Способ управления параллельно работающими адсорбционными аппаратами Советский патент 1993 года по МПК B01D53/02 G05D27/00 

(Л

С

Использование: может быть использовано при автоматизации установок промышленной и санитарной очистки технологических и вентиляционных выбросов, преимущественно адсорбционными методэми. Сущность изобретения: непрерывно измеряют общий расход очищаемой паровоздушной смеси, сравнивают его величины с величиной среднего допустимого общего расхода, определяют разность между этими значениями расходов и изменяют число работающих адсорбционных аппаратов в зависимости от знака и величины полученной разности расходов. Причем при уменьшении расхода очищаемой смеси последовательно отключают и выводят в резерв аппараты с наименее насыщенным слоем адсорбента, а при увеличении - последовательно выводят из резерва и включают в работу аппараты с наиболее насыщенным слоем адсорбента. 2 ил,

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности воздушного бассейна, может быть использовано при автоматизации установок промышленной и санитарной очистки технологических и вентиляционных выбросов, преимущественно адсорбционными методами.

Известен способ управления параллельно работающими аппаратами, в соответствии с которым за счет измерения температурного фронта сорбции в каждом из адсорберов, определении скорости его перемещения, вычисления среднего значения этого параметра для всей группы адсорберов и последующей коррекции расхода паровоздушной смеси (ПВС), поступающей в каждый аппарат, по отклонению скорости перемещения температурного фронта сорбции соответствующего эдсорберя от ее усредненного значения, действительно обеспечивается оптимальное распределение очищаемой ПВС по адсорбционным аппаратам, что, в конечном итоге, дает воз- . можность существенно повысить экономическую эффективность адсорбционной системы очистки в целом.

Однако известному способу присущи и недостатки, основной из которых связан с тем, что эффективное практическое применение этого способа возможно лишь в случае достаточно стабильного общего расхода ПВС (нагрузки), поступающей в систему очистки, либо при ее отклонении от номинальной не более, чем на величину равную предельной нагрузке одного аппарата, т.е. в режимах/фи которых скорость П В С в адсорберах близка к скорости принятой при проектировании установки. Например, при работе 10.параллельно включенных аппаратов величина предельной нагрузки одного адсорбера будет равна 10% от общего расхода ПВС (при работе 5 аппаратов - 20% и т.д.). В то же время анализ режимов установок адсорбционной очистки в реальXI

Ю О Ю 00

ю

ных производственных условиях показывает, что практически постоянно имеют место резкие колебания нагрузки (до 50-70%) в течение одной смены. Частота и амплитуда этих колебаний определяется режимом ра- боты воздуходувок, подающих ПВС на очистку, и зависит от режима работы основного оборудования, являющегося источником вредных выбросов в атмосферу.

Отмеченное обстоятельство свидетель- ствует о том. что прй строго фиксированном количестве параллельно работающих адсорберов и переменном количестве очищаемой ПВС аппаратуры эксплуатируются, как правило, в условиях большой недогрузки, что приводит к увеличению текущих затрат, в частности, к большому перерасходу пара при работе адсорберов в режиме десорбции. Известный способ управления этой задачи решить не может, а поскольку она исключительна, актуальна, появляется необходимость в разработке дополнительного контура управления, задача которого должна состоять в обеспечении в каждый момент времени оптимального (или близкого к не- му) количества параллельно оключенных аппаратов.

Цель изобретения заключается D повышении экономической эффективности очистки в условиях переменного количества очищаемой ПВС.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что дополнительно измеряют величину общего расхода ПВС, поступающей на очистку, сравнивают ее с величиной среднего допустимого расхода, определяют разность между этими значениями расходов и в зависимости от знака полученной разности и пропорционально ее величине изменяют количество работаю- щих адсорберов, причем, при уменьшении расхода ПВС последовательно отключают и выводят в резерв аппараты с наименее насыщенным слоем адсорбента, а при увеличении расхода - последовательно вводят из резерва и включают в работу аппараты с наиболее насыщенным слоем адсорбента.

Таким образом, оптимальное число работающих адсорберов определяется количеством ПВС, поступающей на очистку. График этой зависимости приведен на ф иг.1. При этом для рациональной эксплуатации адсорберов небезразлично, какой из работающих аппаратов подлежит первоочередному выводу в резерв и какой включе- нию в работу из числа находящихся в резерве. Вывод в резерв аппарата с наименее насыщенным слоем адсорбента (в первом приближении - проработавшего наименьшее время или обработавшего наименьшее количество ПВС) объясняется тем, что адсорбер, близкий к насыщению, не имеет смысла держать в резерве, его целесообразно донасытить и вывести на десорбцию. С учетом этого из резерва целесообразно в первую очередь включать в работу тот аппарат, который последним был выведен в резерв, т.е. адсорбер с наиболее (из резервных) насыщенным слоем адсорбента, Из этих соображений адсорбер, поставленный в резерв после десорбции следует включать в работу последним из аппаратов, находящихся в резерве.

Сказанное свидетельствует, что любой из параллельно работающих адсорбционных аппаратов в принципе может находиться в одном из пяти технологических состояний: адсорбция, очередь на десорбцию (если она имеется), десорбция, резерв после адсорбции, резерв после десорбции.

Блок-схема устройства, поясняющая работу предлагаемого способа управления, приведена на фиг.2. Она состоит из расходомеров 1, 2, 3, измеряющих количество ПВС, поступающей в каждый отдельный адсорбер; регуляторов расхода 4, 5, 6; исполнительных механизмов 7, 8, 9; измерителей температуры 10,11,12; функциональных устройств 13, 14, 15, определяющих скорость движения фронта сорбции в аппаратах; вычислительного блока 16, рассчитывающего среднюю скорость движения фронта сорбции; расходомера 17, измеряющего общее количество ПВС, поступающей на очистку; блока 18, формирующего управляющие воздействия; блока 19, выполняющего выбор минимального сигнала; блока 20, управляющего переключением адсорберов и запоминающего устройства 21.

Сущность работы способа -управления заключается в следующем.

Сигналы с датчиков расхода 1,2 3, в соответствии с известным способом управления группой параллельно работающих адсорберов, поступают на соответствующие регуляторы 4, 5, б, воздействующие на исполнительные механизмы 7, 8, 9. Поскольку скорость отработки слоя адсорбента в аппаратах различна, для оптимального распределения ПВС по адсорберам с помощью сигналов от датчиков температуры 10,11,12 в функциональных устройствах 13, 14, 15 определяется скорость движения температурного фронта сорбции а каждом из аппаратов. Выходные сигналы этих устройств поступают в вычислительный блок 16, где рассчитывается как средняя скорость движения температурного фронта сорбции для всей группы параллельно работающих адсорберов, так и отклонения от этого усреднемного значения скоростей движения теплового фронта в отдельных аппаратах. Выходные сигналы блока 16, пропорциональные величинам этих отклонений корректируют задания регуляторов расходов 4, 5, 6.

Одновременно с работой этого известного контура управления, сигнал пропорциональный величине общего количества очищаемой ПВС от расходомера 17 непрерывно подается в блок формирования уп- равляющего воздействия 18, где в соответствии с графиком приведенным на фиг.1 вначале определяется интервал по расходу ПВС, соответствующий одному работающему адсорберу:

AX Xi-Xi-i(1) и величина усредненной номинальной нагрузки на систему:

А (Х2 + Хз)/2(2) Затем, эта величина А сравнивается с величиной текущего расхода ПВС Хг и на основе полученной разности и интервала расхода А X формируется условие переключения адсорбера:

1Хг -А|(Д Х/2)(3) Если условие (3) выполняется и при этом величина (Хг - А) имеет отрицательный знак (что указывает на снижение общего расхода ПВС), на вход блока управления переключением аппаратов 20 поступает сигнал о необходимости отключения одного адсорбера с наименее насыщенным слоем адсорбента. После этого величина А автоматически изменяется на величину А X и принимает новое значение: А А-АХ (А) Если же условие (3) также выполняется, но величина (Хг - А) имеет положительный знак (т.е. если расход ПВС увеличивается) на вход блока 20 поступает сигнал о необхо- димости вывода из резерва и включении в работу одного адсорбера с наиболее насыщенным слоем адсорбента. После этого величина А также автоматически изменяется на величину ДХ и принимает новое значе- ние

А А+ АХ(5) Если при дальнейшем контроле текущего значения расхода Хг вновь будет выполняться условие (3), то в зависимости от знака величины (Хг - А) будет осуществляться либо включение, либо отключение еще одного адсорбера с наиболее (или наименее) насыщенным слоем адсорбента. По

иск конкретного аппарата подлежащего вводу в работу из резерва или выводу в резерв осуществляется в блоке 19 на основе сигналов поступающих в него от измерителей температуры 10, 11, 12 через функцио5

10 15

20

25 30 35 40 45

50

5

нальные блоки 13, 14, 15. В этом блоке сигналы пропорциональные текущему уровню фронта сорбции сравниваются между собой и определяется тот вход (код адсорбера), который имеет сигнал, соответствующий минимальному (максимальному) уровню фронта сорбции. Соответствующий код присваивается выходу данного блока, являющегося входом блока 20.

При подаче в этот блок сигнала о избытке числа работающих аппаратов с его выхода поступает сигнал на отключение и вывод в резерв одного из адсорберов. Отключение производится с помощью регуляторов 4, 5, 6 и их исполнительных механизмов 7, 8, 9. При подаче сигнала о недостатке числа работающих аппаратов сигнал на пывод из резерва и включение в работу одного из аппаратов проходит в той же последовательности через те же элементы управления, что и в предыдущем случае. Наряду с закрытием или открытием регулирующих клапанов этот же сигнал поступает и на функциональные блоки 13, 14, 15 для блокирования или разблокирования их выходов. Информация о переключении конкретного аппарата поступает также в запоминающее устройство 21, которое работает по принципу первым вошел, последним выйдешь. Это дает возможность записывать в него и пересылать обратно в блок 20 информацию о кодах адсорберов в последовательности возрастания уровня фронта сорбции.

Использование предлагаемого способа управления позволяет на 5% снизить расход пара на десорбцию и на 3% уменьшить затраты на адсорбент за счет снижения времени работы аппаратов в режиме десорбции и более экономного использования адсорбента. Экономический эффект для установки очистки вентиляционных выбросов производительностью 2880 тыс.м3/сутки составляет 35924,4 руб.

Формула изобретения

Способ управления параллельно работающими адсорбционными аппаратами путем регулирования расхода паровоздушной смеси в каждый из них, измерения температурного фронта сорбции в каждом из адсорберов, определения скорости его перемещения, вычисления среднего значения указанного параметра для всей группы аппаратов и коррекции расхода паровоздушной смеси, поступающей в каждый из них, по отклонению скорости перемещения температурного фронта сорбции соответствующего адсорбера от ее усредненного значения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения экономической эффективности в условиях переменного количества паровоздушной смеси дополнительно измеряют общий расход паровоздушной смеси, поступающей на очистку, сравнивают его со сред- ним допустимым общим расходом, определяют разность между этими значениями расходов и в зависимости от знака полученной ра зности и пропорционально ее величине изменяют количество работающих адсорберов, при этом при уменьшении общего расхода паровоздушной смеси последовательно отключают и выводят в резерв аппараты с наименее насыщенным слоем адсорбента, при увеличении общего расхода последовательно выводят из резерва и включают в работу аппараты с наиболее насыщенным слоем адсорбента.