧泵(2)的输入端之间连通的管道由不锈钢金属软管连接。
5.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，液氧泵(2)与液氧汽化器(3)之间的管道上安装有安全阀。
6.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，氧气缓冲罐(4)上安装氧气专用安全阀。
7.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，减稳压阀组(5)设置两组，一用一备，每组均包括两个手动截止阀和一个减压阀。
8.根据权利要求1所述的连续稳定的在线供氧系统，其特征在于，液氧汽化器(3)采用空温式汽化器、蒸汽加热式汽化器或电加热器式汽化器。
9.基于权利要求1～8任一项所述连续稳定的在线供氧系统的控制方法，其特征在于，液氧经上述系统转变为气氧的过程如下：
液氧储槽(1)中的液氧经过液氧泵(2)升压，升压后的液氧进入液氧汽化器(3)气化，液氧在液氧气化器(3)气化后变成气氧，气氧进入氧气缓冲罐(4)中缓存，氧气缓冲罐(4)中的气氧经过减稳压阀组(5)后，最终进入反应器；上述过程中的控制方法如下：
随着气氧的不断进入，氧气缓冲罐(4)内的压力逐渐升高，当氧气缓冲罐(4)内压力高于设定的阈值时，控制柜(6)向液氧泵(2)发出信号，降低液氧泵(2)的运行频率，当氧气缓冲罐(4)内压力低于设定的阈值时，控制柜(6)向液氧泵(2)发出信号，增加液氧泵(2)的运行频率。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，氧气缓冲罐(4)中的气氧经过减稳压阀组(5)后的压力高于反应器内压力的2％～5％。
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