蒸汽再壓縮設(shè)備的并聯(lián)控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及火電、鋼鐵、煤炭、冶金、制藥、水泥和石油化工行業(yè)中相關(guān)蒸發(fā)結(jié)晶、干燥、吸收劑吹脫再生、多相多組分反應(yīng)分離、溶劑回收、蒸汽或乏汽提質(zhì)再利用等工藝及其設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蒸汽再壓縮設(shè)備的并聯(lián)控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽是工業(yè)中常用的原料介質(zhì)，既可以用于間接加熱，又能夠直接參與反應(yīng)，作為反應(yīng)物和熱源，幾乎在各個(gè)行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，蒸汽既然作為一種原料，就會(huì)被計(jì)入成本。隨著工業(yè)進(jìn)步，各行業(yè)之間的銜接配合日益密切，相似工藝的跨行業(yè)應(yīng)用或技術(shù)引申，以及裝置大型化的趨勢(shì)和要求越來越明確，一些原本亮點(diǎn)突出的工藝，因放大后蒸汽系統(tǒng)需追加的投入而喪失優(yōu)勢(shì)。蒸汽再壓縮設(shè)備是一種通過外加機(jī)械能將低壓或低溫的蒸汽加壓、以達(dá)到工藝或工程所需溫度和壓力的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，為各類蒸汽耗量大的工藝系統(tǒng)帶來了扭轉(zhuǎn)劣勢(shì)的機(jī)會(huì)。當(dāng)蒸汽作為反應(yīng)原料而用于受溫度壓力影響較小的工藝系統(tǒng)時(shí)，蒸汽再壓縮設(shè)備能夠有效縮減設(shè)備的尺寸，減少用地、大幅削減成本;當(dāng)蒸汽用于間接換熱而提供熱能時(shí)，蒸汽再壓縮設(shè)備能夠提升換熱后的乏汽品質(zhì)，使之具備再次利用的價(jià)值。從工藝流程角度講，蒸汽再壓縮設(shè)備的投入可以解決許多工藝蒸汽耗量高的問題。然而，工程問題涵蓋的范圍遠(yuǎn)比工藝流程問題寬泛，涉及的內(nèi)容不僅限于工藝流程的優(yōu)選設(shè)計(jì)，還包括關(guān)鍵設(shè)備的邏輯控制、復(fù)雜工況的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)、配套的土建電氣結(jié)構(gòu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面的內(nèi)容。所以，利用蒸汽再壓縮技術(shù)解決部分工藝系統(tǒng)蒸汽耗量大的問題還有很多需要研究和改進(jìn)的地方。
[0003]蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)控制系統(tǒng)及方法的設(shè)計(jì)就是一個(gè)懸而未決的問題。難點(diǎn)在于，不僅蒸汽再壓縮設(shè)備自身需要達(dá)到長(zhǎng)周期安穩(wěn)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，而且要滿足工藝上的兩個(gè)要求，一是上游設(shè)備的運(yùn)行壓力穩(wěn)定，二是再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)的溫度壓力穩(wěn)定。前者是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件，后者是下游流程正常維系的工藝要求。這些設(shè)備自身安全運(yùn)轉(zhuǎn)及保障工藝參數(shù)穩(wěn)定的雙重要求為蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行這一工程問題增加了難度。如果蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行出現(xiàn)異常，輕則會(huì)造成下游產(chǎn)品變質(zhì)或產(chǎn)量降低，重則出現(xiàn)上游設(shè)備損壞、整個(gè)系統(tǒng)非計(jì)劃停工等嚴(yán)重事故，將直接導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了克服以上的不足，提供一種既能保持上游運(yùn)行設(shè)備壓力穩(wěn)定又能維持再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)壓力穩(wěn)定，同時(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量高、生產(chǎn)成本低、安全系數(shù)高的蒸汽再壓縮設(shè)備的并聯(lián)控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種蒸汽再壓縮設(shè)備的并聯(lián)控制系統(tǒng)，包括:解析塔、第一蒸汽再壓縮設(shè)備及第一旁路、第二蒸汽再壓縮設(shè)備及第二旁路、第一再沸器、第二再沸器、第一冷卻器、第二冷卻器、汽水分離器，各部件之間通過管路及閥門控制連接；其中，解析塔塔頂出口并聯(lián)連接第一蒸汽再壓縮設(shè)備及其第一旁路和第二蒸汽再壓縮設(shè)備及其第二旁路的入口，第一蒸汽再壓縮設(shè)備和第二蒸汽再壓縮設(shè)備的出口分別與相應(yīng)的第一再沸器和第二再沸器的入口連接，第一旁路和第二旁路的出口分別與第一冷卻器和第二冷卻器的入口連接，第一再沸器和第二再沸器的出口分別與第一冷卻器和第二冷卻器的入口連接，第一冷卻器和第二冷卻器的出口并聯(lián)于汽水分離器的入口。
[0006]其中，所述蒸汽再壓縮設(shè)備優(yōu)選為蒸汽壓縮機(jī)。
[0007]其中，所述蒸汽再壓縮設(shè)備的數(shù)量為兩臺(tái)或三臺(tái)以上，控制原理不變。
[0008]其中，所述第一旁路和第二旁路具有各自的關(guān)斷閥，所述第一蒸汽再壓縮設(shè)備和第二蒸汽再壓縮設(shè)備具有各自的進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，所述第一再沸器和第二再沸器后具有各自的調(diào)節(jié)閥，第一冷卻器、第二冷卻器與汽水分離器之間具有各自的調(diào)節(jié)閥。
[0009]其中，所述調(diào)節(jié)閥為流量范圍寬泛且響應(yīng)靈敏度高的調(diào)節(jié)閥。
[0010]其中，所述調(diào)節(jié)閥沒有限定個(gè)數(shù)，通常指的是單個(gè)的調(diào)節(jié)閥；但當(dāng)單個(gè)調(diào)節(jié)閥無法滿足要求時(shí)，需要并聯(lián)兩個(gè)甚至更多個(gè)調(diào)節(jié)閥，即所述調(diào)節(jié)閥可以是單個(gè)的調(diào)節(jié)閥或并聯(lián)的兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥。
[0011]總體上看，在蒸汽再壓縮設(shè)備的前后均布置有調(diào)節(jié)閥，蒸汽再壓縮設(shè)備前后的調(diào)節(jié)閥分別控制蒸汽再壓縮設(shè)備上游設(shè)備的壓力和蒸汽再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)壓力。
[0012]蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)系統(tǒng)需要滿足兩個(gè)工藝要求:I)維持蒸汽再壓縮設(shè)備上游設(shè)備的壓力恒定;2)維持蒸汽再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)壓力恒定。
[0013]為了解決蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行與維持系統(tǒng)工藝參數(shù)穩(wěn)定的兼容問題，本發(fā)明又提供了一種蒸汽再壓縮設(shè)備的并聯(lián)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所采用的控制方法，其主要通過設(shè)置調(diào)節(jié)旁路以及設(shè)置調(diào)節(jié)等級(jí)的方式實(shí)現(xiàn)上述工藝要求。
[0014]此控制方法的要點(diǎn)在于通過蒸汽再壓縮設(shè)備前后的調(diào)節(jié)閥分別控制不同的工藝參數(shù)，同時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)再壓縮設(shè)備的旁路以滿足不同系統(tǒng)工況下的調(diào)節(jié)需要。
[0015]該控制方法說明如下:
蒸汽再壓縮系統(tǒng)并聯(lián)控制需要應(yīng)對(duì)裝置運(yùn)行的全工況。從設(shè)備配置上看是兩臺(tái)或多臺(tái)蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，但實(shí)際會(huì)因系統(tǒng)負(fù)荷的不同而出現(xiàn)三類運(yùn)行工況，分別是多臺(tái)同時(shí)投運(yùn)、一部分投運(yùn)且一部分停運(yùn)以及全部停運(yùn)。不同工況條件下，明顯變化的是再壓縮設(shè)備進(jìn)口的總流量。若總流量改變卻還投用同樣多的再壓縮設(shè)備且不加任何調(diào)節(jié)，就會(huì)影響到工藝系統(tǒng)。
[0016]當(dāng)裝置滿負(fù)荷狀況下，再壓縮系統(tǒng)全部的蒸汽再壓縮設(shè)備多臺(tái)同時(shí)都投運(yùn)。上游設(shè)備壓力的控制相當(dāng)于再壓縮設(shè)備進(jìn)口壓力的控制，即設(shè)備自身運(yùn)行特性的指定。而再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)壓力的控制，則與再壓縮設(shè)備下游的管網(wǎng)阻力特性密切相關(guān)。前者僅受到進(jìn)口條件的約束，一旦進(jìn)口條件確定，運(yùn)行特性曲線就確定，而后者受到出口管系和再壓縮設(shè)備自身運(yùn)轉(zhuǎn)條件的雙重制約。兩者存在較為明顯的主從搭配關(guān)系。因此，針對(duì)裝置滿負(fù)荷運(yùn)行條件的控制方法是通過再壓縮設(shè)備進(jìn)出口兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的主從搭配動(dòng)作來滿足上游的設(shè)備壓力和再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)壓力恒定的要求。
[0017]當(dāng)裝置部分負(fù)荷運(yùn)行狀況下，再壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行存在取舍問題。若投入的再壓縮設(shè)備運(yùn)行總額定流量大于裝置總流量，則可能無法滿足單臺(tái)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)最小流量要求，影響設(shè)備的正常運(yùn)行和使用壽命。若投入的再壓縮設(shè)備總額定流量小于裝置總流量，則全部的流量無法及時(shí)輸出，肯定會(huì)導(dǎo)致上游設(shè)備壓力的升高，直至發(fā)生災(zāi)情。因此，針對(duì)裝置部分負(fù)荷運(yùn)行條件的控制方法是通過未投運(yùn)側(cè)再壓縮設(shè)備下游的調(diào)節(jié)閥來控制上游設(shè)備壓力，而不影響投運(yùn)再壓縮設(shè)備的正常調(diào)控。
[0018]當(dāng)裝置蒸汽再壓縮設(shè)備全部停運(yùn)的狀況下，此時(shí)蒸汽再壓縮設(shè)備下游的設(shè)備處于停運(yùn)狀態(tài)，工藝上不再要求維持再壓縮設(shè)備出口壓力穩(wěn)定，但上游設(shè)備壓力還需要控制。因此，針對(duì)裝置全部停運(yùn)的控制方法是通過設(shè)置再壓縮設(shè)備旁路管道短路掉再壓縮設(shè)備，并且通過下游的調(diào)節(jié)閥來控制上游設(shè)備壓力。
[0019]此外，由于再壓縮設(shè)備并聯(lián)控制系統(tǒng)需要應(yīng)對(duì)的裝置負(fù)荷狀況多，壓力波動(dòng)范圍大，流量變化區(qū)間寬，再壓縮設(shè)備出口的調(diào)節(jié)閥選型需要考慮并聯(lián)拓寬調(diào)節(jié)范圍以及響應(yīng)靈敏性等要求。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下:
(1)通過并聯(lián)控制系統(tǒng)解決了多臺(tái)蒸汽再壓縮設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行時(shí)難于同時(shí)保障上游運(yùn)行設(shè)備壓力穩(wěn)定和再壓縮設(shè)備出口介質(zhì)壓力穩(wěn)定的難題，使得蒸汽利用率高，所需蒸汽消耗等成本減少，大大降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保證產(chǎn)品的高質(zhì)量和高產(chǎn)量；
(2)可應(yīng)用在廢氣處理等眾多行業(yè)中，應(yīng)用前景廣泛；
(3)搭配蒸汽再壓縮設(shè)備的旁路后，還能很好的適應(yīng)系統(tǒng)不同工況下的設(shè)計(jì)需求，消除了因液相產(chǎn)品深度反應(yīng)變質(zhì)而可能引發(fā)系統(tǒng)設(shè)備事故的隱患，安全系數(shù)高。
【附圖說明】
[0021]圖1為的一種蒸汽再壓縮設(shè)備(簡(jiǎn)稱為MVR)的并聯(lián)控制系統(tǒng)及其運(yùn)行的控制工藝簡(jiǎn)圖。
[0022]圖中標(biāo)號(hào):1、解析塔，2、第一蒸汽壓縮機(jī)，3、第一再沸器，4、第一冷卻器，5、汽水分離器，6、第二蒸汽壓縮機(jī)，7、第二再沸器，8、第二冷卻器，9、第一旁路，10、第二旁路，Al、第一蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，A2、第二蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，B1、第一冷卻器的出口調(diào)節(jié)閥，B2、第二冷卻器的出口調(diào)節(jié)閥，Cl、第一再沸器后的調(diào)節(jié)閥，C2、第二再沸器后的調(diào)節(jié)閥，Dl、第一旁路的關(guān)斷閥，D2、第二旁路的關(guān)斷閥。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述說明:
如圖1所示，一種蒸汽再壓縮設(shè)備的并聯(lián)控制系統(tǒng)，蒸汽再壓縮設(shè)備(簡(jiǎn)稱為MVR)優(yōu)選為蒸汽壓縮機(jī)，該系統(tǒng)包括:解析塔1、第一蒸汽壓縮機(jī)2及第一旁路9、第二蒸汽壓縮機(jī)6及第二旁路10、第一再沸器3、第二再沸器7、第一冷卻器4、第二冷卻器8、汽水分離器5，各部件之間通過管路及閥門控制連接;其中，解析塔I塔頂出口并聯(lián)連接第一蒸汽壓縮機(jī)2及其第一旁路9和第二蒸汽壓縮機(jī)6及其第二旁路10的入口，第一蒸汽壓縮機(jī)2和第二蒸汽壓縮機(jī)6的出口分別與相應(yīng)的第一再沸器3和第二再沸器7的入口連接，第一旁路9和第二旁路10的出口分別與第一冷卻器4和第二