CN116793021A - 一种基于pid控制的干冰预处理装置 - Google Patents

一种基于pid控制的干冰预处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PID控制的干冰预处理装置，涉及干冰生产领域，液态二氧化碳输入管道经过预冷器后连接于缓冲罐，缓冲罐通过液态二氧化碳输出管道连接于干冰生产设备输入端；液态二氧化碳输入管道的输入阀门处设置有第一PID控制器；第一PID控制器控制输入阀门的开度使得缓冲罐内的液位保持在预设范围内；缓冲罐顶端连通于气体输出管道，气体输出管道的出气阀门处设置有第二PID控制器，第二PID控制器控制出气阀门的开闭(开度)使得缓冲罐内的内顶部压力保持在预设范围内；缓冲罐内顶部还连通于液态二氧化碳补充管道，液态二氧化碳补充管道处设置有第三PID控制器。本发明可降低物料温度，提高后续干冰生产效率。

Description

一种基于PID控制的干冰预处理装置
技术领域
本发明涉及干冰生产领域，更具体地说，涉及一种基于PID控制的干冰预处理装置。
背景技术
传统干冰制取采用的是将液态二氧化碳注入一个缸体中，暂称结晶缸体。在结晶缸体内实现相变，注入液体，排放气体，收取固体。
除了清洗用干冰，造粒后即为最终商品形态直接销售。对于份额占比九成以上的冷链用干冰，干冰造粒只是第一步，目的主要是解决干冰粉体流动性差，比表面积大，容易汽化的问题。经造粒后，方便后序流转压块。
传统干冰生产工序通常是首先从储罐液态二氧化碳管线(压力约20-22bar)接入造粒机，结晶缸体内约-50℃温度区间，常压下实现相态转化。此工况条件下，理想收率应在50％左右。事实上在液体二氧化碳注入结晶缸体即开阀过程中，由于减压过程过于剧烈，相当一部分固体二氧化碳(干冰粉体)由于剧烈的冲击、碰撞、摩擦汽化了，导致整体相变转化过程中固体收率低。关阀停止注液后，待结晶缸体内压力为常压时液压油缸推进，挤压造粒。最终，从结晶缸体模具出口侧挤出干冰颗粒。现有市售干冰颗粒机干冰收率大多不超过42％。
之所以干冰回收率低，有如下几个原因：
造粒的过程中，约20Mpa压力的液压油缸挤压粉体从模具另一侧挤出形成干冰颗粒。该挤压工序造成的温升也会使部分干冰汽化，降低固体收率。
具体来说，传统型干冰颗粒机生产工步大体分两部分：
第一工步，液压油缸退回至初始位，通过LCO2管线开阀向结晶缸体注入LCO2，节拍时间到，关阀停止注液；注液同时排放尾气，待安装于结晶缸体内的压力继电器接受到常压信号后进行第二工步。
第二工步，液压油缸快速推进至全行程四分之三附近中前端限位；而后工进至远端限位，停止液压工进，保压若干秒后泄压，返回零点。……如此往复。完成一次完整循环，一般节拍为25秒-40秒。
由此，不难看出传统干冰颗粒机采用液压往复方式挤压造粒有诸多缺点和不足，其主要体现在：
1、注液时，由于压差较大，20bar压力的LCO2开阀后注入常压结晶缸体过程冲击剧烈，大量粉体碰撞摩擦，造成大量固体汽化升华，固体粉末状干冰收率低。
2、干冰颗粒产出不连续，且生产节拍长。从注液开始，液压装置等待无做功，注液完成后仍需等待结晶缸体压力完全释放后液压装置才推进，该过程必不可少，否则有爆缸的风险。减压排气的节拍取决于筛网面积及孔隙的大小。单位面积筛网，孔隙小，干冰粉体通过量少，但排气节拍长；孔隙大，虽然排气节拍短，但干冰粉体通过多，损耗大，尾气管线易堵。结晶缸体内常压后，液压推进的前半程只是将松散的粉体堆积起来，只有最后四分之一行程才产出干冰颗粒。真正产出的节拍至多只占整体节拍六分之一，总体效率低下。
此外，结晶缸体内粉体密度分布不均，造成模具上部挤出的干冰颗粒密度比模具下部挤出的密度低，产品密度一致性差，品质低。
3、液压装置往复过程中，回程会从模具及尾气管线吸入气体以保持挤压活塞两侧压力平衡。吸入的气体，尤其是潮湿空气中的水蒸气进入结晶缸体后会迅速凝结附着于各机械滑动面，造成密封部件过早磨损，寿命降低，缩短维保周期。
4、周期性开阀注液导致尾气也是间歇性排放，尾气管线压力不稳定不连续，不利尾气回收捕集。即便尾气不回收，尾气管线由高压恢复至常压后，内外温差也会导致尾气管线压力继续下降，加之油缸回程产生的负压，尾气管线会吸入更多潮湿空气，致使管线挂冰，尤其是结晶缸体筛网挂冰后，进一步降低减压排气性能，延长生产节拍，生产效率下降。
5、储罐内压力因LCO2源源不断被排出，短时间内并不能依靠自身挥发实现压力平衡。故而，从储罐容量90％连续生产至25％，储罐压降会超过30％以上。由此带来两个问题：首先，干冰生产时开阀节拍是固定的，靠自身压力输送过来的LCO2会因压力下降导致流量下降，单位节拍内LCO2注入量减小，导致生产效率下降，同时干冰颗粒密度降低，密度一致性差，品质下降。
综上，传统干冰颗粒机适合归类到通用液压设备范畴，而非基于热力学精密设计的过程装备。
传统冷链用干冰的生产有造粒→压块→包装，三道核心工序。包装工序速度较快，高速枕式包装机包装速度高达每分钟上百片，甚至数百片，包装环节不是干冰生产整体流程的瓶颈。除了造粒工序，压块工序总体生产环节的瓶颈。
传统压块机需要三套液压缸来实现整个压块过程，即60-90吨压力的主油缸，实现颗粒干冰压制成块状；横推缸实现上料和干冰块的推出；下顶缸将压制好的干冰块从模具里顶出来，横推缸再次工进上料时，料斗前挡板将干冰块推出。
抽屉式上料装置，结构复杂，易变形、易损毁，效率低。
下顶缸将压制好的干冰块顶出，横推缸再次送料时，料斗前挡板将干冰块推出至出料坡道进入理料线。此后下顶缸回程，下模载料空间腾出干冰颗粒落入。完成一次循环工序。
从以上过程不难看出，全程单线程工序，多且长。核心压制工序仍是“上进料，上出料”，物料流转不合理。此外上料工序也就是横推缸料斗工进一般为两次，否则下模前部投料量不能保证，导致前部干冰块密度低，品质低，产品稳定性、一致性差。
除此之外，传统干冰生产机构占地面积大。
按每小时2吨产能，最紧凑布置两台颗粒机，一台压块机，一条理料线，一台包装机组成生产线，总体占地面积需要7米×8米，考虑维保空间，至少约60-80平米占地面积。
众所周知，干冰温度为-78℃。工序设备布局不够紧凑，意味着干冰流转路径长，低温物料暴露在室温下时间久。由此带来一系列的问题，比如大量冷凝水造成金属部件锈蚀、电气部件老化、易造成短路；干冰升华造成的生产现场二氧化碳浓度高，需提高排风换气等级及设备投资；更为显而易见的是升华直接造成产品重量损失。这也是传统干冰生产方式消耗了1吨液体二氧化碳很难产出400公斤商品干冰的重要原因。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于PID控制的干冰预处理装置，以解决背景技术中提到的问题。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种基于PID控制的干冰预处理装置，包括液态二氧化碳输入管道，所述液态二氧化碳输入管道经过预冷器后连接于缓冲罐，所述缓冲罐通过液态二氧化碳输出管道连接于干冰生产设备的输入口；
所述液态二氧化碳输入管道的输入阀门处设置有第一PID控制器；所述第一PID控制器控制所述输入阀门的开度使得所述缓冲罐内的液位保持在预设范围内；
所述缓冲罐顶端连通于气体输出管道，所述气体输出管道的出气阀门处设置有第二PID控制器，所述第二PID控制器控制出气阀门的开度使得所述缓冲罐内的内顶部压力保持在预设范围内(当压力大于预设值范围，释放压力)；
所述缓冲罐内顶部还连通于一个液态二氧化碳补充管道，所述液态二氧化碳补充管道的口径小于所述液态二氧化碳输入管道的口径；所述液态二氧化碳补充管道用于喷射液态二氧化碳从而补充缓冲罐内的压力；其中，所述液态二氧化碳补充管道处设置有液态二氧化碳补充阀门，所述液态二氧化碳补充阀门处设置有第三PID控制器，所述第三PID控制器用于控制液态二氧化碳补充阀门的开度使得所述缓冲罐内顶部压力保持在预设范围内。。
优选的，所述缓冲罐顶端所连接的气体输出管道连通至所述预冷器用于为所述预冷器提供冷量。
优选的，所述干冰生产设备尾气通过管道连通至所述预冷器用于为所述预冷器提供冷量。
优选的，所述预冷器分为一级预冷器和二级预冷器；所述缓冲罐顶部通过管道连通至所述一级预冷器，所述干冰生产设备尾气通过管道连通至所述二级预冷器。
优选的，所述缓冲罐内设置有液位传感器，所述第一PID控制器连接于所述液位传感器。
优选的，所述缓冲罐内顶部设置有缓冲罐压力传感器；所述第二PID控制器连接于所述缓冲罐压力传感器(用于减压)。
优选的，所述缓冲罐内顶部设置有缓冲罐压力传感器，所述第三PID控制器连接于所述缓冲罐压力传感器(用于增压)。
优选的，所述干冰生产设备包括粉化器，所述粉化器包括上下依次相连的顶部结构、上部侧壁和下部侧壁；
所述上部侧壁为上大下小的中心轴对称结构；
所述下部侧壁为一个圆柱侧面；
所述顶部结构处设置有电机以及通气孔，所述通气孔连通于粉化器排气管道；所述电机连接于一根竖直的转杆，所述转杆位于所述上部侧壁以及所述下部侧壁的中心轴位置；
所述转杆在所述下部侧壁处连接有用于推进的螺纹片；
所述上部侧壁顶端开设有开口，所述开口处连接有一个用于输入液态二氧化碳的切向输入管道，所述切向输入管道的端部嵌入于所述上部侧壁内并与所述上部侧壁的内壁相切。
优选的，所述切向输入管道倾斜向下延伸，且所述切向输入管道与水平面的夹角在0～20°之间，使进入粉化器后的液态二氧化碳粉体随喷射气流沿上部侧壁的内壁倾斜向下旋流。
优选的，所述顶部结构的通气孔处设置有不锈钢烧结网。
本发明相对于现有技术的优点在于:
1、预冷装置有两台换热器，将缓冲器及粉化器释放出两股低温纯净的CO2尾气，依次通过二级预冷器作冷量回收。所捕获的冷量用于原料液的预冷。此举可将原料液温度降低20％以上，压力降低20％以上，干冰固体粉末总体收率提高5％以上。同时提高了缓冲器控制效率。
2、经预冷压力已至18bar以下，温度-30℃左右的LCO2进入缓冲器。从缓冲器蒸发出气体后，缓冲器内的液态二氧化碳放热从而可降低温度，更低的温度可以在粉化器粉化过程中提高固体收率。缓冲器上部引一路气体排出，进入预冷器，通过PID精密控制进一步将CO2转变成临界状态(包含固态、液态、气态的混合形态)。缓冲器内部温度、压力、液位均由PID精密算法自动控制。同时保证物料进入粉化器时压力、温度、流量保持恒定，进一步稳定干冰颗粒的品质的一致性；进入粉化器流速流量基于精密设计的粉体流变模型，保证冲击最小，旋流分离效率最高。此机构和工艺的应用相比传统干冰颗粒机固态收率大幅提高。
3、物料进入粉化器后，将沿粉化器内壁旋流，在过程中蒸发气体从而放热降温变为粉体，粉体最终进入推进所用蛟龙叶片(螺纹片)粉体收集区域。伺服驱动的蛟龙旋转可实现粉化器出口端粉体的密度和对后续流程的投料量的精准控制。气体在流场中心区域向上进入粉化器上段，通过控制排出气体可实现粉化器内部工况的精密控制。尾气可通过管线进入预冷器作冷量回收。本发明相比传统干冰颗粒机直接将LCO2注入结晶缸体的方法，可将减压过程中粉体自身的碰撞以及与容器的碰撞摩擦汽化损失降到最低，大幅提高干冰固体收率。
综上所述，本发明的预处理装置，通过PID控制，可以降低输入干冰生产设备的液态二氧化碳温度，并可回收冷量，从而提高干冰的整体收率。
附图说明
图1是本发明生产装置立体图；
图2是本发明粉化器立体图；
图3是本发明粉化器透视图；
图4是本发明造粒机立体图；
图5是本发明压块机立体图；
图6是本发明压块机中的旋盘模具示意图；
图7是本发明生产装置立体图。
图中，1、一级预冷器，2、二级预冷器，3、缓冲罐，4、粉化器，5、造粒机，6、压块机；
41、切向输入管道，42、下部侧壁，43、过渡侧壁，44、上部侧壁，45、转杆，46、螺纹片；
51、环模，52、刀具，53、限位装置，54、推动块，55、导向斗；
61、压制工位，62、上定梁板，63、动梁板，64、基座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。
如图1至图7所示，对本发明整体装置进行介绍：
本发明包括液态二氧化碳输入管道，液态二氧化碳输入管道经过预冷器后连接于缓冲罐3，缓冲罐3通过液态二氧化碳输出管道连接于粉化器4的输入口，粉化器4的输出口连接于造粒机5的输入口，造粒机5的输出口连接于压块机6的输入口，压块机6的输出口连通至输送线的上游段，输送线的下游段连接于包装机。
缓冲罐3顶部通过管道连通至预冷器用于为预冷器提供冷量。
粉化器4顶部通过管道连通至预冷器用于为预冷器提供冷量。
预冷器分为一级预冷器1和二级预冷器2；缓冲罐3顶部通过管道连通至一级预冷器1，粉化器4顶部通过管道连通至二级预冷器2。
预冷器为换热器，换热器的冷量来源于缓冲罐3和粉化器4内的产生的气态二氧化碳。
液态二氧化碳输入管道的输入阀门处设置有第一PID控制器；第一PID控制器控制输入阀门的开度使得缓冲罐3内的液位保持在预设范围内。
缓冲罐3内设置有液位传感器，第一PID控制器连接于液位传感器。
缓冲罐3顶端连通于气体输出管道，气体输出管道的出气阀门处设置有第二PID控制器，第二PID控制器控制出气阀门的开度使得缓冲罐3内的内顶部压力保持在预设范围内。预设范围可以设置在5-15bar。气体输出管道以及第二PID控制器起到的主要作用是控制减压的过程。
缓冲罐3内顶部设置有缓冲罐压力传感器；第二PID控制器连接于缓冲罐压力传感器。
气体输出管道连接于预冷器用于提供冷量。
缓冲罐3内顶部还连通于一个液态二氧化碳补充管道，液态二氧化碳补充管道的口径小于所述液态二氧化碳输入管道，液态二氧化碳补充管道用于喷射液态二氧化碳从而补充缓冲罐3内的压力。其中，液态二氧化碳补充管道处设置有液态二氧化碳补充阀门，液态二氧化碳补充阀门处设置有第三PID控制器，第三PID控制器用于控制液态二氧化碳补充阀门的开度使得缓冲罐3内顶部压力保持在预设范围内。
其中，第三PID控制器连接于缓冲罐压力传感器用于接收缓冲罐的压力信息。
液态二氧化碳输入管道与液态二氧化碳补充管道可以连通至一个液态二氧化碳存储罐，或分别连通至两个液态二氧化碳存储罐。液态二氧化碳输入管道与液态二氧化碳补充管道以及其对应的PID控制器分别起到粗调增压以及微调增压的作用。
之所以要设置第三PID控制器，是为了微调缓冲罐内的压力，从而使缓冲罐在持续工作过程中，始终保持在预设压力值附近。相对而言，液态二氧化碳输入管道则起到粗调的作用，其管道直径较大，可以在短时间内补充大量的液态二氧化碳，但不易把控调整精度，特别是在缓冲罐3输出液态二氧化碳从而失去压力的时候，很难较为精准地控制液态二氧化碳输入管道处的输入量，因此提供一个口径小的液态二氧化碳输入管道，且适当控制喷射速率等，能够较为精准且较快地补充缓冲罐3在输出液态二氧化碳时所快速流失的压力。
粉化器4内设置有粉化器压力传感器，第三PID控制器连接于粉化器压力传感器。
粉化器4包括上下依次相连的顶部结构、上部侧壁44和下部侧壁42；
上部侧壁44为上大下小的中心轴对称结构；
下部侧壁42为一个圆柱侧面；
顶部结构处设置有电机以及通气孔，通气孔连通于粉化器排气管道；电机连接于一根竖直的转杆45，转杆45位于上部侧壁44以及下部侧壁42的中心轴位置；
转杆45在下部侧壁42处连接有用于推进的螺纹片46；
上部侧壁44顶端开设有开口，开口处连接有一个用于输入液态二氧化碳的切向输入管道41，切向输入管道41的端部嵌入于上部侧壁44内并与上部侧壁44的内壁相切。
上部侧壁44和下部侧壁42之间通过过渡侧壁43连接，过渡侧壁43为上大下小的圆台侧壁。
螺纹片46顶端延伸至过渡侧壁43的顶端内侧。
切向输入管道41倾斜向下延伸。
切向输入管道41与水平面的夹角在0～20°之间。使LCO2进入粉化器后的粉体随气流沿内侧壁转动并倾斜向下旋流。
切向输入管道41的端部为一个斜切形成的钢笔头状的尖端导向结构。
上部侧壁44从上往下延伸的曲线弧度逐渐增大。
粉化器排气管道连通至预冷器。
顶部结构的通气孔处设置有不锈钢烧结网。
造粒机5包括中空柱状的环模51，环模51顶部开口为造粒机5的输入口，环模51的侧壁上均匀开设有多个作为干冰挤出通道的侧壁开口，侧壁开口外架设有绕环模51中心轴转动的刀具52，刀具52用于切割挤出的干冰。
环模51内设置有用于挤压干冰的挤压模块。
挤压模块为绕着筒壁中轴线转动的多对压辊，压辊连接于电机。
刀具52连接于可调速的电机。
造粒机5的输入口通过法兰连接于粉化器4的输出口。
环模51外还围有限位装置53，限位装置53包括连接于环模51侧壁底端的环装的限位底板，以及竖直连接于限位底板边缘上方的柱状的限位壁，刀具52设置于限位壁与环模51侧壁之间；限位底板上开设有一个输出开口，输出开口为造粒机5的输出口。
刀具52底端固定有推动块54，推动块54贴附于限位底板、限位壁以及环模51侧壁；当推动块54受刀具52推动紧贴限位底板作圆周运动时，推动块54推动掉落于限位底板上的干冰朝造粒机5的输出口运动。
造粒机5的输出口下方设置有导向斗55，导向斗55包括导向底板和导向侧壁，导向底板倾斜向下。
压块机6包括：
圆形的旋盘模具，所示旋盘模具上沿中心轴均匀设置有三组模具口组；
三个工位，分别为进料工位、压制工位61和出料工位；同一时间内三组模具口组分别位于三个工位处；
驱动机构，用于驱动旋盘模具转动，并使得每个模具口组在转动中更换所处工位；
进料工位用于将干冰进行进料至模具口组，压制工位61用于对模具口组内的干冰进行压块成型，出料位用于对压块成型的干冰进行出料。
进料工位处设置有位于旋盘模具下方的支撑底板以及位于旋盘模具上方的料仓，料仓顶部连通于造粒机5的输出口。
压制工位61处设置有位于旋盘模具下方的压制下模以及位于旋盘模具上方的压制上模，压制上模连接于升降机构。
升降机构包括固定于基座64且位于压制上模上方的上定梁板62，上定梁板62上固定有液压油缸的固定端，液压油缸的伸缩端连接于压制上模。
上定梁板62通过导向支撑柱固定于基座64，压制上模固定于一个动梁板63底面，动梁板63固定于液压油缸的伸缩端下方；动梁板63上开设有导向口，导向支撑柱滑动穿过于导向口。
出料工位在旋盘模具下方为连通于输送线的出料口，出料工位在旋盘模具上方为连接于升降机构的出料压板。
升降机构包括固定于基座64且位于压制上模上方的上定梁板62，上定梁板62上固定有液压油缸的固定端，液压油缸的伸缩端连接于出料压板。
上定梁板62通过导向支撑柱固定于基座64，出料压板固定于一个动梁板63底面，动梁板63固定于液压油缸的伸缩端下方；动梁板63上开设有导向口，导向支撑柱滑动穿过于导向口。
出料工位在旋盘模具下方为连通于输送线的出料口，出料工位在旋盘模具上方为固定于动梁板63底面的出料压板。
模具口组包括呈现九宫格排列的九个矩形通孔。
驱动机构包括固定于旋盘模具中心的转轴，以及连接于转轴的电机。
驱动机构驱动旋盘模具每隔固定时间转动120°。
上述进料工位用于将干冰颗粒进行进料至模具口组，压制工位用于对模具口组内的干冰颗粒进行压块成型，出料位用于对压块成型的块状干冰进行出料。
上述实施例中，旋盘模具采取三组模具口组的形式，在另一些实施例中，完全可以采取四组模具口组的形式，相邻两组模具口组之间的夹角为90°。除此之外，模具口组内部不一定非要呈现九宫格排列的九个矩形通孔，还可以根据具体情况和客户需求来具体确定。在四组模具口组的情况下，其中每一个模具口组都会依次经历填料、压制和出料的过程，因此，相比三组模具口组的情况，在转动速度相同的情况下，生产效率可以更高。
本发明使用过程如下：液态二氧化碳经过两级预冷器冷却后，进入缓冲罐3，在缓冲罐3内的液态二氧化碳会蒸发出气态二氧化碳(蒸发的气态二氧化碳回流至一级预冷器1用于对输入的液态二氧化碳进行冷却，从而达到冷量回收)，蒸发过程中液态二氧化碳会放热，从而进一步减低温度；
经过降温的液态二氧化碳被切向喷射入粉化器4内壁，在粉化器4内壁螺旋向下转动过程中，会蒸发气态二氧化碳(蒸发的气态二氧化碳回流至二级预冷器2用于对输入的液态二氧化碳进行冷却，从而达到冷量回收)从而进一步降低温度直至粉化并进入粉化器4的转杆45的螺纹片46处，通过转杆45的转动，螺纹片46会推动粉末前进至造粒机5；
造粒机5通过挤压模块的挤压将其从环模51的侧壁开口呈条状挤出，并通过刀具52切割成粒状并掉落至限位底板，推动块54推动限位底板上的干冰从限位底板上开设的输出开口掉落至压块机6的进料工位处的旋盘模具，旋盘模具转动将干冰转动至压制工位61进行压制成型后，旋盘模具继续转动将干冰送入出料工位，通过出料压板的压制进行出料，并通过输送线输送到下游段的包装机进行包装。
本发明还可包括：
包装机构：
特殊定制的超短定距器的高速枕式包装机，每小时最高可塑膜包装7200片干冰。包装机动作机能执行采用西门子PLC控制，作为操作站从机通过工业以太网通讯受控于主控制系统。
码垛机构：
生产期间码垛机构接驳于包装机物料出口。包装好的袋装干冰通过导向槽进入码垛机并直立，每当有干冰输送过来，输送带向远端移动一段距离。使袋装干冰紧凑整齐立直码放，方便操作者或机械手成排抓取装箱。
非生产时段，码垛机构可收回至机内，整齐美观的同时有效利用宝贵的现场空间。
装箱机器人：
选配，六轴关节机器人，专用抓取机械手。通过工业以太网与主控制系统高效通讯，辅以机器视觉，可实现自动从码垛机成排抓取成品干冰，并整齐装箱，亦可实现开箱、关箱、呼叫AGV小车以及上报装箱进度、状态等功能。
物流系统：
选配，成熟的AGV小车及其配套系统，辅以专用干冰箱实现无人化干冰生产车间。可针对客户个性需求开发定制整套数字仓储物流系统。
电控系统：
整体电气架构科学合理，通讯、控制、报警等功能完备，便捷接入上级DCS或ERP等数字系统。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，包括液态二氧化碳输入管道，所述液态二氧化碳输入管道经过预冷器后连接于缓冲罐(3)，所述缓冲罐(3)通过液态二氧化碳输出管道连接于干冰生产设备的输入口；
所述液态二氧化碳输入管道的输入阀门处设置有第一PID控制器；所述第一PID控制器控制所述输入阀门的开度使得所述缓冲罐(3)内的液位保持在预设范围内；
所述缓冲罐(3)顶端连通于气体输出管道，所述气体输出管道的出气阀门处设置有第二PID控制器，所述第二PID控制器控制出气阀门的开度使得所述缓冲罐(3)内的内顶部压力保持在预设范围内；
所述缓冲罐(3)内顶部还连通于一个液态二氧化碳补充管道，所述液态二氧化碳补充管道的口径小于所述液态二氧化碳输入管道的口径；所述液态二氧化碳补充管道用于喷射液态二氧化碳从而补充缓冲罐(3)内的压力；其中，所述液态二氧化碳补充管道处设置有液态二氧化碳补充阀门，所述液态二氧化碳补充阀门处设置有第三PID控制器，所述第三PID控制器用于控制液态二氧化碳补充阀门的开度使得所述缓冲罐(3)内顶部压力保持在预设范围内。
2.根据权利要求1所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述缓冲罐(3)顶端所连接的气体输出管道连通至所述预冷器用于为所述预冷器提供冷量。
3.根据权利要求2所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述干冰生产设备尾气通过管道连通至所述预冷器用于为所述预冷器提供冷量。
4.根据权利要求3所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述预冷器分为一级预冷器(1)和二级预冷器(2)；所述缓冲罐(3)顶部通过管道连通至所述一级预冷器(1)，所述干冰生产设备尾气通过管道连通至所述二级预冷器(2)。
5.根据权利要求1所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述缓冲罐(3)内设置有液位传感器，所述第一PID控制器连接于所述液位传感器。
6.根据权利要求1所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述缓冲罐(3)内顶部设置有缓冲罐压力传感器；所述第二PID控制器连接于所述缓冲罐压力传感器。
7.根据权利要求1所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述缓冲罐(3)内顶部设置有缓冲罐压力传感器，所述第三PID控制器连接于所述缓冲罐压力传感器。
8.根据权利要求1所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述干冰生产设备包括粉化器(4)，所述粉化器(4)包括上下依次相连的顶部结构、上部侧壁(44)和下部侧壁(42)；
所述上部侧壁(44)为上大下小的中心轴对称结构；
所述下部侧壁(42)为一个圆柱侧面；
所述顶部结构处设置有电机以及通气孔，所述通气孔连通于粉化器排气管道；所述电机连接于一根竖直的转杆(45)，所述转杆(45)位于所述上部侧壁(44)以及所述下部侧壁(42)的中心轴位置；
所述转杆(45)在所述下部侧壁(42)处连接有用于推进的螺纹片(46)；
所述上部侧壁(44)顶端开设有开口，所述开口处连接有一个用于输入液态二氧化碳的切向输入管道(41)，所述切向输入管道(41)的端部嵌入于所述上部侧壁(44)内并与所述上部侧壁(44)的内壁相切。
9.根据权利要求8所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述切向输入管道(41)倾斜向下延伸，且所述切向输入管道(41)与水平面的夹角在0～20°之间，使进入粉化器后的液态二氧化碳粉体随喷射气流沿上部侧壁(44)的内壁倾斜向下旋流。
10.根据权利要求8所述基于PID控制的干冰预处理装置，其特征在于，所述顶部结构的通气孔处设置有不锈钢烧结网。
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