CN116059781A - 一种稳定真空再生气量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稳定真空再生气量的方法和装置，包括采用变频真空设备对吸附剂进行再生，在真空设备进出口设压力表，在进出口压力表前管线间设联通侧线，侧线上设第一调节阀，在出口压力表后并联设第二调节阀和限流设备，之后设流量计；真空再生启动前，第一调节阀开启，第二调节阀关闭；真空再生启动后，采用三级控制保持出口流量稳定。本发明在无需设置缓冲设施情况下，实现了吸附剂真空再生气量的稳定，避免了气量波动对后续再利用装置的冲击。

Description

一种稳定真空再生气量的方法及装置
技术领域
本发明属于大气污染治理技术领域，具体涉及一种稳定真空再生气量的方法及装置。
背景技术
气体吸附工艺广泛用于气体提纯及废气治理领域，工业上配套的吸附剂再生方法主要有热再生和真空再生，其中真空再生由于其操作简单、再生时间短、过程安全等特点尤其被广泛应用。常规的真空再生过程，由于真空泵的操作曲线和工艺特点，再生气气量难以稳定，气量波动范围较大，当吸附剂真空再生气面临需要进入对气量稳定性要求较高的后续再利用装置时，会对后续再利用装置造成较大冲击，难以维持稳定运行。
针对此问题，现阶段在工业装置设计实践中一般采用在真空泵后设置缓冲罐，由于真空泵出口压力不高，为满足缓冲效果缓冲罐尺寸较大，有些设计为减小缓冲罐尺寸需要在真空泵出口串联压缩机，将真空再生气压缩后进入缓冲罐，以期减小缓冲罐尺寸，提高缓冲效率，这样势必会造成占地、运行费用及一次投资成本的升高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种稳定真空再生气量的方法及装置。本发明在无需设置缓冲设施情况下，实现了吸附剂真空再生气量的稳定，避免了气量波动对后续再利用装置的冲击。
本发明提供的一种稳定真空再生气量的方法，包括如下内容：
采用变频真空设备对吸附剂进行再生，在真空设备进出口分别设压力表，在进出口压力表前管线间设联通侧线，侧线上设第一调节阀，在出口压力表后设并联的第二调节阀和限流设备，之后设流量计；真空再生启动前，第一调节阀开启，第二调节阀关闭；真空再生启动后采用三级控制保持出口流量稳定，第一级控制通过流量计、第二调节阀和限流设备关联形成闭路调控实现，当第二调节阀接近全开，仍无法保持流量时，启动第二级控制；第二级控制通过流量计和第一调节阀关联形成闭路调控实现，当第一调节阀接近全关时，启动第三级控制；第三级控制通过流量计和真空设备关联形成闭路调控实现，当真空设备频率达到最大频率的100%时，停止真空再生。
本发明中，真空再生启动前，真空设备变频设置为总频率的10%～90%，优选40%～60%。
本发明中，真空再生启动前，第一调节阀开启，开度为10%～100%，优选60%～80%。
本发明中，在第一级控制中，限流设备限定真空设备的出口压力为1～30KPaG，优选2～10KPaG，通过流量计对第二调节阀开度进行控制，即设定一个预定流量，将信号传递给第二调节阀对开度进行控制，从而稳定出口流量。当第二调节阀接近全开，即开度不低于90%，仍无法保持设定流量时，启动第二级控制。
本发明中，在第二级控制中，为稳定流量，第一调节阀逐渐关闭，当接近全关时，启动第三级控制。
本发明中，在第三级控制中，为稳定流量，当真空设备的频率达到最大频率的100%时，进一步观察真空泵入口压力表的真空度达到90KPa～绝对真空，优选96～99KPa，停止真空再生操作。此时，可以延迟1～30min，优选1～5min后停止真空再生。
本发明中，所述吸附剂是能采用真空再生的各种吸附剂，如活性炭、分子筛、硅胶等中的任意一种。
本发明还提供了一种用于上述稳定真空再生气量方法的装置，包括变频真空设备和三级控制系统，在真空设备进出口分别设压力表，在进出口压力表前管线之间设联通侧线，侧线上设第一调节阀，在出口压力表后设并联的第二调节阀和限流设备，之后设流量计；其中三级控制系统中，第一级控制系统包括流量计、第二调节阀和限流设备以及三者关联形成的闭路调控管路；第二级控制系统包括流量计、第一调节阀以及二者关联形成的闭路调控管路；第三级控制系统包括流量计和变频真空设备以及二者关联形成的闭路调控管路。
本发明中，真空再生启动前，第一调节阀开启，第二调节阀关闭；第一调节阀、第二调节阀为自动调节阀。
本发明中，第一级控制系统中，通过限流设备限定真空设备出口压力，通过流量计对第二调节阀开度进行控制，从而有效稳定出口流量。当第二调节阀接近全开，仍无法保持设定流量时，启动第二级控制系统。
本发明中，第二级控制系统中，为稳定出口流量，第一调节阀逐渐关闭，当接近全关时，启动第三级控制系统。
本发明中，第三级控制系统中，为稳定出口流量，当真空设备的频率达到最大频率的100%时，进一步观察真空泵入口压力表的真空度达到90KPa～绝对真空，优选96～99KPa，停止真空再生操作。进一步的，可以延迟1～30min，优选1～5min后，停止真空再生操作。
本发明中，所述的变频真空设备选自能产生真空度为90KPa～绝对真空的变频真空泵，如可以选自但不限于螺杆真空泵、液环真空泵、活塞真空泵、隔膜真空泵、旋片式真空泵等中的任意一种。所述变频真空泵是通过调节真空泵电机频率来调节真空泵抽真空能力。
本发明中，所述限流设备为能够稳定调节阀阀前压力的设备，如可以是工艺手阀、单向阀、减压阀、孔板等中任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）常规真空再生操作时，吸附剂采用真空再生的气量波动较大，对后续再利用装置会造成较大冲击。为避免使用压缩、缓冲设施，本发明采用变频真空再生结合三级控制方式，使非线性的再生过程最大程度的线性化，保证了真空再生气量的稳定，在不增加缓冲设施情况下，极大减少了对后续再利用装置的冲击。
（2）在真空设备出口并联设置调节阀和限流设备，适用于低压条件下的气体调节。通过限流设备，适当增加并联调节阀的阀前压力，增大调节阀前后压差，增大了调节阀的调节能力，有助于稳定真空泵出口气量。
附图说明
图1 是本发明方法和装置的一种流程示意图。
其中，1-联通侧线，2-第一调节阀，3-真空泵入口压力表，4-真空泵，5-真空泵变频组件，6-真空泵出口压力表，7-第二调节阀，8-限流设备，9-流量计；101-第一级控制系统，102-第二级控制系统，103-第三级控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明方法和装置作进一步详细说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
本发明实施例中稳定真空再生气量的方法及装置的示意图如附图1所示，主要包括真空泵4（包括真空泵变频组件5）和三级控制系统（101、102和103），在真空泵4进出口分别设入口压力表3和出口压力表6，在进出口压力表前管线之间设联通侧线1，在联通侧线上设第一调节阀2，在出口压力表6后设并联的第二调节阀7和限流设备8，之后设流量计9。在三级控制系统中，第一级控制系统101主要包括第二调节阀7、限流设备8、流量计9以及三者关联形成的闭路调控管路；第二级控制系统102主要包括第一调节阀2、流量计9以及二者关联形成的闭路调控管路；第三级控制系统103主要包括流量计9和变频真空泵4以及二者关联形成的闭路调控管路。
真空再生启动前，第一调节阀2开启，第二调节阀7关闭。
真空再生启动后，采用三级控制系统调控真空设备出口流量稳定。
第一级控制系统中，通过限流设备8限定真空泵出口压力，通过流量计9对第二调节阀7开度进行控制，即设定一个预定流量，流量信号传递给第二调节阀7对开度进行控制，从而有效稳定真空泵出口流量。当第二调节阀接近全开，仍无法保持设定流量时，启动第二级控制系统。
第二级控制系统中，为稳定出口流量，第一调节阀2通过自动控制逐渐关闭，当第一调节阀接近全关时，启动第三级控制系统。
第三级控制系统中，当真空泵频率逐渐达到最大频率的100%时，进一步观察真空泵入口压力表的真空度达到90KPa～绝对真空，停止真空再生操作。进一步的，可以延迟1～30min，优选1～5min后，停止真空再生操作。
实施例1
某企业S Zorb装置再生烟气中SO2的体积浓度为2%～5%，O2的体积浓度小于0.2%，烟气处理量约为2900Nm3/h。经除尘、冷却、压缩处理后进入吸附装置进行吸附处理，吸附压力0.6MPaG，吸附时间15min。吸附结束后采用真空泵对吸附剂进行再生，真空再生气进入下游制硫磺装置，下游制硫磺装置要求流量稳定在300～400Nm3/h。
采用液环真空泵，限流设备为减压阀。真空再生启动前，真空泵电机变频设置为总频率的50%，第一调节阀初始开度为70%，第二调节阀关闭。真空再生启动后采用三级控制方式保持真空泵出口流量稳定，第一级控制通过限流设备限定真空泵出口压力为5KPaG，通过流量计对第二调节阀开度进行控制，设定流量为348Nm3/h，当第二调节阀开度到90%时，仍无法保持真空泵出口流量时，启动第二级控制，为稳定出口流量，第一调节阀由初始70%开度逐渐关闭，当接近全关时，启动第三级控制，为稳定真空泵出口流量，真空泵变频组件通过自动控制逐渐达到最大频率的100%，观察真空泵入口压力表，真空度达到96KPa，延迟2min后停止真空再生操作。检测结果如表1所示。
实施例2
同实施例1，不同在于：真空再生启动前，真空泵电机变频设置为总频率的30%，第一调节阀初始开度为50%，第二调节阀关闭。采用螺杆真空泵，限流设备为工艺手阀。真空再生启动后采用三级控制方式保持真空泵出口流量稳定，第一级控制通过限流设备限定真空泵出口压力为2KPaG，通过流量计对第二调节阀开度进行控制，设定流量为300Nm3/h；当第二调节阀开度到95%时，仍无法保持真空泵出口流量为300Nm3/h时，启动第二级控制，为稳定真空泵出口流量，第一调节阀由初始50%开度逐渐关闭；当接近全关时，启动第三级控制，为稳定真空泵出口流量，真空泵变频组件通过自动控制逐渐达到最大频率的100%；观察真空泵入口压力表，真空度达到98KPa，延迟2min后停止真空再生操作。检测结果如表1所示。
实施例3
同实施例1，不同在于：真空再生启动前，真空泵电机变频设置为总频率的70%，第一调节阀初始开度为80%，第二调节阀关闭。采用隔膜真空泵，限流设备为单向阀。真空再生启动后采用三级控制保持真空泵出口流量稳定，第一级控制通过限流设备限定真空泵出口压力为10KPaG，通过流量计对第二调节阀开度进行控制，设定流量为400Nm3/h；当第二调节阀开度到98%时，仍无法保持真空泵出口流量时，启动第二级控制；为稳定真空泵出口流量，第一调节阀由初始80%开度逐渐关闭，当接近全关时，启动第三级控制；为稳定真空泵出口流量，真空泵变频组件通过自动控制逐渐达到最大频率的100%，观察真空泵入口压力表，真空度达到99KPa，延迟2min后停止真空再生操作。检测结果如表1所示。
比较例1
同实施例1，不同在于：未设置本发明所述的三级控制系统，直接采用真空泵对吸附剂进行常规真空再生操作，再生时间为15min。检测结果如表1所示。
比较例2
同实施例1，不同在于：仅采用第一级控制和第三级控制方式，未设置第一调节阀以及采用第二级控制方式。检测结果如表1所示。
比较例3
同实施例1，不同在于：第一级控制系统中未设置限流设备。检测结果如表1所示。
比较例4
同实施例1，不同在于：第一级控制系统中未设置第二调节阀。检测结果如表1所示。
比较例5
同实施例1，不同在于：未设置第三级控制系统。检测结果如表1所示。
不同实施例和比较例真空再生后，真空再生气量的检测结果如表1所示。真空再生温度为常温。
表1 不同实施例和比较例真空再生气量变化（单位：Nm3/h）
由表1可见，本发明方法可以在真空再生过程中将气量保持在一定范围内，波动较小，保证了真空再生气量的稳定，在不增加缓冲罐情况下极大减少了对再利用装置的冲击。

Claims (16)

1.一种稳定真空再生气量的方法，其特征在于包括如下内容：采用变频真空设备对吸附剂进行再生，在真空设备进出口设压力表，在进出口压力表前管线间设联通侧线，侧线上设第一调节阀，在出口压力表后并联设第二调节阀和限流设备，之后设流量计；真空再生启动前，第一调节阀开启，第二调节阀关闭；启动后采用三级控制保持出口流量稳定，第一级控制通过流量计、第二调节阀和限流设备关联形成闭路调控实现，当第二调节阀接近全开，仍无法保持流量时，启动第二级控制；第二级控制通过流量计和第一调节阀关联形成闭路调控实现，当第一调节阀接近全关时，启动第三级控制；第三级控制通过流量计和真空设备关联形成闭路调控实现，当真空设备频率达到最大频率的100%时，停止真空再生。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：真空再生启动前，真空设备变频设置为总频率的10%～90%，优选40%～60%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：真空再生启动前，第一调节阀开启，开度为10%～100%，优选60%～80%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第一级控制中，限流设备限定真空设备的出口压力为1～30KPaG，优选2～10KPaG。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：第一级控制通过流量计对第二调节阀开度进行控制，当第二调节阀接近全开，即开度不低于90%以上，仍无法保持设定流量时，启动第二级控制。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第二级控制中，为稳定流量，第一调节阀逐渐关闭，当接近全关时，启动第三级控制。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第三级控制中，当真空设备的频率达到最大频率的100%时，进一步观察真空泵入口压力表的真空度达到90KPa～绝对真空，优选96～99KPa，停止真空再生操作。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：当真空泵入口压力表的真空度达到90KPa～绝对真空，优选96～99KPa时，延迟1～30min，优选1～5min后停止真空再生。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述吸附剂是能采用真空设备再生的各种吸附剂，优选活性炭、分子筛、硅胶中的任意一种。
10.一种用于权利要求1-9任一项所述稳定真空再生气量方法的装置，其特征在于包括变频真空设备和三级控制系统，在真空设备进出口设压力表，在进出口压力表前管线之间设联通侧线，侧线上设第一调节阀，在出口压力表后并联设第二调节阀和限流设备，之后设流量计；其中三级控制系统中，第一级控制系统包括流量计、第二调节阀、限流设备以及三者关联形成的闭路调控管路；第二级控制系统包括流量计、第一调节阀以及二者关联形成的闭路调控管路；第三级控制系统包括流量计和真空设备变频组件以及二者关联形成的闭路调控管路。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：第一调节阀、第二调节阀为自动调节阀；真空再生启动前，第一调节阀开启，第二调节阀关闭。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：第一级控制系统中，通过限流设备限定真空设备出口压力，通过流量计对第二调节阀开度进行控制，当第二调节阀接近全开，仍无法保持设定流量时，启动第二级控制。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：第二级控制系统中，为稳定流量，第一调节阀逐渐关闭，当接近全关时，启动第三级控制系统。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：第三级控制系统中，为稳定流量，当真空设备的频率达到最大频率的100%时，进一步观察真空泵入口压力表的真空度达到90KPa～绝对真空，优选96～99KPa，停止真空再生操作。
15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述的变频真空设备选自能产生真空度为90KPa-绝对真空的变频真空泵，优选螺杆真空泵、液环真空泵、活塞真空泵、隔膜真空泵、旋片式真空泵中的任意一种。
16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述限流设备选自能够稳定调节阀阀前压力的设备，优选工艺手阀、单向阀、减压阀、孔板中的任意一种。
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