公布日：2023.04.11
申請日：2022.12.28
分類(lèi)號：C02F1/04(2023.01)I;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，包括蒸汽發(fā)生器、緩沖箱、成品罐、冷凝水罐、DCS控制子系統、蒸發(fā)器組、分離器組、檢測組、泵組、調節閥組、預熱器組、冷凝器，所述系統內的檢測組、泵組、調節閥組均與DCS控制子系統相連接，檢測組檢測操作參數信息并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統根據編譯程序控制泵組、調節閥組的操作參數或該操作參數的影響參數進(jìn)行調節，使操作參數保持在設定值范圍內，同時(shí)在工控機上顯示該參數值，能夠實(shí)現脫硫廢水多效蒸發(fā)系統的全自動(dòng)控制，提高了系統的安全穩定運行，同時(shí)提高能量的梯級利用率、脫硫廢水的回收率以及脫硫廢水回水的再利用。
權利要求書(shū)
1.一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統，包括蒸汽發(fā)生器、緩沖箱、成品罐、冷凝水罐、DCS控制子系統、蒸發(fā)器組、分離器組、檢測組、泵組、調節閥組、預熱器組、冷凝器，所述蒸發(fā)器組包括一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器、三效蒸發(fā)器，分離器組包括一效分離器、二效分離器、三效分離器，檢測組包括液位變送器、流量變送器、差壓變送器、濃度變送器、溫度變送器，泵組包括進(jìn)料泵、真空泵、一效強制循環(huán)泵、二效強制循環(huán)泵、三效強制循環(huán)泵、冷凝水泵、出料泵，調節閥組包括供料閥、補水閥、生蒸汽調節閥、真空調節閥、一效進(jìn)料閥、二效進(jìn)料閥、三效進(jìn)料閥、一效不凝性氣體排放閥、二效不凝性氣體排放閥、三效不凝性氣體排放閥、出料閥、蒸汽供水閥、其他工藝供水閥，預熱器組包括一級預熱器、二級預熱器、三級預熱器；所述蒸汽發(fā)生器和緩沖箱設置于系統的上游，蒸汽發(fā)生器與一效蒸發(fā)器相連，緩沖箱經(jīng)進(jìn)料泵與一效分離器相連，一效分離器的液相側經(jīng)一效強制循環(huán)泵、一效蒸發(fā)器循環(huán)回一效分離器，一效分離器的氣相側與二效蒸發(fā)器相連，二效分離器的液相側經(jīng)二效強制循環(huán)泵、二效蒸發(fā)器循環(huán)回二效分離器，二效分離器的氣相側與三效蒸發(fā)器相連，三效分離器的液相側經(jīng)三效強制循環(huán)泵、三效蒸發(fā)器循環(huán)回三效分離器，三效分離器的氣相側與冷凝器相連，冷凝器與冷凝水罐相連，冷凝水罐位于冷凝器與冷凝水泵之間，真空泵與冷凝器的上端相連，所述系統內的檢測組、泵組、調節閥組均與DCS控制子系統相連接，所述的三級預熱器設置于三效蒸發(fā)器與冷凝水罐之間，二級預熱器設置于二效蒸發(fā)器與冷凝水罐之間，一級預熱器設置于一效蒸發(fā)器與冷凝水罐之間。
2.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在三效分離器的上部安裝一個(gè)差壓變送器，檢測三效分離器的真空度，并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制設置在真空管道上的真空調節閥對真空度進(jìn)行調節，使三效分離器的真空度保持在設定值上，同時(shí)在工控機上顯示當前真空度值，在三效分離器的真空度穩定后，由DCS控制子系統控制啟動(dòng)生蒸汽調節閥，待一效和二效分離器的真空度達到設定值后，由DCS控制子系統控制啟動(dòng)進(jìn)料泵，進(jìn)行脫硫廢水的熱濃縮過(guò)程，實(shí)現真空度、蒸汽、進(jìn)料的自動(dòng)控制。
3.根據權利要求2所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，真空管道的吸氣口設置在冷凝器的上部，真空泵設置在冷凝器的下游，通過(guò)冷凝器抽真空，各效蒸發(fā)器、分離器及冷凝器的真空度是通過(guò)真空管道上的真空調節閥來(lái)調節的。
4.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在緩沖箱的底部側面安裝一個(gè)液位變送器，檢測緩沖箱的液位并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制緩沖箱的供料閥開(kāi)度，以保證緩沖箱的液位在高低液位的范圍內，同時(shí)在工控機上顯示當前液位，并可以顯示高低液位報警，最低液位要高過(guò)攪拌裝置以上，最高液位以距離緩沖箱頂部5min-15min進(jìn)料產(chǎn)生的高度計算，當緩沖箱的液位低于最低液位后，補水閥自動(dòng)打開(kāi)，防止攪拌裝置的損害以及蒸發(fā)器的干燒，當緩沖箱的液位高于最高液位后，關(guān)閉供料閥。
5.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在進(jìn)料管道上安裝流量變送器，檢測脫硫廢水流量并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制進(jìn)料泵變頻器的頻率，從而保證管道中物料流量的恒定，進(jìn)料流量穩定是多效蒸發(fā)系統安全穩定運行的前提，同時(shí)在工控機上顯示當前流量值。
6.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，后效的廢水循環(huán)量要大于前效，特別是三效的脫硫廢水循環(huán)量要大于一效、二效，控制擴大比例在1.1-1.5倍之間。
7.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在各效分離器底部安裝液位變送器，檢測三效分離器內料液液位并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制出料泵變頻器的頻率，使三效分離器液位保持在高低液位的范圍內，防止液位過(guò)高影響二次蒸汽的液沫夾帶或液位過(guò)低影響出料泵缺料空轉，同時(shí)在工控機上顯示當前液位，并顯示高低液位報警。
8.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在生蒸汽的進(jìn)氣管道上安裝差壓變送器檢測一效蒸發(fā)器的壓力并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制生蒸汽調節閥的開(kāi)度，控制生蒸汽流量大小，使一效蒸發(fā)器蒸汽壓力穩定在設定值5%的偏差范圍內，同時(shí)在工控機上顯示當前壓力，當一效蒸發(fā)器的壓力超過(guò)設定值5%時(shí)，關(guān)閉生蒸汽調節閥，直到壓力再次回到設定值時(shí)，再重新開(kāi)啟生蒸汽調節閥。
9.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在出料管道上安裝濃度變送器檢測出料濃度并輸出標準信號傳給DCS控制子系統，由DCS控制子系統根據該信號及一效蒸發(fā)器的壓力信號，控制生蒸汽調節閥的開(kāi)度，控制生蒸汽流量大小，使出料濃度穩定在設定值上，與設定的出料濃度偏差不超過(guò)1%-3%，同時(shí)在出料管道上安裝溫度變送器檢測出料溫度，在冷卻水的進(jìn)水管道上安裝流量變送器檢測冷卻水流量，并輸出標準信號傳給DCS控制子系統，由DCS控制子系統根據該信號、一效蒸發(fā)器的壓力信號及冷卻水流量信號，控制生蒸汽調節閥的開(kāi)度，控制生蒸汽流量大小，使出料溫度穩定在設定值上，與設定的出料溫度偏差不超過(guò)±3℃，控制冷卻水泵變頻器的頻率，控制冷卻水的給水量。
10.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，在蒸發(fā)器殼程上設有不凝性氣體排出口，蒸發(fā)過(guò)程中必須隨時(shí)打開(kāi)各效蒸發(fā)器的不凝性氣體閥門(mén)，定期并及時(shí)排出不凝性氣體，保持系統的真空度，同時(shí)提高傳熱效率，實(shí)際上在不凝性氣體中仍混有一定量的水蒸氣，這主要取決于熱平衡計算及實(shí)際各效的冷凝效果，這部分未冷凝掉的水蒸氣按加熱蒸汽量的0.2%-1.5%計算。
11.根據權利要求1所述的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，其特征在于，蒸汽進(jìn)入一效蒸發(fā)器的殼程放熱后冷凝成冷凝水，由于冷凝水的溫度還比較高，將一效冷凝水送入二效蒸發(fā)器，一是回收顯熱，二是回收潛熱，以此類(lèi)推，一、二、三效三臺蒸發(fā)器及冷凝器中的冷凝水由一臺冷凝水泵排出，排出的冷凝水一部分用于蒸汽發(fā)生器的水源，其余部分作為工藝用水。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題，能夠實(shí)現脫硫廢水多效蒸發(fā)系統的全自動(dòng)控制，提高了系統的安全穩定運行，同時(shí)提高能量的梯級利用率、脫硫廢水的回收率以及脫硫廢水回水的再利用。
為實(shí)現上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統，包括蒸汽發(fā)生器、緩沖箱、成品罐、冷凝水罐、DCS控制子系統、蒸發(fā)器組、分離器組、檢測組、泵組、調節閥組、預熱器組、冷凝器。
所述蒸發(fā)器組包括一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器、三效蒸發(fā)器，分離器組包括一效分離器、二效分離器、三效分離器，檢測組包括液位變送器、流量變送器、差壓變送器、濃度變送器、溫度變送器，泵組包括進(jìn)料泵、真空泵、一效強制循環(huán)泵、二效強制循環(huán)泵、三效強制循環(huán)泵、冷凝水泵、出料泵，調節閥組包括供料閥、補水閥、生蒸汽調節閥、真空調節閥、一效進(jìn)料閥、二效進(jìn)料閥、三效進(jìn)料閥、一效不凝性氣體排放閥、二效不凝性氣體排放閥、三效不凝性氣體排放閥、出料閥、蒸汽供水閥、其他工藝供水閥，預熱器組包括一級預熱器、二級預熱器、三級預熱器。
所述系統內的檢測組、泵組、調節閥組均與DCS控制子系統相連接，檢測組檢測操作參數信息并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統根據編譯程序控制泵組、調節閥組的操作參數或該操作參數的影響參數進(jìn)行調節，使操作參數保持在設定值范圍內，同時(shí)在工控機上顯示該參數值。
所述蒸汽發(fā)生器和緩沖箱設置于系統的上游，蒸汽發(fā)生器與一效蒸發(fā)器相連，緩沖箱經(jīng)進(jìn)料泵與一效分離器相連，一效分離器的液相側經(jīng)一效強制循環(huán)泵、一效蒸發(fā)器循環(huán)回一效分離器，一效分離器的氣相側與二效蒸發(fā)器相連，二效分離器的液相側經(jīng)二效強制循環(huán)泵、二效蒸發(fā)器循環(huán)回二效分離器，二效分離器的氣相側與三效蒸發(fā)器相連，三效分離器的液相側經(jīng)三效強制循環(huán)泵、三效蒸發(fā)器循環(huán)回三效分離器，三效分離器的氣相側與冷凝器相連，冷凝器與冷凝水罐相連，冷凝水罐位于冷凝器與冷凝水泵之間，真空泵與冷凝器的上端相連。
蒸汽發(fā)生器設置于一效蒸發(fā)器的上游，蒸汽發(fā)生器的熱源為來(lái)自于除塵器和脫硫系統之間95℃-120℃的低溫熱煙氣或脫硝反應器與空預器之間大于300℃的高溫熱煙氣，加熱來(lái)自于冷凝水罐的冷凝水，產(chǎn)生大于90℃的水蒸氣作為生蒸汽，用以加熱濃縮脫硫廢水。
蒸汽進(jìn)入一效蒸發(fā)器的殼程放熱后冷凝成冷凝水，由于冷凝水的溫度還比較高，將一效冷凝水送入二效蒸發(fā)器，一是回收顯熱，二是回收潛熱，以此類(lèi)推，一、二、三效三臺蒸發(fā)器及冷凝器中的冷凝水由一臺冷凝水泵排出，排出的冷凝水一部分用于蒸汽發(fā)生器的水源，其余部分作為工藝用水。冷凝器為間接式，防止脫硫廢水二次蒸汽污染冷卻水，冷凝器的冷源為不高于30℃的冷卻水。
來(lái)自于緩沖箱的脫硫廢水經(jīng)進(jìn)料泵進(jìn)入一效分離器，在保證分離器液位穩定的情況下，脫硫廢水經(jīng)一效強制循環(huán)泵在蒸發(fā)器和分離器之間循環(huán)，提高循環(huán)量和循環(huán)速度，提高蒸發(fā)器的傳熱效率，二效和三效之間的脫硫廢水循環(huán)亦是如此。盡管脫硫廢水在各效的循環(huán)方式是相同的，但隨著(zhù)蒸發(fā)的進(jìn)行，脫硫廢水的濃度在增加，溫度在降低，黏度在增加，導致傳熱系數降低，因此后效的廢水循環(huán)量要大于前效，特別是末效的廢水循環(huán)量要大于前邊幾效，控制擴大比例在1.1-1.5倍之間。各效的真空度依次增大，即絕對壓力依次降低，故料液在相鄰兩效之間的輸送不必用泵，而是靠壓差自然流動(dòng)到后一效，但是隨著(zhù)蒸發(fā)過(guò)程的進(jìn)行，料液的濃度在增大，特別是在末效出料時(shí)的濃度甚至可以達到60%（濃度的計量是以廢水中可溶和不可溶的TDS統計），需要借助出料泵進(jìn)行出料。
真空泵設置在冷凝器的下游，真空泵吸氣管道的吸氣口設置在冷凝器的上部，通過(guò)冷凝器抽真空，不凝性氣體或二次蒸汽進(jìn)入冷凝器殼程瞬間充滿(mǎn)，在保證抽真空效果的前提下，少抽取二次蒸汽，如果蒸汽被抽出，只能證明冷凝器換熱面積小，或冷卻水量不足或水溫升高，各效蒸發(fā)器、分離器及冷凝器的真空度是通過(guò)真空管道上的真空調節閥來(lái)調節的。
在三效分離器的上部安裝一個(gè)差壓變送器，檢測三效分離器的真空度，并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制設置在真空管道上的真空調節閥對真空度進(jìn)行調節，使三效分離器的真空度保持在設定值上，同時(shí)在工控機上顯示當前真空度值，在三效分離器的真空度穩定后，由DCS控制子系統控制啟動(dòng)生蒸汽調節閥，待一效和二效分離器的真空度達到設定值后，由DCS控制子系統控制啟動(dòng)進(jìn)料泵，進(jìn)行脫硫廢水的熱濃縮過(guò)程，實(shí)現真空度、蒸汽、進(jìn)料的自動(dòng)控制。
在緩沖箱的底部側面安裝一個(gè)液位變送器，檢測緩沖箱的液位并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制緩沖箱的供料閥開(kāi)度，以保證緩沖箱的液位在高低液位的范圍內，同時(shí)在工控機上顯示當前液位，并可以顯示高低液位報警，當緩沖箱的液位低于最低液位后，補水閥自動(dòng)打開(kāi)，防止攪拌裝置的損害以及蒸發(fā)器的干燒，當緩沖箱的液位高于最高液位后，關(guān)閉供料閥，系統運行過(guò)程中，要保證廢水緩沖箱內不能斷料，還要保證進(jìn)料量。
在進(jìn)料管道上安裝流量變送器，檢測脫硫廢水流量并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制進(jìn)料泵變頻器的頻率，從而保證管道中物料流量的恒定，進(jìn)料流量穩定時(shí)多效蒸發(fā)系統安全穩定運行的前提，同時(shí)在工控機上顯示當前流量值。
在各效分離器底部安裝液位變送器，檢測三效分離器內料液液位并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制出料泵變頻器的頻率，使三效分離器液位保持在高低液位的范圍內，防止液位過(guò)高影響二次蒸汽的液沫夾帶或出料泵缺料空轉，同時(shí)在工控機上顯示當前液位，并顯示高低液位報警，實(shí)現出料的自動(dòng)控制。
在生蒸汽的進(jìn)氣管道上安裝差壓變送器檢測一效蒸發(fā)器的壓力并輸出標準信號傳至DCS控制子系統，由DCS控制子系統控制生蒸汽調節閥的開(kāi)度，控制生蒸汽流量大小，使一效蒸發(fā)器蒸汽壓力穩定在設定值5%的偏差范圍內，同時(shí)在工控機上顯示當前壓力，當一效蒸發(fā)器的壓力超過(guò)設定值5%時(shí)，關(guān)閉生蒸汽調節閥，直到壓力再次回到設定值時(shí)，再重新開(kāi)啟生蒸汽調節閥。
在出料管道上安裝濃度變送器檢測出料濃度并輸出標準信號傳給DCS控制子系統，由DCS控制子系統根據該信號及一效蒸發(fā)器的壓力信號，控制生蒸汽調節閥的開(kāi)度，控制生蒸汽流量大小，使出料濃度穩定在設定值上，與設定的出料濃度偏差不超過(guò)1%-3%。同時(shí)在出料管道上安裝溫度變送器檢測出料溫度，在冷卻水的進(jìn)水管道上安裝流量變送器檢測冷卻水流量，并輸出標準信號傳給DCS控制子系統，由DCS控制子系統根據該信號、一效蒸發(fā)器的壓力信號及冷卻水流量信號，控制生蒸汽調節閥的開(kāi)度，控制生蒸汽流量大小，使出料溫度穩定在設定值上，與設定的出料溫度偏差不超過(guò)±3℃，控制冷卻水泵變頻器的頻率，控制冷卻水的給水量。
在蒸發(fā)器殼程上設有不凝性氣體排出口，蒸發(fā)過(guò)程中必須隨時(shí)打開(kāi)各效蒸發(fā)器的不凝性氣體閥門(mén)，定期并及時(shí)排出不凝性氣體，保持系統的真空度，同時(shí)提高傳熱效率。蒸汽中往往帶有少量的不凝性氣體，不凝性氣體的來(lái)源主要有三方面：加熱蒸汽中帶入、料液蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生、負壓操作下外界漏入，這些不凝性氣體隨加熱蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器殼程，雖然量不大，但長(cháng)期積累后，可在冷凝側局部富集，使得傳熱效率明顯下降，因此，必須及時(shí)從冷凝測排出不凝性氣體。實(shí)際上在不凝性氣體中仍混有一定量的水蒸氣，這主要取決于熱平衡計算及實(shí)際各效的冷凝效果，這部分未冷凝掉的水蒸氣按加熱蒸汽量的0.2%-1.5%計算。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明公布的一種脫硫廢水多效蒸發(fā)自動(dòng)控制系統及方法能夠實(shí)現脫硫廢水多效蒸發(fā)系統的全自動(dòng)控制，提高了系統的安全穩定運行，同時(shí)提高能量的梯級利用率、脫硫廢水的回收率以及脫硫廢水回水的再利用。
（發(fā)明人：侯晶晶;曹建保;崔一塵;趙凱;曾之俊;郭涵;劉占麗）
