CN114149069A - 低能耗高精度进料控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低能耗高精度进料控制系统，属于超临界水处理技术领域，包括进料分系统和冲洗分系统；进料分系统包括连接危废缓冲罐和反应器的进料管和依次设于进料管上的危废输送泵、流量检测装置以及危废高压泵，流量检测装置包括串联设置的电磁流量计和差压式流量计；冲洗分系统包括设于危废缓冲罐一侧的冲洗水罐和连接冲洗水罐的正向冲洗支系统和反向冲洗支系统。本发明提供的低能耗高精度进料控制系统，提高了输送精度；解决了现有进料控制系统中仅通过电磁流量计测量时，检测结果误差大的问题，提高了测量精度；避免堵塞流量检测装置以及连接在危废输送泵和危废高压泵之间的输送管道，提高了测量的精度。
Description
技术领域
本发明属于超临界水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种低能耗高精度进料控制系统。
背景技术
超临界水(Supercritical Water，简称SCW)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。超临界水氧化(Supercritical WaterOxidation，简称SCWO)技术是一种可实现对多种危废进行深度氧化处理的技术，利用超临界水独特的物理化学性质，使氧化剂和有机物完全溶解于超临界水中，以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将有机物快速、彻底地转化为清洁的CO2、H2O、N2和其它无害小分子，使S、P等转化为最高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中。
超临界水氧化系统的危废进料流量控制系统常选用危废缓冲罐+危废输送泵+电磁流量计+调节阀+危废高压泵+反应器的模式。这样控制模式有以下两个问题：
①因危废物料中经常含有粘稠、固体颗粒等物质，易淤积、堵塞管道。这种控制模式中，危废物料极易在调节阀和流量计处堵塞，导致超临界水氧化系统因危废进料过低而停车。
②因危废物料中经常含有粘稠、固体颗粒等物质，同时可能含有不导电物料，导致电磁流量计检测结果误差大或无数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗高精度进料控制系统，旨在解决进料系统易堵塞和流量检测误差大的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种低能耗高精度进料控制系统，连接危废缓冲罐和反应器，包括：
进料分系统，包括连接所述危废缓冲罐和所述反应器的进料管和依次设于所述进料管上的危废输送泵、流量检测装置以及危废高压泵，所述流量检测装置包括串联设置的电磁流量计和差压式流量计；
冲洗分系统，包括设于所述危废缓冲罐一侧的冲洗水罐和连接所述冲洗水罐的正向冲洗支系统和反向冲洗支系统，所述正向冲洗支系统的第一进水管连接所述冲洗水罐和所述流量检测装置的进口端，所述正向冲洗支系统的第一回水管连接所述流量检测装置的出口端和所述危废缓冲罐；所述反向冲洗支系统的第二进水管连接所述冲洗水罐和所述流量检测装置的出口端，所述反向冲洗支系统的第二回水管连接所述流量检测装置的进口端和所述危废缓冲罐。
作为本申请另一实施例，所述电磁流量计与所述差压式流量计内均设置有吹扫装置。
作为本申请另一实施例，所述差压式流量计包括楔式流量计或者圆缺孔板流量计。
作为本申请另一实施例，所述危废输送泵的转速和所述危废高压泵的转速为线性关系。
作为本申请另一实施例，所述危废输送泵的流量为所述危废高压泵的流量的1.1-1.2倍。
作为本申请另一实施例，所述危废输送泵的出口端设有用于连接所述危废缓冲罐的回流管段。
作为本申请另一实施例，所述第一回水管与所述第二回水管借助所述回流管段连接所述危废缓冲罐。
作为本申请另一实施例，所述进料管上设有疏通扰动装置，所述疏通扰动装置位于所述流量检测装置和所述危废高压泵之间。
作为本申请另一实施例，所述危废缓冲罐内设有搅拌机。
本发明提供的低能耗高精度进料控制系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明低能耗高精度进料控制系统，通过调节电动机转速来精确控制输送流量，提高了输送精度；在流量检测装置中串联设置电磁流量计和差压式流量计，解决了现有进料控制系统中仅通过电磁流量计测量时，检测结果误差大的问题，提高了测量精度；设置冲洗分系统，避免堵塞流量检测装置以及连接在危废输送泵和危废高压泵之间的输送管道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的低能耗高精度进料控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的疏通扰动装置的结构示意图。
图中：1、危废缓冲罐；2、危废输送泵；3、流量检测装置；4、危废高压泵；5、反应器；6、缓冲器；7、第一导淋阀；8、第二导淋阀；9、第一压力检测装置；10、第二压力检测装置；11、回流管段；12、搅拌机；13、温度检测装置；14、液位检测装置；15、氧气输入管；
20、冲洗水罐；21、冲洗压力泵；22、第一进水管；23、第二进水管；24、第一回水管；25、第二回水管；26、总回水管；30、螺旋导向片；31、法兰。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1及图2，现对本发明提供的低能耗高精度进料控制系统进行说明。所述低能耗高精度进料控制系统，连接危废缓冲罐1和反应器5，包括进料分系统和冲洗分系统；进料分系统包括连接危废缓冲罐1和反应器5的进料管和依次设于进料管上的危废输送泵2、流量检测装置3以及危废高压泵4，流量检测装置3包括串联设置的电磁流量计和差压式流量计；冲洗分系统包括设于危废缓冲罐1一侧的冲洗水罐20和连接冲洗水罐20的正向冲洗支系统和反向冲洗支系统，正向冲洗支系统的第一进水管22连接冲洗水罐20和所述流量检测装置3的进口端，正向冲洗支系统的第一回水管24连接流量检测装置3的出口端和危废缓冲罐1；反向冲洗支系统的第二进水管23连接冲洗水罐20和流量检测装置3的出口端，反向冲洗支系统的第二回水管25连接流量检测装置3的进口端和危废缓冲罐1。
本发明提供的低能耗高精度进料控制系统，与现有技术相比，危废缓冲罐1内的危废物料依次经过危废输送泵2、流量检测装置3以及危废高压泵4进入反应器5内，此进料系统摒弃了常规的调节阀和流量计的组合控制方式，采用危废输送泵2和流量检测装置3相结合的形式，通过调节电动机转速来精确控制危废输送泵2输送流量，避免了节流部位处易堵塞影响进料系统工作效率的问题，同时降低了输送能耗，提高了输送精度。
而针对危废物料中经常含有粘稠、固体颗粒等物质，同时可能含有不导电的物料的问题，在检测装置中选用电磁流量计和差压式流量计串联的方法进行流量检测。当危废物料的电导率大于10μS/cm时，使用电磁流量计测量危废物料的流量；当危废物料的电导率小于10μS/cm时，使用差压式流量计测量危废物料的流量，以补充电磁流量计的不足，增加测量介质的范围，提高测量精度。
为解决流量检测装置3以及连接在危废输送泵2和危废高压泵4之间的输送管道易堵塞的问题，在低能耗高精度进料控制系统中设置冲洗分系统，通过增加冲洗水罐20和正向冲洗支系统和反向冲洗支系统，在正向冲洗支系统的高压水自流量检测装置3的进口端进入流量检测装置3，并自流量检测装置3的出口端流出，用于冲洗流量检测装置3以及危废输送泵2和危废高压泵4之间的输送管道；反向冲洗支系统的高压水自流量检测装置3的出口端进入流量检测装置3，并自流量检测装置3的进口端流出，用于反向冲洗流量检测装置3以及危废输送泵2和危废高压泵4之间的输送管道；正向冲洗支系统的第一回水管24和反向冲洗支系统的第二回水管25均连通危废缓冲罐1，将冲洗后的水直接输送至危废缓冲罐1内实现再利用。
本发明提供的低能耗高精度进料控制系统，通过调节电动机转速来精确控制输送流量；在流量检测装置3中串联设置电磁流量计和差压式流量计，解决了现有进料控制系统中仅通过电磁流量计测量时，检测结果误差大的问题，提高了测量精度；设置冲洗分系统，避免堵塞流量检测装置3以及连接在危废输送泵2和危废高压泵4之间的输送管道，提高了测量的精度。
可选的，危废输送泵2为电动隔膜计量泵。隔膜计量泵具有特殊设计加工的柔性隔膜取代活塞，在驱动机构作用下实现往复运动，完成吸入-排出过程。由于隔膜的隔离作用，在结构上真正实现了被计量流体与驱动润滑机构之间的隔离。高科技的结构设计和新型材料的选用已经大大提高了隔膜的使用寿命，加上复合材料优异的耐腐蚀特性，隔膜式计量泵成为流体计量应用中的主力泵型。隔膜计量泵适用于输送各种强酸、强碱、强腐蚀液体，适用于废水处理行业。
可选的，电磁流量计位于差压式流量计的前侧。电磁流量计结构简单，无活动部件和阻碍被测介质流动的扰动件或节流件，对易黏附和固液二相介质不易发生管道堵塞、磨损等问题；但电磁流量计无法测量电导率很低的液体介质，因此在测量电导率小于10μS/cm的危废物料时，电磁流量计会出现测量不准或者无数据等问题。而差压式流量计虽然存在测量精度偏低、测量范围较小的问题，但其性能稳定，适应范围广泛，且不受被测量物质的电导率等影响；将差压式流量计与电磁流量计串联使用，以适用各种不同电导率的危废物料检测，提高了测量精度。
可选的，反应器5上连接有氧气输入管15，危废物料在进入反应器5内在氧气的环境下发生反应。控制危废输送泵2的流量用于控制反应器5内反应速度，避免反应剧烈和反应不完全的情况。
可选的，冲洗水罐20的一侧设有冲洗压力泵21，冲洗压力泵21连接第一进水管22和第二进水管23。
可选的，危废高压泵4的进口端设有缓冲器6。
在一些可能的实施例中，请参阅图1，电磁流量计与差压式流量计内均设置有吹扫装置。
具体地，因危废物料中经常含有粘稠、固体颗粒等物质造成堵塞，在电磁流量计和差压式流量计上均设置吹扫环，吹扫环借助蒸汽软管与蒸汽源连接。对于电导率大于10μS/cm的危废物料，当电磁流量计的测量数值和差压式流量计的测量数值相差大于0.5m3时，说明显示测量数值较高的流量计已堵塞，需要吹扫处理。
吹扫环及时吹扫清洗，以防止电磁流量计和差压式流量计发生堵塞，保证测量精度。
可选的，差压式流量计包括楔式流量计或者圆缺孔板流量计。在流量检测装置3中，可采用一种差压式流量计或不同类型差压式流量计的组合，例如，楔式流量计+圆缺孔板流量计等。若采用楔式流量计+圆缺孔板流量计的方式时，则电磁流量计、楔式流量计以及圆缺孔板流量计均串联设置。
在一些可能的实施例中，请参阅图1，危废输送泵2的转速和危废高压泵4的转速为线性关系。
具体地，危废输送泵2和危废高压泵4速度控制选用比值控制算法，以危废输送泵2的转速和危废高压泵4的转速为两项变量，使两项变量呈线性关系，即操作人员根据反应器5内的温度手动或自动调节危废高压泵4的转速，危废输送泵2根据比值系数自动调节转速。通过调节转速，达到调节危废进料流量的目的。
凡是实现两个或两个以上参数维系一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。常用于流量比值控制系统，即K＝Q1/Q2。
其中，变量及关系为：
主变量：起主导作用而又不可控的物料流量。
从变量：跟随主动量而变化的物料流量。
比例系数：K＝Q1/Q2。
在危废输送泵和危废高压泵中：
主变量：危废高压泵的转速，起主导作用。
从变量：危废输送泵的转速，随主变量的变化而成比例的变化。
主变量和从变量的关系如公式1：K＝R2/R1。
其中，K：比值系数；
R1：危废高压泵转速，Hz；
R2：危废输送泵转速，Hz。
因危废高压泵常采用转速调节和行程调节相结合的方式，所以需要把行程折算到计算转速中，得出公式2：Rjs＝ε×R1×L。
其中，Rjs：危废高压泵计算转速，Hz；
ε：计算转速修正系数；
R1：危废高压泵实际转速，Hz；
L：危废高压泵行程，％。
将公式2代入公式1可得出公式3：
其中，K：比值系数；
ε：计算转速修正系数，0.7-1.4；
R1：危废高压泵实际转速；0-50Hz；
L：危废高压泵行程,0-100％；
R2:危废输送泵转速,0-50Hz。
可选的，危废输送泵2和危废高压泵4流量选型时流量应匹配，以降低回流管道的使用频率进而减少能耗浪费，即危废输送泵2流量为危废高压泵4流量的1.1-1.2倍
在一些可能的实施例中，请参阅图1，危废输送泵2的出口端设有用于连接危废缓冲罐1的回流管段11。
具体地，在危废输送泵2的出口端借助三通管件设置有低压管段和回流管段11，其中低压管段连接至危废高压泵4的进口端，流量检测装置3设于低压管段上；回流管段11连接至危废缓冲罐1，用于排气，和在流量检测装置3反洗时将危废物料输送回危废缓冲罐1。
可选的，在进料系统开启初期，进料管和危废输送泵2内具有气体，此时，将回流管段11上的阀门打开，危废输送泵2将气体和危废物料输送回危废缓冲罐1内，回流管段11上的阀门开启2-6min后关闭，危废输送泵2将危废物料输送至流量检测装置3。
可选的，当流量检测装置3堵塞时，危废输送泵2输送的危废物料借助回流管段11输送回危废缓冲罐1，而流量检测装置3开启吹扫装置，进行自清洗。
此外，当危废输送泵2的转速和危废高压泵4的转速或二者输送量严重不匹配时，回流管段11用于调节进入流量检测装置3内的危废物料的流量，提高输送精度。自危废输送泵2流出的危废物料部分借助低压管段进入危废高压泵4，另一部分通过回流管段11流回至危废缓冲罐1内，当调节回流管段11的流量时，可间接达到调节进入危废高压泵4的危废流量的目的。
可选的，第一回水管24与第二回水管25借助回流管段11连接危废缓冲罐1。第一回水管24和第二回水管25借助三通阀件连接于总回水管26上，总回水管26借助三通阀件连接在回流管段11上。正向冲洗的废水经第一回水管24进入总回水管26并借助总回水管26进入回流管段11，自回流管段11进入危废缓冲罐1内；反向冲洗的废水经第二回水管25进入总回水管26，并借助总回水管26进入回流管段11，自回流管段11进入危废缓冲罐1内。
可选的，进料管上设有第一导淋阀7和第二导淋阀8，其中第一导淋阀7设于流量检测装置3和危废高压泵4之间的进料管上，第一导淋阀7与第一回水管24连接；第二导淋阀8设于危废输送泵2和流量检测装置3之间的进料管上，第二导淋阀8与第二回水管25连接。
可选的，冲洗后的废水回流至危废缓冲罐1内可用于冲洗危废缓冲罐1。
可选的，第一导淋阀7设于危废输送泵2的出口端，用于排出危废输送泵2内的残液。可选的，回流管段11设于第一导淋阀7的前侧。
可选的，在危废输送泵2的出口端设有第一压力检测装置9，第一压力检测装置9位于第一导淋阀7的一侧；在危废高压泵4的出口端设有第二压力检测装置10。
在一些可能的实施例中，如图2所示，进料管上设有疏通扰动装置，疏通扰动装置位于流量检测装置3和危废高压泵4之间。
具体地，疏通扰动装置的两端设有法兰31，疏通扰动装置借助法兰31连接在流量检测装置3和危废高压泵4之间的输送管道上。
疏通扰动装置包括管件和设于管件内部的螺旋导向片30。危废物料接触螺旋导向片30后产生旋流，加速其流动过程中的扰动，避免其堵塞流量检测装置3及流量检测装置3和危废高压泵4之间的输送管道。
可选的，流量检测装置3和危废高压泵4之间的管道的拐弯处设螺旋导向片30。
可选的，螺旋导向片30为多个，多个螺旋导向片30呈矩阵排布在管件内。
可选的，螺旋导向片30为四个或六个。
在一些可能的实施例中，请参阅图1，危废缓冲罐1内设有搅拌机12。
具体地，因危废物料中经常含有粘稠、固体颗粒等物质，易淤积，因此危废缓冲罐1内设置有搅拌机12，搅拌机12用于对危废缓冲罐1内的危废物料搅拌均匀，防止其在危废缓冲罐1内淤积。
可选的，危废缓冲罐1上设置有温度检测装置13和液位检测装置14。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.低能耗高精度进料控制系统，连接危废缓冲罐和反应器，其特征在于，包括：
进料分系统，包括连接所述危废缓冲罐和所述反应器的进料管和依次设于所述进料管上的危废输送泵、流量检测装置以及危废高压泵，所述流量检测装置包括串联设置的电磁流量计和差压式流量计；
冲洗分系统，包括设于所述危废缓冲罐一侧的冲洗水罐和连接所述冲洗水罐的正向冲洗支系统和反向冲洗支系统，所述正向冲洗支系统的第一进水管连接所述冲洗水罐和所述流量检测装置的进口端，所述正向冲洗支系统的第一回水管连接所述流量检测装置的出口端和所述危废缓冲罐；所述反向冲洗支系统的第二进水管连接所述冲洗水罐和所述流量检测装置的出口端，所述反向冲洗支系统的第二回水管连接所述流量检测装置的进口端和所述危废缓冲罐。
2.如权利要求1所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述电磁流量计与所述差压式流量计内均设置有吹扫装置。
3.如权利要求2所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述差压式流量计包括楔式流量计或者圆缺孔板流量计。
4.如权利要求1所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述危废输送泵的转速和所述危废高压泵的转速为线性关系。
5.如权利要求4所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述危废输送泵的流量为所述危废高压泵的流量的1.1-1.2倍。
6.如权利要求1所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述危废输送泵的出口端设有用于连接所述危废缓冲罐的回流管段。
7.如权利要求6所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述第一回水管与所述第二回水管借助所述回流管段连接所述危废缓冲罐。
8.如权利要求1所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述进料管上设有疏通扰动装置，所述疏通扰动装置位于所述流量检测装置和所述危废高压泵之间。
9.如权利要求1所述的低能耗高精度进料控制系统，其特征在于，所述危废缓冲罐内设有搅拌机。
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