一种核用蒸汽重整控制系统
阅读说明：本技术 一种核用蒸汽重整控制系统 (Nuclear steam reforming control system ) 是由 吴洪君 章航洲 张少伟 李文钰 赵聆兵 林力 谢庆勇 胥箫 蒋礼军 何子昂 杨静 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种核用蒸汽重整控制系统,包括动力分配柜和DCS控制柜；DCS控制柜分别与安全设备控制柜和安全设备及仪表信号连接；DCS控制柜通过RJ45接口与PC端信号连接；DCS控制柜、PC端、安全设备控制柜和安全设备及仪表均与不间断电源供电柜电连接；动力分配柜输入端与市电连接,其输出端分别与市电供电柜、不间断电源供电柜和UPS电源连接；UPS电源与电池组电连接；市电供电柜与非安全设备电连接；DCS控制柜内置两块CPU；与动力分配柜连接的市电至少包括两个不同的变电所进行供电；DCS控制柜分别与进料系统、蒸汽供应系统、蒸汽重整系统、全氧化系统和尾气处理系统中的设备和仪器电连接。(The invention discloses a nuclear steam reforming control system, which comprises a power distribution cabinet and a DCS (distributed control system) control cabinet; the DCS control cabinet is respectively in signal connection with the safety equipment control cabinet, the safety equipment and the instrument; the DCS control cabinet is in signal connection with the PC end through an RJ45 interface; the DCS control cabinet, the PC terminal, the safety equipment control cabinet, the safety equipment and the instrument are all electrically connected with the uninterruptible power supply cabinet; the input end of the power distribution cabinet is connected with the mains supply, and the output end of the power distribution cabinet is respectively connected with the mains supply cabinet, the uninterruptible power supply cabinet and the UPS; the UPS power supply is electrically connected with the battery pack; the commercial power supply cabinet is electrically connected with the non-safety equipment; two CPUs are arranged in the DCS control cabinet; the commercial power connected with the power distribution cabinet at least comprises two different substations for supplying power; the DCS control cabinet is respectively and electrically connected with equipment and instruments in the feeding system, the steam supply system, the steam reforming system, the total oxidation system and the tail gas treatment system.)
技术领域
本发明属于蒸汽重整的技术领域，具体涉及一种核用蒸汽重整控制系统。
背景技术
目前国内核电厂对放射性有机废物，特别是废水、废树脂、污泥处理流程，大多采用将废物从储存厂房通过管道输送到处置厂，再通过泵送进入水泥固化厂房的过程。在整个过程中，管道输送会存在后期维护困难，有机废物进入处置厂进行水泥固化厂，该方法对放射性物质处置是属于增容手段，间接地增大废物储存负荷。
而蒸汽重整技术是目前在核后处理中对中、低放射性废树脂处理减容的先进技术，通过将放射性有机废物通过高温分解成无机物及低分子有机化合物等(以下简称烟气)，通过特殊工艺将其放射性重金属包容在无机物中，最终将无机物收集、有机化合物通过净化将其排放。
核电厂对废固、废液以及废气的排放要求很高，特别是对被辐照后的废固、液、气，这类废物都将进入特殊的处理中心进行处置再排放，在蒸汽重整技术中同样也面临着废气的排放，在蒸汽重整技术中通过一系列的处理工艺将有机废树脂分解成无机物以及有机化合物，无机物由于废树脂特性已决定了产量，而废气由处理过程中的有机化合物、二次燃烧废气、助燃空气、换热用空气等组成，故而废气量较大，废气量越大所处理废气所产生的废物也大。
虽然蒸汽重整技术能够有效地解决放射性废树脂的分解问题，但如何实现对整个蒸汽重整技术的高效稳定的控制仍然是一个难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种核用蒸汽重整控制系统，以解决或改善上述的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种核用蒸汽重整控制系统，其包括动力分配柜和DCS控制柜；DCS控制柜分别与安全设备控制柜和安全设备及仪表信号连接；DCS控制柜通过RJ45接口与PC端信号连接；DCS控制柜、PC端、安全设备控制柜和安全设备及仪表均与不间断电源供电柜电连接；动力分配柜输入端与市电连接，其输出端分别与市电供电柜、不间断电源供电柜和UPS电源连接；UPS电源与电池组电连接；市电供电柜与非安全设备电连接。
优选地，DCS控制柜内置两块CPU。
优选地，与动力分配柜连接的市电至少包括两个不同的变电所进行供电。
优选地，DCS控制柜分别与进料系统、蒸汽供应系统、蒸汽重整系统、全氧化系统和尾气处理系统中的设备和仪器电连接。
优选地，进料系统和蒸汽供应系统均与蒸汽重整系统连接；所述蒸汽重整系统依次与全氧化系统和尾气处理系统连接。
优选地，进料系统包括加料机和与加料机连接的定量给料机；蒸汽供应系统包括蒸汽发生器和与蒸汽发生器连通的蒸汽过热器；蒸汽重整系统包括分别与定量给料机和蒸汽过热器连通的流化床；流化床依次与旋风分离器和高温过滤器连接；旋风分离器和高温器均与废固收集器连接；全氧化系统包括与高温过滤器连接的全氧化炉；尾气处理系统包括与全氧化炉连通的喷淋塔；喷淋塔依次与气液分离器、真空泵和烟囱连通。
优选地，全氧化炉内安装有燃烧器和点火装置。
优选地，DCS控制柜分别与安全设备及仪表电连接，安全设备及仪表包括加料机、定量给料机、流化床、旋风分离器、高温过滤器、全氧化炉、喷淋塔、真空泵、蒸汽发生器、蒸汽过热器、电磁流量计、压力传感器、压差传感器、流量控制器、电动截止阀、电动开度阀、雷达液位计、热电偶、热电阻、温度传感器、风机、手动球阀、安全阀、给料系统和管道。
本发明提供的核用蒸汽重整控制系统，具有以下有益效果：
本发明的电气设备和仪表设计时均考虑到核用的安全性，关键供电、控制采用冗余设计，其中DCS采用CPU冗余方式，一旦一台CPU停止运行或出现故障，5ms内备份CPU启动无缝衔接；关键设备以及DCS的供电均采用双电源结构，一旦失去市电备份UPS电源开始供电，且在上级供电时使用双“市电”供应，且每组电源来自不同的变电所，若故障来源为一级供电单位，UPS电源容量足够系统做出应急处理关闭或打开关键阀门，避免核泄漏发生。
通过DCS控制柜和安全设备控制柜分别与各个系统内的设备和仪表信号连接，实现对各个设备的实时检测和控制，并将检测的各个设备和仪表的作业情况实时传送至PC端，便于PC端实现对各个设备和仪表的及时控制。
附图说明
图1为核用蒸汽重整控制系统的原理框图。
图2为蒸汽重整系统的原理框图。
图3为蒸汽重整系统结构框图。
其中，1、加料机；2、定量给料机；3、流化床；4、旋风分离器；5、高温过滤器；6、废固收集器；7、全氧化炉；8、喷淋塔；9、气液分离器；10、真空泵；11、烟囱；12、定量泵；13、蒸汽发生器；14、蒸汽过热器。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的核用蒸汽重整控制系统，包括包括动力分配柜和DCS控制柜。
DCS控制柜分别与安全设备控制柜和安全设备及仪表信号连接，DCS控制柜通过RJ45接口与PC端信号连接，PC端实现对DCS控制柜和安全设备控制柜的控制，进而实现对各个安全设备及仪表的控制。
DCS控制柜、PC端、安全设备控制柜和安全设备及仪表均与不间断电源供电柜电连接，动力分配柜输入端与市电连接，其输出端分别与市电供电柜、不间断电源供电柜和UPS电源连接；UPS电源与电池组电连接；市电供电柜与非安全设备电连接。用于为控制系统提供足够的电源动力，即使在电源故障时也能实现对相应设备的控制，避免核泄漏等事故。
以下将对控制系统和蒸汽重整进行详细描述
参考图2，蒸汽重整的完整系统包括：进料系统、蒸汽供应系统、蒸汽重整系统、全氧化系统和尾气处理系统。
进料系统和蒸汽供应系统均与蒸汽重整系统连接；所述蒸汽重整系统依次与全氧化系统和尾气处理系统连接。
参考图3，进料系统包括加料机1和与加料机1连接的定量给料机2，用于接收待处理的固体物料(如树脂、添加剂、碳、催化剂等)，并以一定速率定量向蒸汽重整流化床3进料。
进料系统和电气控制系统由PLC、HMI、伺服控制器、伺服电机、称重装置组成。通过DCS控制柜控制进料的流程。
蒸汽供应系统包括蒸汽发生器13和与蒸汽发生器13连通的蒸汽过热器14，蒸汽发生器13与定量泵12连接，用于为流化床3提供高温蒸汽；蒸汽发生器13和与蒸汽发生器13均受控于DCS控制柜。
蒸汽重整系统包括分别与定量给料机2和蒸汽过热器14连通的流化床3；流化床3依次与旋风分离器4和高温过滤器5连接；旋风分离器4和高温器均与废固收集器6连接。
蒸汽重整系统用于将进料来的待处理物料进行热解和重整，并对热解后含残渣的气体混合物进行气固分离，对分离出的小体积重整残渣进行收集。蒸汽重整系统中的各个电气设备和仪表均受控于DCS控制柜和安全设备控制柜。
全氧化系统包括与高温过滤器5连接的全氧化炉7，用于将流化床3蒸汽重整产生的混合气中的可燃气体在全氧化炉7内进行燃烧，将可燃气体成分(一氧化碳、氢气等)完全氧化，保证全氧化炉7出口尾气中可燃气体含量在0.01％以下。
全氧化系统由全氧化炉7、鼓风机等设备及相应管道、阀门组成，全氧化炉7内安装有燃烧器、高能点火装置等，外壳设置有保温，其中的电气设备和仪表均受控于DCS控制柜和安全设备控制柜。
尾气处理系统包括与全氧化炉7连通的喷淋塔8；喷淋塔8依次与气液分离器109、真空泵和烟囱11连通；用于将燃烧后的尾气进行碱洗，通过喷淋方式对气体再次净化，进而实现放射性有机废物蒸汽重整装置气体的净化。
综上，DCS控制柜分别与安全设备及仪表电连接，安全设备及仪表包括加料机1、定量给料机2、流化床3、旋风分离器4、高温过滤器5、全氧化炉7、喷淋塔8、真空泵、蒸汽发生器13、蒸汽过热器14、电磁流量计、压力传感器、压差传感器、流量控制器、电动截止阀、电动开度阀、雷达液位计、热电偶、热电阻、温度传感器、风机、手动球阀、安全阀、给料系统和管道。
通过DCS控制柜和安全设备控制柜分别与各个系统内的设备和仪表信号连接，实现对各个设备的实时检测和控制，并将检测的各个设备和仪表的作业情况实时传送至PC端，便于PC端实现对各个设备和仪表的及时控制。
本系统采用UPS+电池柜组合，设备断电后，UPS在5MS内切入使用电池供电，外部电源断电后，DCS控制柜不间断监控仪表、其它设备状态，仍可通过PC端读取DCS控制柜接收、采集的数据，同时UPS电源的使用也大大降低了非正常停电后安全隐患。
电气、仪表设计时应考虑到核用的安全性，关键供电、控制采用冗余设计，例：DCS规控规采用CPU冗余方式，一旦一台CPU停止运行或出现故障，5ms内备份CPU启动无缝衔接。
关键设备以及DCS控制柜的供电均采用双电源结构，一旦失去市电备份UPS电源开始供电，且在上级供电时使用双“市电”供应，且每组电源来自不同的变电所，若故障来源为一级供电单位，UPS电源容量足够系统做出应急处理关闭或打开关键阀门，避免核泄漏发生。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。