用于超临界水处理高粘度物料的计量输送系统及控制方法

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2024-01-10 16:50:47

权利要求书： 1.一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，其特征在于，包括依次连接的物料储罐(1)、进料输送机(2)、一级计量输料单元、二级计量输料单元和出料输送机(11)；

所述的一级计量输料单元包括依次连接的一级缓冲仓(3)和一级输送机(4)；

所述的二级计量输料单元包括并行的多条输送线路，每个输送线路包括依次连接的二级缓冲仓和二级输送机；多个二级缓冲仓进口分别与一级输送机(4)出口相接，多个二级输送机出口分别与出料输送机(11)进口相连；所有二级输送机的额定输送量之和等于超临界水氧化处理需求的输送量。

2.根据权利要求1所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，其特征在于，一级缓冲仓(3)和二级缓冲仓进口分别设置有进料阀门。

3.根据权利要求2所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，其特征在于，一级缓冲仓(3)和二级缓冲仓上分别设置有料位控制仪表；进料阀门的开度分别与对应的料位控制仪表联锁，用于控制对应的一级缓冲仓(3)或二级缓冲仓的料位在设定范围。

4.根据权利要求1所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，其特征在于，二级缓冲仓出口分别设置有出料阀门。

5.根据权利要求4所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，其特征在于，二级输送机上分别设置有输送流量控制仪表，出料阀门的开度分别与对应的输送流量控制仪表联锁，用于控制对应的二级输送机的输送量在设定范围。

6.一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送控制方法，其特征在于，基于权利要求1?5任意一项所述的系统，包括如下步骤，步骤1，关闭二级计量输料单元的进料，开启一级计量输料单元的进料，设定一级缓冲仓(3)的料位；

步骤2，启动进料输送机(2)，将物料储罐(1)中的物料输送至一级缓冲仓(3)，当一级缓冲仓(3)料位达到设定料位后，开启二级计量输料单元的进料，打开多条输送线路中分别对应的二级缓冲仓，设定二级缓冲仓的料位；

步骤3，启动一级输送机(4)，将一级缓冲仓(3)中的物料输送至多个二级缓冲仓，当多个二级缓冲仓料位分别达到设定料位后，分别设定多个二级输送机的输送量，启动多个二级输送机分别按照设定输送量输送；

步骤4，经多个二级输送机输送的物料汇入出料输送机(11)后输出，系统进入正常运行状态，实现高粘度物料的连续计量输送。

7.根据权利要求6所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送控制方法，其特征在于，一级计量输料单元和二级计量输料单元的开启和关闭，通过分别设置在一级缓冲仓(3)和二级缓冲仓进口的进料阀门控制；各缓冲仓对应的料位，分别由与进料阀门开度连锁的料位控制仪表设定控制。

8.根据权利要求6所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送控制方法，其特征在于，二级输送机的输送量分别由与出料阀门开度连锁的输送流量控制仪表设定控制。

9.根据权利要求6所述的一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送控制方法，其特征在于，所述的高粘度物料为粘度在10000cp以上的物料。

说明书：用于超临界水处理高粘度物料的计量输送系统及控制方法技术领域[0001] 本发明属于高粘度物料计量输送领域，特别涉及一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统及控制方法。

背景技术[0002] 随着我国经济水平的高速发展和人口数量的大幅增长，产生了很多高粘度物料，如污泥、泥沙、有机物等各类浆体。以城镇污泥和工业污泥为例，据统计，每年全国仅上述两

种污泥总产量已超7000万吨（含水率80％），其特点是含水率低、粘度大，且污泥中含有相当

比例的盐、重金属、难降解的有毒有机污染物、细菌及寄生虫卵等病原生物体，具有恶臭气

味，会造成污泥堆放处的空气、水、土壤的严重污染。而浓缩、脱水、填埋、堆肥等常规污泥处

理方法只能对污泥进行初步处理，不能做到彻底的无害化。另外，虽然污泥焚烧法能够将污

泥处理得较为彻底，但在焚烧过程中会产生二噁英、SOX、NOX以及飞灰等有害物质。随着我国

对环保问题的越发重视，对污泥的无害化处理和资源化利用已经迫在眉睫。

[0003] 国内外研究及部分工业实践已经证明，利用超临界水（指温度和压力分别高于374.15℃、22.12MPa的特殊状态水）的独特性质，完全溶解在超临界水中的污泥有机质与氧

化剂发生快速、彻底的均相反应，有机物中的碳元素转化成二氧化碳，氮元素绝大多数转化

成氮气，而氯、硫、磷等元素则转化成相应的无机盐，实现污泥的彻底无害化处理及资源化

利用。

[0004] 然而，工业级的超临界水氧化处理系统是一种连续运行的高温高压系统，而进料的计量精确性和连续性与超临界水氧化处理效果息息相关，因此，一个连续的精确计量输

送系统是必不可少的。但是，由于所处理物料具有高粘度，一般能达10000cp?15000cp及以

上，通过常规的输送方法，如泵送，很难实现顺利输送，因此一般采用高粘度物料输送机进

行输送。但是，物料的高粘度特性也会使得物料粘附在物料储罐、输送机等储存、输送设备

上，导致计量极其不准，且粘附时间过久还会造成物料干化，导致输送卡壳，很难实现精确

定量、长期连续输送。上述问题直接导致了利用超临界水氧化技术处理高粘度物料具有很

大的局限性，极大的制约了超临界水氧化技术的进一步推广。因此，如何建立一种用于超临

界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统及控制方法至关重要。

发明内容[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统及控制方法，结构巧妙，设计合理，计量精确，能够长期连续输送。

[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：[0007] 一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，包括依次连接的物料储罐、进料输送机、一级计量输料单元、二级计量输料单元和出料输送机；

[0008] 所述的一级计量输料单元包括依次连接的一级缓冲仓和一级输送机；[0009] 所述的二级计量输料单元包括并行的多条输送线路，每个输送线路包括依次连接的二级缓冲仓和二级输送机；多个二级缓冲仓进口分别与一级输送机出口相接，多个二级

输送机出口分别与出料输送机进口相连；所有二级输送机的额定输送量之和等于超临界水

氧化处理需求的输送量。

[0010] 优选的，一级缓冲仓和二级缓冲仓进口分别设置有进料阀门。[0011] 进一步，一级缓冲仓和二级缓冲仓上分别设置有料位控制仪表；进料阀门的开度分别与对应的料位控制仪表联锁，用于控制对应的一级缓冲仓或二级缓冲仓的料位在设定

范围。

[0012] 优选的，二级缓冲仓出口分别设置有出料阀门。[0013] 进一步，二级输送机上分别设置有输送流量控制仪表，出料阀门的开度分别与对应的输送流量控制仪表联锁，用于控制对应的二级输送机的输送量在设定范围。

[0014] 一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送控制方法，基于上述任意系统，包括如下步骤，

[0015] 步骤1，关闭二级计量输料单元的进料，开启一级计量输料单元的进料，设定一级缓冲仓的料位；

[0016] 步骤2，启动进料输送机，将物料储罐中的物料输送至一级缓冲仓，当一级缓冲仓料位达到设定料位后，开启二级计量输料单元的进料，打开多条输送线路中分别对应的二

级缓冲仓，设定二级缓冲仓的料位；

[0017] 步骤3，启动一级输送机，将一级缓冲仓中的物料输送至多个二级缓冲仓，当多个二级缓冲仓料位分别达到设定料位后，分别设定多个二级输送机的输送量，启动多个二级

输送机分别按照设定输送量输送；

[0018] 步骤4，经多个二级输送机输送的物料汇入出料输送机后输出，系统进入正常运行状态，实现高粘度物料的连续计量输送。

[0019] 优选的，一级计量输料单元和二级计量输料单元的开启和关闭，通过分别设置在一级缓冲仓和二级缓冲仓进口的进料阀门控制；各缓冲仓对应的料位，分别由与进料阀门

开度连锁的料位控制仪表设定控制。

[0020] 优选的，二级输送机的输送量分别由与出料阀门开度连锁的输送流量控制仪表设定控制。

[0021] 优选的，所述的高粘度物料为粘度在10000?15000cp及以上的物料。[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：[0023] 本发明通过多个二级缓冲仓和二级输送机的设置，使得每个二级缓冲仓和对应的二级输送机的输送量大幅度减少，但是总输送量不变，因此粘附在二级缓冲仓和二级输送

机上的物料量可以均匀分到精度更高的每条输送机上，大幅度减少了每个二级缓冲仓和对

应的二级输送机上的物料粘附量，即使在长期运行过程中出现了物料干化，但由于其量极

少，因此也很难造成输送卡壳，实现了长期的连续输送，极大的提高了超临界水氧化处理系

统对于高粘度物料的适应性。

[0024] 进一步的，通过控制各缓冲仓前各独立阀门的开度来控制各级缓冲仓的进料量在设定范围，使得在长期、连续输送过程中各一级缓冲仓和二级缓冲仓的料位总是维持在设

定范围，有效的解决了由于各输送机的输送量不同导致的各缓冲仓进出料不匹配的问题。

[0025] 进一步的，通过控制各二级缓冲仓后各独立阀门的开度来控制各级缓冲仓的出料量在设定范围，有效的防止了由于物料在设备上的粘附导致计量不准、超临界水氧化处理

系统运行不稳定的问题。

附图说明[0026] 图1是本技术发明的工艺方法示意图。[0027] 图中，1?物料储罐、2?进料输送机、3?一级缓冲仓、4?一级输送机、5?一号二级缓冲仓、6?二号二级缓冲仓、7?三号二级缓冲仓、8?一号二级输送机、9?二号二级输送机、10?三

号二级输送机、11?出料输送机、12?后续处理系统；001?一号二级缓冲仓5的进料阀门、

002?二号二级缓冲仓6的进料阀门、003?三号二级缓冲仓7的进料阀门、004?一号二级缓

冲仓5的出料阀门、005?二号二级缓冲仓6的出料阀门、006?三号二级缓冲仓7的出料阀

门、007?一级缓冲仓3的进料阀门。

具体实施方式[0028] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

[0029] 本发明通过设置的多个二级缓冲仓和二级输送机的设置，在总输送量不变的情况下，使得每条输送机上的输送量计量误差均匀分到每条精度更高的输送机的输送量上，大

幅度减少了计量误差，提高了系统的计量精度，极大的提高了超临界水氧化处理系统对于

高粘度物料的适应性。

[0030] 如图1所示，本发明涉及一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统，以一个一级缓冲仓串联三个并联的二级缓冲仓为例进行说明；包括物料储罐1、进料

输送机2、一级缓冲仓3、一级输送机4、一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓冲

仓7、一号二级输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10和出料输送机11；以及一号二

级缓冲仓5的进料阀门001、二号二级缓冲仓6的进料阀门002、三号二级缓冲仓7的进料阀

门003、一号二级缓冲仓5的出料阀门004、二号二级缓冲仓6的出料阀门005、三号二级缓

冲仓7的出料阀门006、一级缓冲仓3进料阀门007；出料输送机11的输出端连接后续处理

系统12。

[0031] 物料储罐1出口与进料输送机2进口相连，进料输送机2出口通过进料阀门007与一级缓冲仓3进口相连，一级缓冲仓3出口与一级输送机4进口相连，一级输送机4出口分别

通过进料阀门001、002、003与一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓冲仓7进

口相连，一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、二级缓冲仓7出口分别通过出料阀门004、

005、006与一号二级输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10进口相连，一号二级

输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10出口分别与出料输送机11进口相连，出料输

送机11出口与后续处理系统12相连。

[0032] 001、002、003开度分别与一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓冲仓7的料位控制仪表LIC001、LIC002、LIC003联锁，控制一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓

6、三号二级缓冲仓7的料位分别在设定范围；004、005、006分别与一号二级输送机8、二

号二级输送机9、三号二级输送机10输送流量控制仪表FIC004、FIC005、FIC006联锁，控制一

号二级输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10的输送量分别在设定范围；007开度

与一级缓冲仓3的料位控制仪表LIC007联锁，控制一级缓冲仓3的料位在设定范围。

[0033] 本发明中通过设置的多级的二级缓冲和对应的二级输送机，在输送总量不变的情况下，使得每个二级系统中的输送量减少，从而能够采用额定输送量更小、精度更高的输送

设备，在需要的同一输送量下，降低了系统整体的误差，提高了输送精度。也就是所有二级

输送机的额定输送量之和等于超临界水氧化处理需求的输送量，代替了原来一台满足总额

定输送量的输送机进行作业，则单台二级输送机的额定输送量必然小于原输送机，并且精

度也高于原输送机。例如，原输送机的额定输送量为100t/d，精度为90%，则损耗在10t/d左

右；本发明中的三个二级输送机的额定输送量分别为30t/d、40t/d和30t/d，精度分别为

94%、92%和94%，则损耗在6.8t/d；系统整体的输送精度大幅提升。

[0034] 本发明涉及一种用于超临界水氧化处理高粘度物料的连续计量输送系统控制方法，当本计量输送系统需要启动前，首先关闭一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二

级缓冲仓7的各自进料阀门001、002、003，然后打开一级缓冲仓3进料阀门007，然后设

定一级缓冲仓3的料位LIC7为所设定的范围，并投入料位控制仪表LIC007与一级缓冲仓3进

料阀门007开度的联锁，控制料位LIC7在设定范围。

[0035] 然后启动进料输送机2，将物料储罐中的物料输送至一级缓冲仓3。当一级缓冲仓3料位达到设定料位后，首先打开一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓冲仓7的

各自进料阀门001、002、003，然后设定一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓

冲仓7的料位LIC1、LIC2、LIC3为所需要的范围，并投入料位控制仪表LIC001、LIC002、

LIC003分别与一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓冲仓7的各自进料阀门

001、002、003开度的联锁，控制料位LIC1、LIC2、LIC3分别在设定范围。

[0036] 然后启动一级输送机4，当一号二级缓冲仓5、二号二级缓冲仓6、三号二级缓冲仓7料位分别达到设定料位后，首先打开一号二级缓冲仓5的出料阀门004、二号二级缓冲仓6

的出料阀门005、三号二级缓冲仓7的出料阀门006，然后设定一号二级输送机8、二号二级

输送机9、三号二级输送机10输送流量控制仪表FIC004、FIC005、FIC006为所需要的范围，然

后启动一号二级输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10，并投入输送流量控制仪表

FIC004、FIC005、FIC006分别与出料阀004、005、006的开度联锁，控制对应的流量FIC4、

FIC5、FIC6在设定范围，控制一号二级输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10的输

送量分别在设定范围。

[0037] 经一号二级输送机8、二号二级输送机9、三号二级输送机10输送的物料汇入出料输送机11，然后进入后续处理系统12。自此，系统进入正常运行状态，实现高粘度物料的精

确计量且连续输送。如有料位和输送量的改变，无需停机即可通过在线设置实现。

[0038] 其中，一级缓冲仓和二级缓冲仓包括但不限于当前图1所示数量，只要具有缓冲、储存作用的设备、系统均属于本专利权利要求范围。一级缓冲仓能够如上述实例中所述的

二级缓冲仓一样呈多个并联后，再与多个并联的二级缓冲仓串联，使得一级计量输料单元

能够如二级计量输料单元一样提高输送精度。

[0039] 计量输送系统包括但不限于流量控制系统、称重系统，只要起到计量作用的设备、系统均属于本专利权利要求范围。

[0040] 后续处理系统，包括但不限于超临界水氧化处理系统的初级处理和/或深度处理，如氧化、焚烧、堆肥、填埋、浓缩、脱水、消化等操作。

[0041] 高粘度物料，包括但不限于油砂、油泥、污泥、有机质等各类浆体，粘度一般在10000?15000cp及以上。

[0042] 阀门的类型包括但不限于截止阀、闸阀、球阀等。[0043] 本技术发明涉及的计量输送系统和控制方法，可根据当地具体情况进行合理、灵活的选择和配置，大幅度扩展了本技术发明的适用范围，保证了较高的可行性和良好的经

济性，极大的提高了超临界水氧化处理系统对于高粘度物料的适应性，有力地促进了污泥、

油泥、泥砂等高粘度物料在超临界水氧化处理技术领域的推广和应用。

[0044] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均在本发明权利要求书的

保护范围之内。