一種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統，該系統包括：數據采集單元，用于對所述氧化裝置的溫度、壓力和尾氣排量數據進行實時采集；數據比對單元，用于將實時采集得到的溫度、壓力和尾氣排量數據與預設閾值進行比較；若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一觸發信號；若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二觸發信號；控制單元，基于所述第一觸發信號或第二觸發信號，發出第一控制信號或第二控制信號。該系統具有多級安全監控，最大限度保護了操作人員的安全；且具有自動和手動兩套操作流程，能互為補充，防止了自動出錯導致的災害。
【專利說明】
一種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及安全監控技術領域。更具體地，涉及一種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統。
【背景技術】
[0002]超臨界水氧化技術自上世紀80年代由美國學者提出后，在國內外環保領域引起了一個研究的熱點，目前在美國難降解廢棄物處理中有相當的應用，中國也有許多研究者在進行研究，并將其應用于軍事廢物處理中。
[0003]超臨界水氧化與其它水處理技術相比具有獨特的優勢，可將難降解的有機污染物在很短時間內徹底氧化成C02、N#P水等無毒小分子物質，因而沒有二次污染物，符合全封閉的處理要求，由于反應過程為均相反應、停留時間短，所以反應器體積小，結構簡單，處理效果好，該技術在美國國家關鍵技術所列的六大領域之一 “能源與環境”中被定義為21世紀最有前途的環境友好型有機廢物處理技術。
[0004]超臨界水氧化屬于高溫高壓反應過程，其核心反應器屬于高壓容器范疇，其運行過程的安全防護和控制是使用者必須重點考慮的問題之一。
[0005]根據壓力容器設計標準規范要求，高壓容器設計中有工作壓力、設計壓力、最高工作壓力等概念之區別，一般最高工作壓力高于工作壓力，通過設計的合理取值保護了反應器，同時為系統安全運行提供了一道防護措施。
[0006]想要實現上述系統的安全運行，除了對壓力采取安全防護措施，對反應系統的溫度，尾氣的排放等方面也應進行安全監控，而現有技術中，沒有針對上述系統在上述各方面的安全監控系統的設計，針對現有技術中的空白，特提出本實用新型。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統，該系統有利于避免反應過程中產生爆炸，以提高裝置運行過程的安全性。
[0008]為達到上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0009]—種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統，所述安全監控系統包括儲液箱，與所述儲液箱通過栗連接的預熱器，與所述預熱器管道連接的反應器，與所述反應器管道連接的氧化劑供給裝置，與所述預熱器管道連接的冷卻器和與所述冷卻器連接的氣液分離器;在栗和預熱器之間設有安全閥，在冷卻器和氣液分離器之間設有背壓閥，預熱器設有第一加熱器;反應器設有第二加熱器；
[0010]所述安全監控系統包括:
[0011]數據采集單元，用于對所述氧化裝置的溫度、壓力和尾氣排量數據進行實時采集；
[0012]數據比對單元，用于將實時采集得到的溫度、壓力和尾氣排量數據與預設閾值進行比較;若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一觸發信號;若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二觸發信號；
[0013]控制單元，基于所述第一觸發信號或第二觸發信號，發出第一控制信號或第二控制信號。
[0014]進一步的，所述數據采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器和尾氣傳感器。
[0015]進一步的，所述第一觸發信號包括第一溫度觸發信號、第一壓力觸發信號和第一尾氣排放觸發信號;所述第二觸發信號包括第二溫度觸發信號和第二壓力觸發信號；
[0016]所述比較單元包括:
[0017]將實時采集得到的溫度數據與預設閾值進行比較，若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一溫度觸發信號，若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二溫度觸發信號的溫度比較模塊；
[0018]將實時采集得到的壓力數據與預設閾值進行比較，若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一壓力觸發信號，若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二壓力觸發信號的壓力比較模塊;和
[0019]將實時采集得到的尾氣排放數據與預設閾值進行比較，若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一尾氣排放觸發信號的尾氣比較模塊。
[0020]進一步的，所述第一觸發信號包括第一溫度觸發信號、第一壓力觸發信號和第一尾氣排放觸發信號;所述第二觸發信號包括第二溫度觸發信號和第二壓力觸發信號；
[0021]所述第一控制信號包括第一溫度控制信號、第一壓力控制信號和第一尾氣排放控制信號;所述第二控制信號包括第二溫度控制信號和第二壓力控制信號；
[0022]所述控制單元包括:
[0023]基于第一溫度觸發信號或第二溫度觸發信號，發出第一溫度控制信號或第二溫度控制信號的溫度控制模塊；
[0024]基于第一壓力觸發信號或第二壓力觸發信號，發出第一壓力控制信號或第二壓力控制信號的壓力控制模塊;和
[0025]基于第一尾氣排放觸發信號發出第一尾氣控制信號的尾氣控制模塊。
[0026]進一步的，所述溫度傳感器設于所述氧化裝置的預熱器的介質流出管道和反應器的內部。
[0027]進一步的，所述壓力傳感器設于所述氧化裝置的預熱器的內部和反應器的內部。
[0028]進一步的，所述尾氣傳感器設于氧化裝置的排氣管道出口0.4-0.7m處。
[0029]進一步的，所述安全監控系統還包括設于栗和預熱器之間的安全閥，當檢測到的壓力值超過設定的閾值時，安全閥會自動報警并泄壓實現氧化裝置的壓力安全保障功能。
[0030]所述安全監控系統還包括:
[0031 ]用于工作人員對系統進行操控和數據交互的人機交互模塊；
[0032]密閉隔離艙；
[0033]所述氧化裝置置于所述密閉隔離艙內；
[0034]所述密閉隔離艙的底部四周呈圓弧形；
[0035]所述密閉隔離艙內進一步設置有與所述人機交互模塊進行視頻通信的遠程攝像
目.ο
[0036]本實用新型的有益效果如下:
[0037]I)多級安全監控，最大限度保護了操作人員的安全；
[0038]2)自動和手動互為補充，防止了自動出錯導致的災害。
【附圖說明】
[0039]圖1為超臨界水氧化裝置的安全監控系統示意圖。
[0040]圖中，1-溫度比例調節控制器;2-壓力控制器;3-尾氣控制器;4-密閉隔離裝置;5-安全閥；6-儲液箱;7-廢液栗;8-預熱器;9-反應器；10-預熱器壓力傳感器；11-介質溫度傳感器；12-反應器溫度傳感器；13-反應器壓力傳感器；14-氧化劑供給裝置；15-冷卻器；16-氣液分離器;17-尾氣檢測傳感器;18-控制柜;19-第一加熱器;20-第二加熱器;21-背壓閥。
【具體實施方式】
[0041]為了更清楚地說明本實用新型，下面結合優選實施例和附圖對本實用新型做進一步的說明。
[0042]結合圖1，具體描述本實用新型的安全監控系統。
[0043]本實用新型的安全監控系統安裝在具有如下結構的超臨界水氧化裝置中，所涉及超臨界水氧化裝置包括儲液箱6，與儲液箱通過栗7連接的預熱器8，與預熱器8管道連接的反應器9，與反應器9管道連接的氧化劑供給裝置14，與預熱器8管道連接的冷卻器15和與冷卻器15連接的氣液分離器16，在栗7和預熱器8之間設有安全閥5，在冷卻器15和氣液分離器16之間設有背壓閥21，預熱器8設有第一加熱器19;反應器9設有第二加熱器20。
[0044]本實用新型所述的用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統具體包括溫度監控系統、壓力監控泄放系統、尾氣排放監控系統和密閉隔離裝置四大部分。
[0045]溫度監控系統包括溫度傳感器、溫度比較模塊、溫度控制模塊和加熱器;本實施例中，采用溫度比例調節控制器I實現溫度比較模塊和溫度控制模塊的功能，溫度比較模塊包括用于比較預熱器實際溫度與設定閾值溫度的預熱溫度比較模塊和用于比較反應器實際溫度與設定閾值溫度的反應溫度比較模塊，溫度控制模塊包括用于控制預熱器溫度的預熱溫度控制模塊和用于控制反應器溫度的反應溫度控制模塊;溫度傳感器包括介質溫度傳感器11和反應器溫度傳感器12;介質溫度傳感器11安裝于預熱器8的流出介質管道上，反應器溫度傳感器12安裝于反應器9的內部;加熱器包括設于預熱器上的第一加熱器19和設于反應器上的第二加熱器20;介質溫度傳感器11將實測溫度值發送至預熱溫度比較模塊，預熱溫度比較模塊將接收到的實時溫度值與設定的閾值進行比較，當實時溫度值高于設定的閾值時，預熱溫度比較模塊發出第一預熱器溫度觸發信號，預熱溫度比較模塊基于第一預熱器溫度觸發信號，向氧化裝置中的第一加熱器19發出第一預熱器溫度控制信號，預熱器上的第一加熱器19停止加熱；當反應器溫度傳感器12將實測溫度值發送至反應溫度比較模塊，反應溫度比較模塊將接收到的實時溫度值與設定的閾值進行比較，當實時溫度值高于設定的閾值時，反應溫度比較模塊發出第一反應器溫度觸發信號，反應溫度比較模塊基于第一反應器溫度觸發信號，向氧化裝置中的第二加熱器20發出第一反應器溫度控制信號，反應器上的第二加熱器20停止加熱從而保障了溫度不會超高，達到了溫度安全監控的目的。
[0046]介質溫度傳感器11將實測溫度值發送至預熱溫度比較模塊，預熱溫度比較模塊將接收到的實時溫度值與設定的閾值進行比較，當實時溫度值低于設定的閾值時，預熱溫度比較模塊發出第二預熱器溫度觸發信號，預熱溫度比較模塊基于第二預熱器溫度觸發信號，向氧化裝置中的第一加熱器19發出第二預熱器溫度控制信號，預熱器上的第一加熱器19開始加熱；當反應器溫度傳感器12將實測溫度值發送至反應溫度比較模塊，反應溫度比較模塊將接收到的實時溫度值與設定的閾值進行比較，當實時溫度值低于設定的閾值時，反應溫度比較模塊發出第二反應器溫度觸發信號，反應溫度比較模塊基于第二反應器溫度觸發信號，向氧化裝置中的第二加熱器20發出第二反應器溫度控制信號，反應器上的第二加熱器20開始加熱。
[0047]壓力監控泄放系統包括安全閥5、預熱器壓力傳感器10、反應器壓力傳感器13、壓力比較模塊、壓力控制模塊、壓力報警器和背壓閥21;本實施例中，采用壓力控制器2實現壓力比較模塊和壓力控制模塊的功能，壓力比較模塊包括預熱器壓力比較模塊和反應器壓力比較模塊，壓力控制模塊包括預熱器壓力控制模塊和反應器壓力控制模塊;壓力監控泄放系統含有自動和手動壓力調整操作機制;預熱器壓力傳感器10將檢測到的實時壓力值發送到預熱器壓力比較模塊，預熱器壓力比較模塊將接收到的實時壓力值與設定的閾值進行比較，閾值的設定視反應情況而定，如果是普通廢棄物作為反應物，閾值一般設定在26MPa，當實時壓力值高于設定的閾值時，預熱器壓力比較模塊發出第一預熱器壓力觸發信號，預熱器壓力控制模塊基于第一預熱器壓力觸發信號發出第一預熱器壓力控制信號，壓力報警器收到第一預熱器壓力控制信號后發出報警，反應器壓力傳感器13將檢測到的實時壓力值發送到反應器壓力比較模塊，反應器壓力比較模塊將接收到的實時壓力值與設定的閾值進行比較，當實時壓力值高于設定的閾值時，反應器壓力比較模塊發出第一反應器壓力觸發信號，反應器壓力控制模塊基于第一反應器壓力觸發信號發出第一反應器壓力控制信號，壓力報警器收到第一反應器壓力控制信號后發出報警;報警發生后，則首先由人工通過調整背壓閥21進行泄壓，如果人工調壓未及時進行，壓力繼續升高，則安全閥5發出報警并自動泄壓，實現系統壓力安全保障功能；當預熱器壓力比較模塊接收到的實時壓力值低于設定的閾值時，預熱器壓力比較模塊發出第二預熱器壓力觸發信號，預熱器壓力控制模塊基于第二預熱器壓力觸發信號發出第二預熱器壓力控制信號，壓力報警器收到第二預熱器壓力控制信號后發出報警；當反應器壓力比較模塊接收到的實時壓力值低于設定的閾值時，反應器壓力比較模塊發出第二反應器壓力觸發信號，反應器壓力控制模塊基于第二反應器壓力觸發信號發出第二反應器壓力控制信號，壓力報警器收到第二預熱器壓力控制信號后發出報警;報警發生后，人工調節背壓閥21和栗7的壓力，如果調整后，壓力仍低于設定的閾值，說明系統有泄漏，則對系統進行檢查，尋找泄漏點。預熱器壓力傳感器10與反應器壓力傳感器13的閾值設置為相同，是與整個系統的壓力相當，監控的目的是觀察是否有異常，如果兩只傳感器檢測到的壓力值不同，則說明局部堵塞有故障。
[0048]尾氣排放監控系統包括尾氣傳感器17、尾氣比較模塊、尾氣控制模塊和尾氣報警器;本實施例中采用尾氣控制器3實現尾氣比較模塊和尾氣控制模塊的功能，尾氣傳感器17安裝于排放管道出口處，距離出口處0.5米的位置，超臨界水氧化裝置運行過程中產生的尾氣通過排放管道排放，尾氣傳感器17可以檢測排放尾氣的溫度、成分和各成分濃度，并將實時檢測到的數值發送至尾氣比較模塊，尾氣比較模塊將接收到的尾氣排放各項實時數值與設定的閾值進行比較，當比較發現排放尾氣各成分濃度大于設定的閾值時，尾氣比較模塊發出第一尾氣排放觸發信號，尾氣控制模塊基于收到的第一尾氣排放觸發信號發出第一尾氣排放控制信號，尾氣報警器接到第一尾氣排放控制信號后，發出報警并提示尾氣排放異常情況，操作人員則根據不同情況采取相應的措施。密閉隔離裝置4對整個氧化裝置進行密閉隔離，該密閉隔離艙采用針對反應物的特殊材料制作，形成密閉空間，空間內設有遠程攝像設施，密閉空間的底部四周為圓弧形狀，遠程攝像設施將信號輸送至控制柜18上的人工交互模塊，操作人員通過控制柜屏幕可以實時查看運行過程的安全狀況，一旦系統發生安全事故，高溫高壓容器爆炸，密閉空間可以實現第一層防護，避免操作人員受傷，同時密閉系統可以承接爆炸泄漏的液體，避免可能含有毒性或腐蝕性的液體外泄，承接的液體收集后進一步進彳丁處理。
[0049]安全監控系統中的溫度比例調節器1、壓力控制器2、尾氣控制器3和監控屏幕設于控制柜18上。
[0050]實施例1
[0051 ]超臨界水氧化裝置處理廢樹脂反應中反應器溫度的安全監控。
[0052]超臨界水氧化的對象為廢樹脂，廢樹脂是特殊行業淘汰的過濾毒性廢水的廢棄物，處理過程控制的溫度為480 0C-650 0C、壓力范圍為21MPa-25MPa ；控制柜18上的溫度比較模塊將接收到的反應器溫度傳感器12發出的實時溫度值與設定的閾值進行比較，當實時溫度值超過閾值580°C時，溫度比較模塊發送第一反應器溫度觸發信號，溫度控制器基于第一反應器溫度觸發信號向第二加熱器20發出停止加熱的第一反應器溫度控制信號，第二加熱器20停止對反應器9的加熱，停止加熱后，反應器中的反應仍繼續進行，反應器中的超臨界水氧化反應是放熱反應，反應會釋放出反應產生的熱量，反應過程產生的熱量可以用于滿足維持反應器9的溫度，但由于反應產生的熱量被隨時消耗掉，因而不能滿足維持反應器9溫度的需要，因此隨著反應時間的延續，反應器9的溫度逐漸降低，當反應器溫度傳感器12將檢測到的實時溫度值發送給溫度比較模塊，溫度比較模塊將實時溫度值與設定的閾值進行比較，當實時溫度值低于閾值480°C時，溫度比較模塊發出第二反應器溫度觸發信號，溫度控制器基于第二反應器溫度觸發信號向第二加熱器20發出加熱的第二反應器溫度控制信號，第二加熱器20開始加熱，為反應器9繼續提供熱量。通過上述的流程，為氧化裝置的安全運行提供了保障。
[0053]實施例2
[0054]超臨界水氧化裝置處理濃度為7.37wt%的偏二甲肼廢液反應中反應器壓力的安全監控。
[0055]超臨界水氧化的對象為濃度7.37*1:%的偏二甲肼液體，處理過程控制的溫度為450 °C-580°C、壓力范圍為19MPa-22MPa ；控制柜18上的壓力比較模塊將接收到的反應器壓力傳感器13發出的實時壓力值與設定的閾值進行比較，當實時壓力值大于設定的閾值時，壓力比較模塊發出第一反應器壓力觸發信號，壓力控制器2基于第一反應器壓力觸發信號向壓力報警器發出第一反應器壓力控制信號，控制柜上的報警器報警;在報警后，首先由人工打開背壓閥或反應器底部的閥門，進行人工泄壓，如果未及時進行人工泄壓，隨著壓力的升高，安全閥5自動報警并泄壓，泄壓至安全值以下后，反應裝置恢復正常，反應器中的反應繼續進行;操作人員會對自動泄壓時從安全閥泄放出的液體進行收集和進一步的處理。通過這樣的有效安全監控避免了大型事故的發生，保護了人員安全和處理裝置安全，為人員的安全操作提供了保障。
[0056]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本實用新型的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種用于超臨界水氧化裝置的安全監控系統，其特征在于，所述安全監控系統包括:儲液箱(6)，與所述儲液箱通過栗(7)連接的預熱器(8)，與所述預熱器(8)管道連接的反應器(9)，與所述反應器(9)管道連接的氧化劑供給裝置(14)，與所述預熱器(8)管道連接的冷卻器(15)和與所述冷卻器(15)連接的氣液分離器(16);在栗(7)和預熱器(8)之間設有安全閥(5)，在冷卻器(15)和氣液分離器(16)之間設有背壓閥(21)，預熱器(8)設有第一加熱器(19);反應器(9)設有第二加熱器(20); 數據采集單元，用于對所述氧化裝置的溫度、壓力和尾氣排量數據進行實時采集；數據比對單元，用于將實時采集得到的溫度、壓力和尾氣排量數據與預設閾值進行比較;若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一觸發信號;若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二觸發信號； 控制單元，基于所述第一觸發信號或第二觸發信號，發出第一控制信號或第二控制信號。2.根據權利要求1所述的安全監控系統，其特征在于:所述數據采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器和尾氣傳感器。3.根據權利要求1所述的安全監控系統，其特征在于，所述第一觸發信號包括第一溫度觸發信號、第一壓力觸發信號和第一尾氣排放觸發信號;所述第二觸發信號包括第二溫度觸發信號和第二壓力觸發信號； 所述比較單元包括: 將實時采集得到的溫度數據與預設閾值進行比較，若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一溫度觸發信號，若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二溫度觸發信號的溫度比較模塊； 將實時采集得到的壓力數據與預設閾值進行比較，若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一壓力觸發信號，若進行比較的實測值低于或等于預設閾值，則發出與其相對應的第二壓力觸發信號的壓力比較模塊;和 將實時采集得到的尾氣排放數據與預設閾值進行比較，若進行比較的實測值高于預設閾值，則發出與其相對應的第一尾氣排放觸發信號的尾氣比較模塊。4.根據權利要求1所述的安全監控系統，其特征在于，所述第一觸發信號包括第一溫度觸發信號、第一壓力觸發信號和第一尾氣排放觸發信號;所述第二觸發信號包括第二溫度觸發信號和第二壓力觸發信號； 所述第一控制信號包括第一溫度控制信號、第一壓力控制信號和第一尾氣排放控制信號;所述第二控制信號包括第二溫度控制信號和第二壓力控制信號； 所述控制單元包括: 基于第一溫度觸發信號或第二溫度觸發信號，發出第一溫度控制信號或第二溫度控制信號的溫度控制模塊； 基于第一壓力觸發信號或第二壓力觸發信號，發出第一壓力控制信號或第二壓力控制信號的壓力控制模塊;和 基于第一尾氣排放觸發信號，發出第一尾氣排放控制信號的尾氣控制模塊。5.根據權利要求2所述的安全監控系統，其特征在于:所述溫度傳感器設于所述氧化裝置的預熱器(8)的介質流出管道上和設于反應器(9)的內部。6.根據權利要求2所述的安全監控系統，其特征在于:所述壓力傳感器設于所述氧化裝置的預熱器(8)的內部和反應器(9)的內部。7.根據權利要求2所述的安全監控系統，其特征在于:所述尾氣傳感器設于氧化裝置的排氣管道出口 0.4-0.7m處。8.根據權利要求1所述的安全監控系統，其特征在于:所述安全監控系統還包括設于栗(7)和預熱器(8)之間的安全閥(5)。9.根據權利要求1所述的安全監控系統，其特征在于:所述安全監控系統進一步包括:人機交互模塊，用于工作人員對系統進行操控和數據交互。10.根據權利要求9所述的安全監控系統，其特征在于，所述安全監控系統進一步包括: 密閉隔離艙(4); 所述氧化裝置置于所述密閉隔離艙內； 所述密閉隔離艙(4)的底部四周呈圓弧形；所述密閉隔離艙(4)內進一步設置有與所述人機交互模塊進行視頻通信的遠程攝像裝置。
【文檔編號】G05B19/048GK205644203SQ201620177361
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月8日
【發明人】侯瑞琴, 萬全, 歐陽曉平, 馬文, 劉士銳
【申請人】總裝備部工程設計研究總院