[发明专利]一种间接换热型超临界水氧化系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种间接换热型超临界水氧化系统及控制方法，主要包括超临界水氧化反应主流程和中间介质回路。控制方法包括两流程升压升温控制、降温降压控制、正常运行控制。本发明着眼于间接换热型超临界水氧化系统工程化实践的自动化控制策略，系统升温过程采用循环加热的思想，有效降低了加热设备投资；避免了两流程间工作压力的不匹配，确保了系统升温或者降温阶段预热器/换热器内外管中超临界压力流体间换热的有效性；反应温度的有效控制及关键设备超温保护，保证了工艺效果与系统安全。

主权项

1.一种间接换热型超临界水氧化系统的控制方法，所述间接换热型超临界水氧化系统，包括超临界水氧化反应主流程、中间介质回路以及除盐水补充系统；超临界水氧化反应主流程包括物料缓冲罐(1)，物料缓冲罐(1)通过物料泵(2)连接到预热器(3)的内管，预热器(3)的内管出口通过减温器(4)连接到反应器(5)的内管，反应器(5)的内管出口与回热器(6)的内管相连通，回热器(6)的内管出口通过与三相分离器(8)的入口相连通；中间介质回路包括缓冲罐(12)和管道增压泵(10)，缓冲罐(12)的出口与管道增压泵(10)相连，管道增压泵(10)的出口与回热器(6)的外管相连通，回热器(6)的外管出口连接加热器(11)，加热器(11)的出口与预热器(3)的外管相连通，预热器(3)的外管出口连接到缓冲罐(12)的入口上；回热器(6)的内管出口通过降压器(7)与三相分离器(8)相连；反应器(5)的内管入口通过氧气控制阀(V5)连接氧气管路；物料缓冲罐(1)的出口处的管道上设置有物料缓冲罐出口控制阀(V1)；缓冲罐(12)上设置有用于调节中间介质回路压力的背压阀(13)；除盐水补充系统包括除盐水箱(9)，除盐水箱(9)的出口分为两路，一路连接至物料泵入口前的管路上，另一路连接到高压变频泵(14)的入口；高压变频泵(14)的出口分为三路，第一路与缓冲罐(12)的入口相连通，第二路与减温器(4)的入口相连通，第三路与除盐水箱(9)的入口相连通；除盐水箱(9)出口至物料泵入口前的管路上设置有除盐水管路控制阀(V2)；高压变频泵(14)通过补水控制阀(V3)与缓冲罐(12)相连，通过减温水控制阀(V4)与减温器(4)相连，通过回流背压阀(15)与除盐水箱(9)相连；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：1)系统启动前：所有控制阀处于关闭状态、背压阀处于全开状态；2)系统启动：2‑1)物料泵(2)向超临界水氧化反应主流程内充注除盐水，逐步调节降压器(7)，直至反应器处压力升高至目标压力值A1，此时主流程升压完成；2‑2)设置回流背压阀(15)目标压力值为A2，采用高压变频泵(14)向缓冲罐(12)充注除盐水，然后启动管道增压泵(10)使中间介质回路内的介质循环起来，逐步调小背压阀(13)开度直至缓冲罐(12)内的压力升高至目标压力值A2，此时中间介质回路升压完成；2‑3)启动加热器(11)对中间介质加热，调节加热器(11)功率以保证反应器(5)的入口具有恒定的温升速率，待反应器(5)的入口达到目标温度值B1后，物料泵(2)进口流体切换成来自物料缓冲罐(1)的待处理物料，同时开启氧气控制阀(V5)向反应器供应氧气，至此系统启动过程完毕；3)正常运行：a)若缓冲罐(12)内压力升高，增大背压阀(13)开度以泄压；若缓冲罐(12)内压力降低，则开启补水控制阀(V3)向缓冲罐(12)补水；b)通过调节降压器(7)及物料泵(2)的流量，使反应器(5)的压力维持在25±1MPa；c)若反应器(5)出口温度低于B2，则增加加热器(11)功率；若反应器(5)出口温度高于B3，则降低加热器(11)功率；反应器上壁面温度最大值达到B4时，关闭加热器(11)，若反应器上壁面温度最大值继续升高至B5，则开启减温水控制阀(V4)；4)系统停机：4‑1)关闭氧气控制阀(V5)，停止氧气供应；物料泵(2)进口流体切换为除盐水；调节加热器(11)功率，保证反应器(5)出口具有恒定的降温速率，降温过程中控制降压器(7)和背压阀(13)，分别确保反应器(5)出口处、缓冲罐(12)内压力仍维持在目标压力值A；4‑2)待反应器出口温度降至目标温度值B6时，关闭物料泵、管道增压泵(10)和高压变频泵(14)，控制降压器(7)和背压阀(13)，使两回路逐级降压至常压；上述目标温度值大小关系如下：B6

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