低压二次蒸汽和凝结水回收的综合改造
2015-11-14张胜曹
张胜曹
摘 要：早期化工厂的设计中，普遍缺少对二次蒸汽的余热回收，凝结水的多次使用，近几年政府和工业园区对能量回收和环保处理越来越重视，该厂利用DCS改造契机，组织各车间专业人员共同探讨热量回收的可行性，从设备的设计、招投标、采购、热量和纯水回收工艺流程方案设计、工艺控制方案设计、仪表阀门采购技术数据表等均进行多次讨论。该文主要是论述这次改造牵涉到的工艺方案设计、需要增加的设备数量、工艺流程图、仪表控制输入输出点的类型、回路数统计、连锁方案设计依据、控制方案的描述。
关键词：蒸汽 余热 凝结水 泵 液位 温度 连锁
中图分类号：TK21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（c）-0074-02
该厂的蒸汽供热系统设计安装在上世纪90年代，该系统效率低下，水资源、能源浪费严重，疏水阀后凝结水汽、脱离子热水没有回收利用，随着2013年DCS的升级改造，根据企业实际，对蒸汽供热系统进行能量优化，凝结水的回收回用，该工程作为2014年市级循环经济和低碳经济“850”工程重点推广项目之一，投用后三个月时间就回收投资成本。该文对工艺改造、新增设备仅作简单介绍，主要介绍DCS控制的改造和实施。
1 改造后的工艺流程图
见图1。
2 改造介绍
2.1 改造背景
热电厂送入该厂的是过热蒸汽，改造前从汽包出来的低压蒸汽温度在200℃左右，直接送往用汽装置，不利于后续生产装置的换热，同时过高的温度对设备的密封也产生损害。
用汽装置换热后的蒸汽凝结水通过疏水阀排放到常压罐（热水储罐）收集，大量的热量没有被收集，而且产生很多的废水。洗澡用的高位热水箱是用蒸汽加热的。
这次改造新增设备：降温增湿罐、储汽缸、分汽包、闪蒸罐、溢流热水罐、热水箱、格栅池、生活水箱，新增泵：P507A、P507B、P508、P510、P511。
2.2 新增的仪表和阀门
模拟量输出调节阀PV400、PV505、PV506、LV505；新增开关阀YY510；新增两只浮球阀（一只控制加自来水，另一只控制进格栅池水）；新增远传变送器：PIT400、LI400、TI400、PIT505、LI505、TI506、TI507、LI506、LI507、TI510、LI510、TI511、TI508、LI508、TI509。
3 控制点数的统计
见表1。
4 各单元控制说明
4.1 汽包压力控制
汽包上的压力PIT400和进汽控制阀PV400组成一个单回路控制，控制汽包压力恒定，因为有时热电厂送达的蒸汽会间隙性升高到0.75 MPa（g），该厂使用的搪玻璃反应釜使用压力不允许超过0.6 MPa（g），虽然汽包上有安全阀保护，但安全阀的起跳会造成蒸汽的浪费和后续生产因蒸汽压力不稳定而波动。
4.2 泵P507A开停控制
汽包出来的蒸汽切线进入降温增湿罐，P507A出来的热水管在减温增湿罐内装有螺旋雾化喷头，LI400和TI400信号均进入DCS，P507A在DCS上可手动停。
手自动开关打在自动时：
LI400≥LI400HH或TI400≤TI400LL→联锁停P507A。
TI400LL TI400LL 4.3 闪蒸罐液位控制 用汽装置通过疏水阀排放的凝结水进入闪蒸罐，闪蒸罐液位LI505和液位调节阀LV505组成一个单回路控制，控制闪蒸罐液位稳定。 4.4 闪蒸罐压力控制 分汽包上的压力PIT505和PV505组成一个单回路控制，保证闪蒸压力稳定在0.13 MPa（g）；PIT505同时也和PV506组成一个单回路控制，但该回路的设定值在0.16 MPa（g），防止超压，当PIT505的压力≥0.18 MPa（g）时，程序会自动把PV506切到手动，保持100%开度，PV506全开后会在DCS界面上出现一个弹出式报警。因较高的蒸汽温度会破坏污水的生化处理。 4.5 闪蒸罐液位 原来的凝结水没有经过闪蒸罐直接进了热水储罐，这次把LI506和TI506接到了DCS，TI506仅作显示用，而LI506≤LI506LL时会自动锁停P506 4.6 闪蒸罐液位 从热水储罐溢流出来的热水进入溢流热水罐底部，LI507和TI507信号均进入DCS，DCS可远程停P507B，TI508和LI508信号均进现场控制柜，未进DCS。生活水箱的液位由浮球阀自动控制，生活水箱的水采用自来水，通过水箱内的换热管和工艺热水隔开（防止凝结水因上游设备故障被污染而对人员造成伤害）。P508由现场手动开停或自动时由TI509控制。 4.6.1 溢流热水罐液位联锁 LI507≤LI507LL→锁停P507A和P507B。 4.6.2 溢流热水泵联锁 TI508≤TI508L→自动开P507B。 TI508≥TI508H→自动停P507B。 LI508≤LI508LL→现场开关信号锁停P508（手动也不能起动）。 LI508>LI508LL 且TI509≤TI509L→自动开P508。 LI508>LI508LL 且TI509≥TI509H→自动 停P508。 4.7 热水箱液位温度控制 从溢流热水罐溢流出来的热水进入热水箱底部，冬季伴热水回到水箱上部，热水箱设液位LI510和温度TI510，温度计安装在水箱中部，两个信号均进入DCS，TI510显示用，LI510起显示和保护作用。 LI510≤LI510LL→锁停P510（手动也不能起动）。 4.8 热水最终利用和控制 热水箱溢流的热水一路进格栅池冷却，一路进雨水沟，格栅池起冷却水和储存水的作用，当格栅池水满，浮球阀关，浮球阀带有无源SPDT触点，会命令YY510开（FO阀）；当浮球阀因格栅池水位降低打开时，触点信号给YY510，关YY510。 TI511≤TI511L→开P511。 TI511≥TI511H→停P511。 4.9 泵的控制 所有的泵都只能在现场开，除P508外，其它的5台泵均可在DCS远程停止，DCS对这五台泵的运行趋势自动记录，所有新增进DCS的信号也作趋势记录，联锁回路直接在DCS上实现，没有安装其它的紧急联锁系统。 5 结语 这次二次蒸汽和凝结水回收的综合改造，除部分新增设备需外购外，工艺设计、设备设计和安装、控制方案选择、控制程序编制全部该厂人员自主力量完成，在连续运行三个月后就收回投资成本，所取得的综合效益非常巨大，其中获得的经验值得大力推广。 参考文献 [1] 朱国良，孙志明，鲍峰.DCS图形化编程[M].杭州：浙江中控技术有限公司培训中心，2006. [2] 中华人民共和国工业和信息化部.HG20592-2009.钢制管法兰标准[S].北京：化学工业出版社，2009. [3] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003.
