低壓二次蒸汽和凝結水回收的綜合改造

張勝曹

摘 要：早期化工廠的設計中，普遍缺少對二次蒸汽的余熱回收，凝結水的多次使用，近幾年政府和工業園區對能量回收和環保處理越來越重視，該廠利用DCS改造契機，組織各車間專業人員共同探討熱量回收的可行性，從設備的設計、招投標、采購、熱量和純水回收工藝流程方案設計、工藝控制方案設計、儀表閥門采購技術數據表等均進行多次討論。該文主要是論述這次改造牽涉到的工藝方案設計、需要增加的設備數量、工藝流程圖、儀表控制輸入輸出點的類型、回路數統計、連鎖方案設計依據、控制方案的描述。

關鍵詞：蒸汽 余熱 凝結水 泵 液位 溫度 連鎖

中圖分類號：TK21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0074-02

該廠的蒸汽供熱系統設計安裝在上世紀90年代，該系統效率低下，水資源、能源浪費嚴重，疏水閥后凝結水汽、脫離子熱水沒有回收利用，隨著2013年DCS的升級改造，根據企業實際，對蒸汽供熱系統進行能量優化，凝結水的回收回用，該工程作為2014年市級循環經濟和低碳經濟“850”工程重點推廣項目之一，投用后三個月時間就回收投資成本。該文對工藝改造、新增設備僅作簡單介紹，主要介紹DCS控制的改造和實施。

1 改造后的工藝流程圖

見圖1。

2 改造介紹

2.1 改造背景

熱電廠送入該廠的是過熱蒸汽，改造前從汽包出來的低壓蒸汽溫度在200℃左右，直接送往用汽裝置，不利于后續生產裝置的換熱，同時過高的溫度對設備的密封也產生損害。

用汽裝置換熱后的蒸汽凝結水通過疏水閥排放到常壓罐（熱水儲罐）收集，大量的熱量沒有被收集，而且產生很多的廢水。洗澡用的高位熱水箱是用蒸汽加熱的。

這次改造新增設備：降溫增濕罐、儲汽缸、分汽包、閃蒸罐、溢流熱水罐、熱水箱、格柵池、生活水箱，新增泵：P507A、P507B、P508、P510、P511。

2.2 新增的儀表和閥門

模擬量輸出調節閥PV400、PV505、PV506、LV505；新增開關閥YY510；新增兩只浮球閥（一只控制加自來水，另一只控制進格柵池水）；新增遠傳變送器：PIT400、LI400、TI400、PIT505、LI505、TI506、TI507、LI506、LI507、TI510、LI510、TI511、TI508、LI508、TI509。

3 控制點數的統計

見表1。

4 各單元控制說明

4.1 汽包壓力控制

汽包上的壓力PIT400和進汽控制閥PV400組成一個單回路控制，控制汽包壓力恒定，因為有時熱電廠送達的蒸汽會間隙性升高到0.75 MPa（g），該廠使用的搪玻璃反應釜使用壓力不允許超過0.6 MPa（g），雖然汽包上有安全閥保護，但安全閥的起跳會造成蒸汽的浪費和后續生產因蒸汽壓力不穩定而波動。

4.2 泵P507A開停控制

汽包出來的蒸汽切線進入降溫增濕罐，P507A出來的熱水管在減溫增濕罐內裝有螺旋霧化噴頭，LI400和TI400信號均進入DCS，P507A在DCS上可手動停。

手自動開關打在自動時：

LI400≥LI400HH或TI400≤TI400LL→聯鎖停P507A。

TI400LL

TI400LL

4.3 閃蒸罐液位控制

用汽裝置通過疏水閥排放的凝結水進入閃蒸罐，閃蒸罐液位LI505和液位調節閥LV505組成一個單回路控制，控制閃蒸罐液位穩定。

4.4 閃蒸罐壓力控制

分汽包上的壓力PIT505和PV505組成一個單回路控制，保證閃蒸壓力穩定在0.13 MPa（g）；PIT505同時也和PV506組成一個單回路控制，但該回路的設定值在0.16 MPa（g），防止超壓，當PIT505的壓力≥0.18 MPa（g）時，程序會自動把PV506切到手動，保持100%開度，PV506全開后會在DCS界面上出現一個彈出式報警。因較高的蒸汽溫度會破壞污水的生化處理。

4.5 閃蒸罐液位

原來的凝結水沒有經過閃蒸罐直接進了熱水儲罐，這次把LI506和TI506接到了DCS，TI506僅作顯示用，而LI506≤LI506LL時會自動鎖停P506

4.6 閃蒸罐液位

從熱水儲罐溢流出來的熱水進入溢流熱水罐底部，LI507和TI507信號均進入DCS，DCS可遠程停P507B，TI508和LI508信號均進現場控制柜，未進DCS。生活水箱的液位由浮球閥自動控制，生活水箱的水采用自來水，通過水箱內的換熱管和工藝熱水隔開（防止凝結水因上游設備故障被污染而對人員造成傷害）。P508由現場手動開停或自動時由TI509控制。

4.6.1 溢流熱水罐液位聯鎖

LI507≤LI507LL→鎖停P507A和P507B。

4.6.2 溢流熱水泵聯鎖

TI508≤TI508L→自動開P507B。

TI508≥TI508H→自動停P507B。

LI508≤LI508LL→現場開關信號鎖停P508（手動也不能起動）。

LI508>LI508LL 且TI509≤TI509L→自動開P508。

LI508>LI508LL 且TI509≥TI509H→自動 停P508。

4.7 熱水箱液位溫度控制

從溢流熱水罐溢流出來的熱水進入熱水箱底部，冬季伴熱水回到水箱上部，熱水箱設液位LI510和溫度TI510，溫度計安裝在水箱中部，兩個信號均進入DCS，TI510顯示用，LI510起顯示和保護作用。

LI510≤LI510LL→鎖停P510（手動也不能起動）。

4.8 熱水最終利用和控制

熱水箱溢流的熱水一路進格柵池冷卻，一路進雨水溝，格柵池起冷卻水和儲存水的作用，當格柵池水滿，浮球閥關，浮球閥帶有無源SPDT觸點，會命令YY510開（FO閥）；當浮球閥因格柵池水位降低打開時，觸點信號給YY510，關YY510。

TI511≤TI511L→開P511。

TI511≥TI511H→停P511。

4.9 泵的控制

所有的泵都只能在現場開，除P508外，其它的5臺泵均可在DCS遠程停止，DCS對這五臺泵的運行趨勢自動記錄，所有新增進DCS的信號也作趨勢記錄，聯鎖回路直接在DCS上實現，沒有安裝其它的緊急聯鎖系統。

5 結語

這次二次蒸汽和凝結水回收的綜合改造，除部分新增設備需外購外，工藝設計、設備設計和安裝、控制方案選擇、控制程序編制全部該廠人員自主力量完成，在連續運行三個月后就收回投資成本，所取得的綜合效益非常巨大，其中獲得的經驗值得大力推廣。

參考文獻

[1] 朱國良，孫志明，鮑峰.DCS圖形化編程[M].杭州：浙江中控技術有限公司培訓中心，2006.

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[3] 中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.