[发明专利]一种碳化设备的PLC程序控制方法及装置

说明书

本发明涉及碳化设备技术领域，尤其涉及一种碳化设备的PLC程序控制方法及装置；该方法包括：获取目标气体浓度以及混气罐中气体总压；根据获取的目标气体浓度，向各气动阀输出调节信号，向混气罐通入空气和工业二氧化碳；对混气罐内加热使气体混合均匀；向反应罐内通入混气罐内的混合气体；根据调节信号调控反应罐上的气动阀。本发明可以根据需求调节不同浓度的气体，满足碳化反应需求；该控制方法可以通过PLC控制系统，完成混气以及碳化反应的气体浓度调节和气体压力调节，维持反应罐内的碳化反应的反应条件，提高固碳效果，通过PLC控制系统的信号调节可以使整个系统智能化调控，省时省力。

技术领域

本发明涉及碳化设备技术领域，尤其涉及一种碳化设备的PLC程序控制方法及装置。

背景技术

随着2020年9月中国明确提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，国内减碳、固碳方向迎来了大量的相关研究和应用。减碳主要是从碳源采取措施降低碳排放，固碳则是通过物料吸收减少排放二氧化碳，研究发现一些物料能够稳定地固定二氧化碳，并且吸收二氧化碳后能够制备出性能不错的碳化产品，可以推广到市场上使用。

目前，固碳产品由研究到实际应用还需要大量的进一步研究，在前期研究中可知，影响碳化效果的主要因素是碳化过程中二氧化碳的浓度和气体的压强。在实际应用中，用于碳化的二氧化碳气体主要来源于各类工业生产排放的尾气，由于产业不同，排放的尾气中二氧化碳的浓度也是不同的，同时，碳化反应是一个典型的气固反应，由表及里逐渐渗透反应的，可碳化矿物与二氧化碳接触会生成碳化物质使表面致密，影响二氧化碳的渗透，增加气体压强能够提高气体的渗透效果，提高固碳效果。目前的碳化设备，一般为直接在设备中通入高纯度的二氧化碳气体，无法调控气体浓度；少数能够调控气体浓度，也无法保证混合气体的均匀性，而气体不均匀会明显影响碳化效果，碳化过程中由于可碳化矿物吸收二氧化碳，导致气体浓度是不断下降的，实际应用中需要保证浓度在一个范围内，不能过高也不能过低，浓度过高，碳化反应过快，会在设备中积聚大量的热量，早期反应过快，影响气体渗透，而浓度过低，反应过慢，效率过低，因此，亟需一种碳化设备的PLC程序控制方法及装置来动态调控反应容器内的气体浓度，提高碳化反应的效率。

发明内容

为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种碳化设备的PLC程序控制方法，包括如下步骤：

1)获取目标气体浓度x以及混气罐中气体总压P_h，将所述混气罐抽真空；

2)根据获取的目标气体浓度，向各气动阀输出调节信号，根据调节信号开闭配气管路上的气动阀，依次向混气罐内通入二氧化碳浓度为N的工业二氧化碳以及空气，直至混气罐内的气压测量值为设定的混气罐气体总压P_h，停止进气；

3)对混气罐内加热使气体混合均匀，直至检测值y与目标气体浓度x之差小于容差；

4)设定反应罐参数，反应所需气体浓度为C₀，所需气体压力值为P₀，反应所需时间为t，将所述反应罐抽真空，根据调节信号调控反应罐上的气动阀，向反应罐内输入混气罐中混合均匀的气体，直至达到反应所需的设定压力值和/或气体浓度；

5)根据调节信号调控反应罐上的气动阀，保证碳化反应中，反应罐内测量的压力值和/或气体浓度趋近于设定压力值和/或气体浓度。

进一步地，所述步骤3)中，混气罐内的气体混合过程中，至少两次的气体浓度检测结果差值小于1％vol。

进一步地，所述步骤3)中，混气罐内检测值y与目标气体浓度x之差大于容差时，则向混气罐内补充工业二氧化碳气体或空气。

进一步地，所述混气罐内，若yx，则补充空气直至气压为y*P_h/x；若yx，则补充工业二氧化碳直至气压为(N-y)*P_h/(N-x)。