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高溫磁翻板液位計(jì)參與的乏汽回收技術(shù)在制氫裝置的
發(fā)布時(shí)間:2021-01-22 14:27:43??點(diǎn)擊次數(shù):1821次
摘要:文章論述了高溫磁翻板液位計(jì)參與的熱力除氧乏汽回收技術(shù)在制氫裝置的應(yīng)用,并介紹了乏汽回收技術(shù)的原理、構(gòu)造及自動(dòng)控制的現(xiàn)。PLC技術(shù)、XST系列儀表與變頻控制的結(jié)合,使得乏汽回收系統(tǒng)得到*優(yōu)化的控制。同時(shí)結(jié)合本單位乏汽回收系統(tǒng)改造的實(shí)例,詳細(xì)分析了改造的經(jīng)濟(jì)效益。
乏汽通常指具有熱勢(shì)能的蒸汽在經(jīng)過做功之后,將其熱勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、勢(shì)能或其他形式的能量之后產(chǎn)生的剩余蒸汽。由于蒸汽經(jīng)過做功發(fā)生能量轉(zhuǎn)化,其溫度和壓力都變得比較低,其利用價(jià)值就不大,通常直接排放到大氣中。在凡有使用或生產(chǎn)蒸汽的工業(yè)企業(yè)都建有鍋爐,如石化和發(fā)電企業(yè)。蒸汽生產(chǎn)過程中,鍋爐上水的除鹽水含氧量要求*低,通常的做法是采用蒸汽加熱除鹽水消除氧氣的方式進(jìn)行,即采用熱力除氧。這種消除含氧的方式簡(jiǎn)單、可靠且效果顯著,但同時(shí)大量的蒸汽也隨著廢氣一同被排放。這些被排放的蒸汽雖然溫度和壓力都比較低,但仍然含有熱勢(shì)能,長(zhǎng)期排放會(huì)造成大量能源浪費(fèi)。
如果能將這些具有一定熱勢(shì)能的蒸汽有效回收加以利用,同時(shí)又能將水中逸出的氣體排去,不僅能為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益還可以減少對(duì)環(huán)境的熱污染。
1、乏汽回收的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)的背景
煉油部制氫裝置兩臺(tái)除氧器,除氧溫度為104℃左右,外排乏汽壓力為0.015MPa,除氧器的上水溫度在90℃左右,流量20t/h左右,乏汽外排管徑為DN50,外排乏汽的流量在2t/h左右。大量的蒸汽同氧氣一起被排放到大氣中。因此,將乏汽全部回收利用是十分必要的,給除氧器增上了一套乏氣回收裝置,做好節(jié)能減排、節(jié)能降耗。
2、項(xiàng)目實(shí)施的必要性
本項(xiàng)目屬于節(jié)能減排項(xiàng)目,增上乏汽回收裝置,可將除氧器外排的乏汽100%回收,回收水可作為除氧器補(bǔ)水。項(xiàng)目實(shí)施后,不僅可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益,還可消除熱污染和噪音污染,是值得實(shí)施的項(xiàng)目。
1)改善除氧效果:本裝置采用除鹽水的水為動(dòng)力,并利用原除氧器的排汽對(duì)進(jìn)水進(jìn)行除氧,同時(shí)將原定排汽中的氧氣排掉,這就使得安裝本裝置后的除鹽水進(jìn)水中的總氧含量低于安裝前的除鹽水進(jìn)水中的總氧含量。同時(shí),由于本裝置可將定排的乏汽完全回收,故可得到更優(yōu)質(zhì)的除鹽水。由此可見,本裝置對(duì)改善現(xiàn)場(chǎng)熱能浪費(fèi)有很好的作用。
2)降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度和操作危險(xiǎn):避免職工頻繁上下除氧平臺(tái)操作排汽閥,避免被燙傷的危險(xiǎn)。
3)消除熱污染和噪音污染:安裝本裝置后,很遠(yuǎn)就能看見的“白龍”沒有了,很遠(yuǎn)就能聽見的噪音消除了。
3、乏汽回收技術(shù)原理
乏汽回收系統(tǒng)是通過對(duì)余汽進(jìn)行射吸回收,回收凝液及熱勢(shì)能,對(duì)其進(jìn)行再次利用。其原理是將補(bǔ)充進(jìn)除氧器的除鹽水改變路由使其進(jìn)入KLAR動(dòng)力頭,動(dòng)力頭內(nèi)部由于噴嘴處的縮徑,除鹽水在壓力的作用下通過噴嘴發(fā)生噴射產(chǎn)生負(fù)壓,負(fù)壓使除氧器排放的乏汽被吸入動(dòng)力頭 ,如圖1所示,同時(shí)除鹽水和乏汽進(jìn)行熱量交換并混合,即乏汽被冷凝,除鹽水被加熱。然后混合后的流體再進(jìn)入到系統(tǒng)中。這樣利用了乏汽提高了鍋爐的給水溫度的同時(shí)使其得到凝結(jié),減少除氧器蒸汽量,達(dá)到了回收利用乏汽和熱勢(shì)能的目的。工藝原理如圖2所示。
4、乏汽回收裝置控制系統(tǒng)的組成
乏汽回收過程控制的基本任務(wù)是在保證回收系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下,有效回收乏汽所帶的余熱。但它的控制系統(tǒng)卻比較簡(jiǎn)單,由XST系列儀表控制閥位、PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液位聯(lián)鎖功能。
XST系列儀表采用單片機(jī)嵌入式組合設(shè)計(jì),硬件擴(kuò)充性強(qiáng),可與各類模擬量輸出的變送器配合,組成溫度、壓力、流量、液位、等測(cè)量或控制回路。
乏汽回收系統(tǒng)液位控制采用磁浮子液位變送器,將凝液罐液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成4mA~20mA信號(hào)傳給XST儀表,XST儀表設(shè)定零點(diǎn)、量程,既能顯示實(shí)際液位,又能將設(shè)定值和測(cè)量值作比較,輸出4mA~20mA信號(hào)傳給變頻器,因其采用正作用,故液位越高,電流越大,變頻器輸出也就也大,電機(jī)帶動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速就越大。但在實(shí)際應(yīng)用中,XST儀表的控制性能不是很好,參數(shù)整定性能較低,導(dǎo)致液位波動(dòng)較大。因XST儀表不能進(jìn)行PID參數(shù)整定,只能在變頻器上做文章,*終將變頻器內(nèi)有關(guān)的升降速的時(shí)間參數(shù)減小,即每次液位將要下降到控制指標(biāo)時(shí),變頻器的輸出信號(hào)不再是升速;而液位將要上升到控制指標(biāo)時(shí),變頻器的輸出信號(hào)不再是降速。從而使原波動(dòng)為270mm~550mm的范圍,減小到350mm~450mm的范圍并呈現(xiàn)周期變化。從而建立了XST系列儀表與變頻器間的控制回路,使乏汽回收系統(tǒng)的整體運(yùn)行得到*優(yōu)化的控制。
5、乏汽回收裝置控制原理
控制對(duì)象系統(tǒng)如圖3所示,主要控制參數(shù)包括分離罐液位高報(bào)(LH)、正常液位(L)、液位低報(bào)(LL)以及除氧器壓力(P)。主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為進(jìn)水控制閥(Vi)、變頻控制器(Bf)。液位應(yīng)控制在正常液位(L)附近,偏離L則由XST儀表控制變頻器,調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速,以保持水罐的液位。液位由高溫磁翻板液位計(jì)顯示,并遠(yuǎn)傳到中控室實(shí)時(shí)監(jiān)控。
1)當(dāng)分離罐內(nèi)無除鹽水時(shí),磁翻板液位變送器將信號(hào)通過XST儀表傳至PLC系統(tǒng),PLC輸出聯(lián)鎖信號(hào)不允許泵啟動(dòng);微開Vi閥,除鹽水液位達(dá)到LL以上時(shí),PLC輸出信號(hào)給Bf,使泵以變頻器的*一頻率運(yùn)行,這時(shí)泵以較低轉(zhuǎn)速開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
2)當(dāng)水泵啟動(dòng)后,逐漸打開Vi閥,除鹽水通過動(dòng)力頭對(duì)乏氣產(chǎn)生射吸。當(dāng)除鹽水液位達(dá)到L時(shí),液位由XST儀表進(jìn)行控制。
3)當(dāng)液位超過LH時(shí),PLC輸出聯(lián)鎖信號(hào),讓泵以工頻速度運(yùn)轉(zhuǎn),并啟動(dòng)備泵,直到液位降至LH以下5s后,停備泵。為保證控制的平穩(wěn),若液位已經(jīng)降至L,直接停備泵。
4)當(dāng)乏汽回收系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí),如除氧器壓力P超高,通過壓力開關(guān)及PLC控制,安全閥(Vs)會(huì)自動(dòng)打開將乏汽排放大氣。
6、制氫裝置乏汽回收裝置經(jīng)濟(jì)效益分析
乏汽回收系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來,無需專人操作,生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn),除氧指標(biāo)合格,乏汽幾乎全部得到回收利用,節(jié)能效益明顯。根據(jù)改造前后各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比計(jì)算,每年就可節(jié)約成本超百萬元,如表1所示。綜述:制氫裝置兩臺(tái)除氧器的乏汽通過動(dòng)力頭的射吸作用,將乏汽冷凝成水,共回收乏汽量2t/h,按年8000h,一年節(jié)約冷凝水價(jià)值17.52萬元,一年折合節(jié)約標(biāo)煤價(jià)值116.87萬元,兩臺(tái)乏汽回收裝置年電耗及維護(hù)費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)用合計(jì)17.87萬元,設(shè)備采購(gòu)及安裝建設(shè)投資133.86萬元,年回收效益116.52萬元,約14個(gè)月即可收回投資成本。裝置至少可運(yùn)行10年以上,10年經(jīng)濟(jì)總效益將更加明顯,可見是值得實(shí)施的項(xiàng)目。
7、結(jié)論
除氧器乏汽回收系統(tǒng)有良好的氧氣分離能力,以保證冷凝水的含氧量不高于待除氧補(bǔ)充脫鹽水中濃度,保證除氧器除氧效果;不僅回收熱能,而且能將冷凝水直接回輸?shù)匠跛到y(tǒng)中。
總之,乏汽回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行安全可靠,貼近實(shí)際生產(chǎn)需要,除氧效果良好,電氣智能化程度高,投資少但經(jīng)濟(jì)效益明顯,符合未來發(fā)展趨勢(shì)的需要,是一種值得人們?nèi)リP(guān)注的節(jié)能新技術(shù)。