申請日2014.11.05

　　公開(公告)日2015.02.25

　　IPC分類號C02F1/04

　　摘要

　　一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，該裝置包括分離器、蒸發(fā)換熱器、循環(huán)泵、進料泵、真空泵、壓縮機和冷凝水泵;該裝置還設(shè)有控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括PLC控制站、PLC控制站與通過控制線與觸摸屏和I/O擴展模塊連接，I/O擴展模塊通過信號線分別與蒸汽調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、壓縮機、冷凝水泵、進料泵的進料調(diào)節(jié)閥、真空泵的真空調(diào)節(jié)閥連接。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可操作性強，可以有效地實現(xiàn)污水處理;可以根據(jù)蒸發(fā)量來自動調(diào)節(jié)電機頻率和進料量，做到了真正的無人職守的控制狀態(tài)，實現(xiàn)了自動控制，可以通過動態(tài)平衡、頻率自動調(diào)節(jié)等技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：

　　該裝置包括分離器、蒸發(fā)換熱器、循環(huán)泵、進料泵、真空泵、壓縮機和冷凝水泵; 所述的蒸發(fā)換熱器底部連接有與蒸發(fā)換熱器管程連接的進料管路，進料泵設(shè)在進料管路上;蒸發(fā)換熱器和分離器底部之間設(shè)有液體循環(huán)管路，循環(huán)泵設(shè)在液體循環(huán)管路上;壓縮機與供氣管路連接，供氣管路的另一端連接在蒸發(fā)換熱器的中部上，蒸發(fā)換熱器的上部與分離器之前連接有回液管路，蒸發(fā)換熱器管程、分離器和循環(huán)泵形成回路;分離器內(nèi)上部設(shè)有通向壓縮機的蒸汽回收管路;供氣管路上設(shè)有蒸汽調(diào)節(jié)閥;

　　蒸發(fā)換熱器的殼程上連接有真空管路，真空泵設(shè)在真空管路上;在蒸發(fā)換熱器的殼程上還連接設(shè)有冷凝管路，冷凝水泵設(shè)在冷凝管路上;

　　該裝置還設(shè)有控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括PLC控制站、PLC控制站與通過控制線與觸摸屏和I/O擴展模塊連接，I/O擴展模塊通過信號線分別與蒸汽調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、壓縮機、冷凝水泵、進料泵的進料調(diào)節(jié)閥、真空泵的真空調(diào)節(jié)閥連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：在冷凝管路上還設(shè)有冷凝水槽。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：在供氣管路上設(shè)有負(fù)壓檢測裝置;所述的負(fù)壓檢測機構(gòu)安裝在管道彎頭處，由接近開關(guān)、擋片和固定裝置組成;所述接近開關(guān)面向蒸汽方向安裝，擋片由固定裝置固定安裝在接近開關(guān)的側(cè)部。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：該裝置利用PID控制方法;系統(tǒng)采用蒸發(fā)換熱器的真空度反饋參數(shù)為輸入?yún)��?shù)，用以表征蒸發(fā)換熱器的當(dāng)前狀態(tài);以真空度調(diào)節(jié)閥為控制執(zhí)行器，根據(jù)系統(tǒng)的運行要求選擇控制所需真空度。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：該裝置通過控制蒸發(fā)量和進料量的平衡來實現(xiàn)平穩(wěn)運行，使得蒸發(fā)罐內(nèi)的液位保持相對恒定;通過測量壓縮機的進氣溫度和目標(biāo)供氣溫度計算出需要蒸汽壓縮機的頻率值。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：所述的PLC控制站使用模塊化設(shè)計，主要包括以下功能塊：系統(tǒng)初始化模塊，信號采集、處理模塊，系統(tǒng)控制模塊，信息接收、發(fā)送模塊，以及報警信息處理模塊。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特征在于：所述的PLC控制站采用網(wǎng)絡(luò)接口與上位機進行通訊，并將機組的關(guān)鍵信息發(fā)送至管理員計算機;系統(tǒng)I/O擴展模塊包含兩個AI輸入、一個DI輸入、一個DO輸出和一個AO輸出。

　　說明書

　　一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水處理裝置，特別是一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　目前機械蒸汽再壓縮污水處理控制系統(tǒng)主要針對化工廠排放的工業(yè)廢水進行處理。目前常見的處理裝置與都需要消耗巨大的能量，不利于能量節(jié)約。目前發(fā)展高效率，低污染的蒸發(fā)處理技術(shù)具有很大的必要性。

　　機械蒸汽再壓縮是將單效蒸發(fā)的蒸汽經(jīng)過壓縮機再次壓縮，溫度、壓力值提高，熱焓增加，然后進入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。國內(nèi)這類技術(shù)屬于新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，很多廠礦企業(yè)因為能源、排放等要求必須上面節(jié)能和使用效果都很好的MVR系統(tǒng)，可以說前景十分廣闊。

　　目前蒸發(fā)系統(tǒng)的控制主要靠經(jīng)驗手動控制。

　　主要缺點是：1、對于操作人員要求難度高，須掌握必要的經(jīng)驗技術(shù);

　　2、容易因為操作失誤，導(dǎo)致系統(tǒng)故障;

　　3、無法自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致能源浪費;

　　4、不能實現(xiàn)無人值守運行。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理、運行穩(wěn)定高效、能耗低的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：

　　該裝置包括分離器、蒸發(fā)換熱器、循環(huán)泵、進料泵、真空泵、壓縮機和冷凝水泵; 所述的蒸發(fā)換熱器底部連接有與蒸發(fā)換熱器管程連接的進料管路，進料泵設(shè)在進料管路上;蒸發(fā)換熱器和分離器底部之間設(shè)有液體循環(huán)管路，循環(huán)泵設(shè)在液體循環(huán)管路上;壓縮機與供氣管路連接，供氣管路的另一端連接在蒸發(fā)換熱器的中部上，蒸發(fā)換熱器的上部與分離器之前連接有回液管路，蒸發(fā)換熱器管程、分離器和循環(huán)泵形成回路;分離器內(nèi)上部設(shè)有通向壓縮機的蒸汽回收管路;供氣管路上設(shè)有蒸汽調(diào)節(jié)閥;

　　蒸發(fā)換熱器的殼程上連接有真空管路，真空泵設(shè)在真空管路上;在蒸發(fā)換熱器的殼程上還連接設(shè)有冷凝管路，冷凝水泵設(shè)在冷凝管路上;

　　該裝置還設(shè)有控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括PLC控制站、PLC控制站與通過控制線與觸摸屏和I/O擴展模塊連接，I/O擴展模塊通過信號線分別與蒸汽調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、壓縮機、冷凝水泵、進料泵的進料調(diào)節(jié)閥、真空泵的真空調(diào)節(jié)閥連接。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)的。以上所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：在冷凝管路上還設(shè)有冷凝水槽。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)的。以上所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：在供氣管路上設(shè)有負(fù)壓檢測裝置;所述的負(fù)壓檢測機構(gòu)安裝在管道彎頭處，由接近開關(guān)、擋片和固定裝置組成;所述接近開關(guān)面向蒸汽方向安裝，擋片由固定裝置固定安裝在接近開關(guān)的側(cè)部。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)的。以上所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：該裝置利用PID控制方法;系統(tǒng)采用蒸發(fā)換熱器的真空度反饋參數(shù)為輸入?yún)��?shù)，用以表征蒸發(fā)換熱器的當(dāng)前狀態(tài);以真空度調(diào)節(jié)閥為控制執(zhí)行器，根據(jù)系統(tǒng)的運行要求選擇控制所需真空度。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)的。以上所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：該裝置通過控制蒸發(fā)量和進料量的平衡來實現(xiàn)平穩(wěn)運行，使得蒸發(fā)罐內(nèi)的液位保持相對恒定;通過測量壓縮機的進氣溫度和目標(biāo)供氣溫度計算出需要蒸汽壓縮機的頻率值。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)的。以上所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：所述的PLC控制站使用模塊化設(shè)計，主要包括以下功能塊：系統(tǒng)初始化模塊，信號采集、處理模塊，系統(tǒng)控制模塊，信息接收、發(fā)送模塊，以及報警信息處理模塊。

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)的。以上所述的一種基于機械再壓縮技術(shù)的污水處理裝置，其特點是：所述的PLC控制站采用網(wǎng)絡(luò)接口與上位機進行通訊，并將機組的關(guān)鍵信息發(fā)送至管理員計算機;系統(tǒng)I/O擴展模塊包含兩個AI輸入、一個DI輸入、一個DO輸出和一個AO輸出。

　　本發(fā)明裝置中，控制系統(tǒng)的控制核心就是蒸發(fā)換熱器內(nèi)沸騰。蒸汽調(diào)節(jié)閥打開向蒸發(fā)換熱器內(nèi)通蒸汽加熱至設(shè)定溫度，開啟真空泵并通過調(diào)節(jié)真空調(diào)節(jié)閥使得真空度恒定在設(shè)定值左右。此時蒸發(fā)換熱器內(nèi)液體開始沸騰，沸騰產(chǎn)生的蒸汽一部分進入分離器冷卻產(chǎn)生冷凝水，其他經(jīng)壓縮機壓縮，壓力、溫度升高，進入蒸發(fā)換熱器中加熱液體使其保持沸騰。這樣蒸發(fā)換熱器和分離器就構(gòu)成了一個動態(tài)平衡的循環(huán)過程�？刂葡到y(tǒng)保證蒸發(fā)換熱器的溫度、真空度、液位相對恒定。壓縮機的頻率則根據(jù)蒸發(fā)換熱器過來的蒸汽溫度來控制，保證壓縮機出口的溫度恒定。系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，同時電能消耗大幅減少。

　　本發(fā)明使用的控制軟件可以采用模塊化沒計，采取開閉環(huán)相結(jié)合和模糊PID等控制策略。為便于試驗調(diào)試，電控單元還留有通訊口與外部計算機進行通訊，可以通過計算機設(shè)置控制命令或?qū)��?shù)據(jù)傳送給計算機，以便于數(shù)據(jù)存儲、處理和分析。

　　本發(fā)明選用可編程控制模塊PLC控制，它集成度高、質(zhì)量可靠、技術(shù)先進、擴展方便，提供工業(yè)總線和網(wǎng)絡(luò)通訊接口，可方便的與計算機、觸摸屏以及其它工控智能設(shè)備相連接，通過觸摸屏完成對各個溫度、壓力、流量等信號的測量和對調(diào)節(jié)閥、電機等生產(chǎn)設(shè)備的控制任務(wù)。PLC通過工業(yè)現(xiàn)場總線與主控制站聯(lián)系，完成整個控制過程。

　　本發(fā)明采用蒸發(fā)換熱器真空度自動調(diào)節(jié)技術(shù)，利用PID控制技術(shù)，通過現(xiàn)場試驗得出工程數(shù)據(jù)，得出相關(guān)公式及控制算法。系統(tǒng)采用蒸發(fā)罐的真空度反饋參數(shù)為輸入?yún)��?shù)，用以表征蒸發(fā)罐的當(dāng)前狀態(tài);以真空度調(diào)節(jié)閥為控制執(zhí)行器，根據(jù)系統(tǒng)的運行要求選擇控制所需真空度。因為真空泵真空的速度遠(yuǎn)慢于較于空氣進入蒸發(fā)罐的速度，所以PID參數(shù)在不同過程不同誤差值的時候采用不同參數(shù)。保證蒸發(fā)罐可以獲得相對恒定的真空度，整個系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

　　本發(fā)明裝置采用動態(tài)平衡控制技術(shù)，系統(tǒng)運行平穩(wěn)必須控制蒸發(fā)量和進料量的平衡，使得蒸發(fā)罐內(nèi)的液位保持相對恒定。這個過程中還需要考慮進料不能一次投放太多，導(dǎo)致蒸發(fā)罐內(nèi)溫度下降至沸點以下。通過測量蒸汽壓縮機的進氣溫度和目標(biāo)供氣溫度計算出需要蒸汽壓縮機的頻率值。該過程中維持蒸發(fā)循環(huán)中的能量平衡，保證蒸發(fā)效果的前提下消耗最少的電能�？刂七^程中蒸發(fā)器內(nèi)物料、能量處于相對平衡的狀態(tài)，實現(xiàn)處理過程的穩(wěn)定性。

　　本發(fā)明蒸汽壓縮機低功耗狀態(tài)自動復(fù)位技術(shù)。通過檢測供氣管路的負(fù)壓檢測裝置，來判斷系統(tǒng)是否處于低功耗狀態(tài)(壓縮機實際在喘振)，如果處于低功耗狀態(tài)，表示因為蒸發(fā)器內(nèi)蒸汽不足系統(tǒng)無法進行正常處理。通過控制真空度調(diào)節(jié)閥，將真空度提高10%(該值可調(diào))。過段時間后判斷，如果依然沒有恢復(fù)正常壓縮狀態(tài)，則向蒸發(fā)器內(nèi)通蒸汽加熱液體，使得系統(tǒng)恢復(fù)正常壓縮狀態(tài)。蒸汽經(jīng)過壓縮機后會按圖示方向運動，此時擋片會向左側(cè)運動。如果壓縮機因為沒有足夠蒸汽產(chǎn)生喘振，氣流會向反方向運動，擋片在氣流作用下靠近接近開關(guān)。該裝置向系統(tǒng)發(fā)出信號，顯示系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點及技術(shù)效果如下：

　　(1)本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可操作性強，可以有效地實現(xiàn)污水處理;

　　(2)本發(fā)明裝置可以根據(jù)蒸發(fā)量來自動調(diào)節(jié)電機頻率和進料量，做到了真正的無人職守的控制狀態(tài)，實現(xiàn)了自動控制。

　　(3)本發(fā)明裝置可以通過動態(tài)平衡、頻率自動調(diào)節(jié)等技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

　　(4)本發(fā)明采用壓縮機安全控制技術(shù)、實現(xiàn)了對裝置系統(tǒng)安全、穩(wěn)定控制。