一种用于碱回收炉的空气加热装置的制造方法
专利名称:一种用于碱回收炉的空气加热装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于碱回收炉的空气加热装置，鼓风机出风口接风管，另一头连接空气加热器的冷风进口，风管上设置有温度传感器。空气加热器上还设有热风出口、压冷凝水出口、低压蒸汽进口、低压冷凝水出口；热风出口连接风管，风管上设有压力变送器、流量变送器。中压蒸汽管连接空气加热器的中压蒸汽进口，中压蒸汽管上设有调节阀，调节阀上设有调节阀门开度执行机构；中压冷凝水管连接空气加热器的中压冷凝水出口和中压冷凝水收集槽的中压冷凝水进口，低压蒸汽管连接低压蒸汽管。结构简单，运行能耗低，水有效的改善了碱回收生产操环境，降低了热汽对环境的影响；减轻了水汽对厂房结构受力构件的腐蚀程度。
【专利说明】
一种用于碱回收炉的空气加热装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及造纸行业制浆废液燃烧法回收碱技术领域，更具体涉及一种碱回收炉的空气加热装置，适用碱回收锅炉供风系统。
【背景技术】
[0002]造纸厂制浆废液(称黑液)通过浓缩至55%?75%后，喷入碱回收炉内悬浮干燥、燃烧，黑液中的有机物燃烧产生蒸汽，无机物燃烧后产生熔融物溶并溶解，输送到下一道工序回收化工原料碱。由于黑液干固形物热值一般在2900?4700kcal/kg，较燃煤(标煤:7000kcal/kg)低，碱回收炉的鼓风需要进行空气加热(到?150°C)来提高炉膛的燃烧温度，从而改善燃烧工况。
[0003]本系统针对空气加热系统余热浪费情况，设置了一种空气加热装置:把蒸汽加热空气后产生的凝结水收集后进行闪蒸，产生二次饱和蒸汽(0.49MPa，158°C)，用于空气的预热。预热空气后产生的冷凝水进一步收集后二次闪蒸，产生的饱和蒸汽(0.20MPa,133.5°C)可用于除氧器水箱加热锅炉给水，二次闪蒸后的低温冷凝水(133.5°C)用于补充锅炉给水。
[0004]闪蒸是指水的一种相变过程，即在一定压力和温度下的饱和水或未饱和水，当压力下降至某温度下的饱和压力时，就会进入饱和区而开始汽化，并且随着压力的下降，其汽化程度不断提高。饱和蒸汽释放了汽化潜热以后还原为凝结水。凝结水由于失去了高效加热作用而被从用汽设备中排出，同时也将显热带出，这部分热量约占蒸汽总热量的20%?30%。因此，回收利用凝结水成为供热系统重要的节能途径。
[0005]迄今为止，国内外主要有以下几种锅炉供风加热形式。
[0006]1、低压蒸汽加热，冷凝水直接排放形式
[0007]国内万吨级纸厂的碱回收工程通常采用0.4MPa饱和蒸汽加热锅炉供风，产生的冷凝水直接排入地沟。其主要缺点有:
[0008]①0.4MPa饱和蒸汽的温度较低，为151°C，加热空气效果较差；
[0009]②排放的带压冷凝水(151°C)带走大量余热，造成热能浪费和水资源流失；
[0010]③同时冷凝水的排放过程中，由于压力变为大气压，闪蒸率达到最大值，会产生较大的水汽，对钢结构厂房产生腐蚀，影响操作环境。
[0011 ] 2、中压蒸汽加热，冷凝水回用
[0012]国内万吨级以上纸厂的碱回收工程通常采用1.27MPa饱和蒸汽加热锅炉供风，疏水产生的冷凝水收集后送入除氧水箱，用于锅炉给水。
[0013]主要缺点有:
[0014]①由于1.27MPa饱和蒸汽产生的带压冷凝水温度为194°C，高于锅炉给水温度(104°C或130°C)，会在除氧水箱(常压)减压并产生热汽(即二次蒸汽)散发到外界环境中，造成热量损失，影响操作环境。
[0015]②加热空气产生的冷凝水量较大，输送时消耗较多的电能；
[0016]③较高温度的冷凝水输送，容易引起输送栗的汽蚀现象，降低栗的性能，或使栗无法输送介质，严重时造成栗的损坏，高温同时容易使管道管件容易损坏。
[0017]栗的汽蚀现象:离心栗安装高度提高时，将导致栗内压力降低，栗内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。当此处压力降至被输送液体此时温度下的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝，会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，这种现象称为汽蚀现象。
[0018]汽蚀现象的危害:1、会产生噪声和振动。2、过流部件的腐蚀破坏。栗长时间在汽蚀条件下工作时，栗的过流部件在某些地方会遭到腐蚀破坏。一种是由于气泡破灭时产生高频(600?25000HZ)强烈冲击，压力高达49Mpa，致使金属表面出现机械剥蚀；另一种是由于汽化时放出热量，并有温差电池作用产生水解，产生的氧气使金属氧化，发生化学腐蚀。3、栗的性能下降。栗汽蚀时叶轮内的能量交换受到干扰和破坏，在外特性上的表现是Q-H曲线，Q-P、Q-n曲线下降，严重时会使栗中的液流中断，不能工作。
【发明内容】
[0019]本实用新型的目的是在于提供了一种用于碱回收锅炉的空气加热装置，该装置有效解决了碱回收炉供风时加热空气带来的较多蒸汽消耗和余热浪费，以及冷凝水回收集利用问题。本装置可以有效加热空气，回收凝结水中余热、节省蒸汽的用量;高温蒸汽由于与环境的温差较大，热损耗相对较大，所以，利用部分汽轮机抽气产生的低压蒸汽，可以降低热损耗;本装置还可以降低凝结水的排放温度和排放量，降低高温凝结水回收带来的输送设备汽蚀危害和管道管件材料损耗，达到节能增效，生态环保的效果。本装置整体结构简单，运行能耗低，水排放量少，操作自动化;有效的改善了碱回收生产操环境，明显的降低了热汽对环境的影响;减轻了水汽对厂房结构受力构件的腐蚀程度。
[0020]为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案:
[0021]—种用于碱回收炉的空气加热装置，它包括:鼓风机、空气换热器、中压冷凝水收集槽、低压冷凝水收集槽、变频冷凝水栗、风管、中压蒸汽管、中压冷凝水管、低压冷凝水管、低压蒸汽管、低温冷凝水管、调节阀、温度传感器、压力变送器、流量传感器、流量变送器、PLC控制装置，PLC控制装置由可编程逻辑控制器和上位机组成，含流量显示/控制单元、压力显示单元、温度显示单元、压力显示单元、温度显示/控制单元、液位显示/控制/报警单元组成。其特征在于:鼓风机固定(设于)地面(或楼面)位置，鼓风机出风口接第一风管，第一风管另一头连接空气加热器的第一冷风进口，第一风管上设置有第一流量变送器、第二压力变送器、第三温度传感器。空气加热器上还设有第二热风出口、第三中压蒸汽进口、第四中压冷凝水出口、第五低压蒸汽进口、第六低压冷凝水出口；第二热风出口连接第二风管，将热风送到碱回收炉环形风管后分配进炉，用于助燃。第二风管上设有第四压力变送器、第五流量变送器。中压蒸汽管连接空气加热器的第三中压蒸汽进口，中压蒸汽管上设有第一调节阀，第一调节阀上设有调节阀门开度执行机构；中压冷凝水管连接空气加热器的第四中压冷凝水出口和中压冷凝水收集槽的第二中压冷凝水进口；第一低压冷凝水管连接空气加热器的第六低压冷凝水出口和低压冷凝水收集的第四低压冷凝水进口。第一低压蒸汽管连接第二低压蒸汽管，第二低压蒸汽管再连接到空气加热器第五低压蒸汽进口，将中压冷凝水收集槽产生的二次蒸汽用于空气预热;第二低压冷凝水管连接中压冷凝水收集槽的第三低压冷凝水出口和低压冷凝水收集槽第三低压冷凝水进口，第二低压冷凝水管上设有第二调节阀，第二调节阀上设有调节阀门开度执行机构(为RVQ647气动V型球阀，外购。阀门的执行机构连接在阀门的阀杆上，调节阀门内的通道大小，控制流体的通过量)。
[0022]第三低压蒸汽管连接低压冷凝水收集槽的第一低压蒸汽管出口，将低压蒸汽送到除氧系统用于锅炉给水的加热。第三低温冷凝水管连接低压冷凝水收集槽第二低压冷凝水出口和变频冷凝水栗进口，变频冷凝水栗出口接低温冷凝水管，将低温冷凝水送至冷凝水箱补充锅炉给水。变频冷凝水栗出口低温冷凝水管上设有第三调节阀，第三调节阀上设有调节阀门开度执行机构，还设有第八流量传感器。
[0023]PLC控制装置由可编程逻辑控制器和上位机组成，含流量显示/控制单元、压力显示单元、温度显示单元、压力显示单元、温度显示/控制单元、液位显示/控制/报警单元。
[0024]所述的第一流量显示/控制单元连接第一流量变送器和鼓风机第一变频器，第二压力显示单元连接第二压力变送器，第三温度显示单元连接第三温度传感器，第四压力显示单元连接第四压力变送器，第五温度显示/控制单元连接第五温度传感器和中压蒸汽管上的第一调节阀，第六液位显示/控制/报警单元连接第六液位变送器和第二调节阀，第七液位显示/控制/报警单元连接第七液位变送器和第三调节阀，第八流量显示/控制单元连接第八流量传感器和变频冷凝水栗的第二变频器。
[0025]鼓风机上的第一变频器分别与第一变频电机、第一流量显示/控制单元相连;第五温度传感器分别与第二风管、第五温度显示/控制单元相连;第六液位变送器分别与第二低压冷凝水管、第六液位显示/控制/报警单元相连;第七液位变送器分别与第三低压冷凝水管、第七液位显示/控制/报警单元相连;变频冷凝水栗上的第二变频器分别于第二变频电机和第八流量显示/控制单元相连。
[0026]各组成部分功能和作用为:
[0027]①、鼓风机的作用为:鼓风机吸入空气，出口连接第一风管，将碱回收炉需要的一定压力和流量的空气送入空气加热器中加热，保证热风有一定的流速和流量进入碱回收炉助燃。
[0028]②、空气加热器的作用为:将鼓风机送来的常温空气加热到150°C，通过空气加热器出口连接的第二风管，将热空气引入碱回收炉助燃。中压蒸汽管连接空气加热器的第三中压蒸汽进口，1.27MPa(194°C )的中压饱和蒸汽与空气热交换后变成冷凝水。空气加热器的第四冷凝水出口连接中压冷凝水管，将194°C(158°C)中压冷凝水送到中压冷凝水收集槽。含有0.49MPa(158°C)低压饱和蒸汽(电站汽机来抽气)的第二低压蒸汽管连接空气加热器的低压蒸汽进口，用于预热空气，将空气加热至约100°C，低压蒸汽与空气热交换后变成低压冷凝水。空气加热器的第六低压冷凝水出口连接第一低压冷凝水管，将158°C的中压冷凝水弓I到低压冷凝水收集槽。
[0029]③、中压冷凝水收集槽的作用为:194°C的中压冷凝水在中压冷凝水收集槽中由于压力的下降，闪蒸出0.49MPa，158°C的二次蒸汽(低压饱和蒸汽)，经第一低压蒸汽出口连接第一低压蒸汽管，再接到第二低压蒸汽管(管内补充蒸汽为汽轮机抽气产生的0.49MPa，158°(:饱和蒸汽)，连接至空气加热器，用于空气的预热。第三冷凝水排出口接的第二低压冷凝水管将低压冷凝水引入低压冷凝水收集槽。
[0030]当一定压力下的热凝结水或锅炉水被降压，部分水会二次蒸发，所得到的蒸汽即为闪蒸蒸汽，即闪蒸蒸汽发生于高压的水(水温高于低压时的饱和温度)变为低压的时候。
[0031]④、低压冷凝水收集槽的作用为:158°C的低压冷凝水在低压冷凝水收集槽中由于压力的下降，闪蒸出0.2MPa，133.5°C的低压闪蒸汽，经第二低压蒸汽出口连接的第三低压蒸汽管去除氧器水箱，用于锅炉给水加热。第三低压冷凝水管接第二冷凝水排出口和变频冷凝水栗。中高压锅炉补水温度一般为130°C，经过两次闪蒸后的冷凝水一方面达到了锅炉给水的要求，另一方面，较低温度的冷凝水的输送，降低了冷凝水栗汽蚀的发生机率。
[0032]⑤、变频冷凝水栗的作用为:保持低压冷凝水收集槽的液位，并将经过两次闪蒸后的低温冷凝水(133.5°C)送往除氧水箱用于补充锅炉给水。
[0033]⑥、PLC控制装置16由第一流量显示/控制单元16-1、第二压力显示单元16-2、第三温度显示单元16-3、第四压力显示单元16-4、第五温度显示/控制单元16-5、第六液位显示/控制/报警单元16-6、第七液位显示/控制/报警单元16-7、第八流量显示/控制单元16-8组成。其作用为:
[0034]第一流量显示/控制单元16-1，第一流量变送器15-1的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至鼓风机第一变频器1-2，流量参数在上位机显示;通过第一变频器1-2调节鼓风机第一变频电机1-1转速，控制鼓风机的鼓风量。
[0035]第二压力显示单元16-2，第二压力变送器15-2的检测信号经电缆反馈给PLC，显示鼓风机出口风压；
[0036]第三温度显示单元16-3，第三温度传感器15-3的检测信号经电缆反馈给PLC，显示鼓风机出口风温；
[0037]第四压力显示单元16-4，第四压力变送器15-4的检测信号经电缆反馈给PLC，显示空气加热器出口风压。
[0038]第五温度显示/控制单元16-5，第五温度传感器15-5的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至中压蒸汽管上的第一调节阀17，参数在上位机显示;通过调节第一调节阀的开度，控制中压蒸汽供给量，起到空气加热温度控制作用。
[0039]第六液位显示/控制/报警单元16-6，第六液位变送器15-6的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至第二调节阀18，参数在上位机显示，超过高位和低位报警，通过调解第二调节阀开度，控制高压冷凝水收集槽3的液位，保证低压冷凝水收集槽压力，阻断气体进入低压冷凝水收集槽。
[0040]第七液位显示/控制/报警单元16-7，第七液位变送器15-7的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至第三调节阀，参数在上位机显示，超过高位和低位报警，通过调解第三调节阀开度，控制低压冷凝水收集槽4的液位，保证高压冷凝水收集槽压力，阻断气体进入栗体。
[0041]第八流量显示/控制单元16-1，第八流量传感器15-1的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至变频冷凝水栗5的第二变频器5-2，流量参数在上位机显示;通过第二变频器5-2调节第二变频电机5-1的转速，起到输送量的控制作用。
[0042]按加热风量:75000m3/h*3台(30°C)计(回收1000吨/天废液固形物的.碱回收炉所需要加热的空气量)，加热后的风温为150°C，使用流通截面积为2.445m2空气加热器加热空气，两种加热效果估算如下:
[0043]A、完全使用1.27MPa，194°C饱和蒸汽加热(传热系数按K = 58.9kcal/m2.hr.°Cif):
[0044]I) 194°C饱蒸汽用量:6.02t/h*3台；
[0045]2)产生194°C饱和冷凝水量:6.02t/h*3台。
[0046]B、使用本装置进行二次闪蒸冷凝水回收余热，预热空气(预热空气传热系数按K =55.52kcal/m2.hr.°〇计，加热空气传热系数按K = 57.66kcal/m2.hr.°〇计):
[0047]1)1.27MPa，194°C饱蒸汽年用量:2.32t/h*3台；
[0048]2)产生 0.49MPa，158°C 饱蒸汽:0.17t/h*3 台；
[0049]补充0.49MPa，158°C饱蒸汽:3.31t/h*3台(来源:汽轮机抽气)；
[0050]3)产生0.2MPa,133.5°C饱蒸汽:0.28t/h*3台；
[0051]4)产生 133.5。(:冷凝水:5.35^11*3台。
[0052]C)结论:
[0053]I)节省1.27MPa，194°C饱蒸汽:6.02t/h*3台_2.32t/h*3台=3.70t/h
[0054]2)减少冷凝水量:(6.02t-5.35t)*3 = 0.67t/h*3 = 2.01t/h;
[0055]3)回收(二次蒸汽)热能:
[0056]0.17t/h*665.95kcal/kg+0.28t/h*650.83kcal/kg)*3台*1000kg/t
[0057]=885178.05kcal/h
[0058]折标煤(标煤:7000kcal/kg计):
[0059]885178.05kcal/kg + 7000kcal/kg = 126.45t/h。
[0060]本装置一方面，可以加热空气、回收凝结水中余热、节省蒸汽的用量，同时，可以降低凝结水的排放温度和排放量，减轻水汽对厂房结构受力构件的腐蚀，达到节能增效，生态环保的效果。
[0061]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:
[0062]I)该装置能有效加热碱回收炉所需要的空气；高效回收蒸汽凝结水中的余热，降低了凝结水排放量，减少了输送设备的电耗，节能增效。
[0063]2)利用该装置有效降低蒸汽冷凝水的排放温度，降低凝结水高温回收带来的运行成本和设备及材料损耗。
[0064]3)减少了水汽的散发，改善了操作工况，有效减轻了水汽对厂房钢结构的腐蚀。
[0065]4)利用部分汽轮机抽气给空气预热降低热损耗。高温蒸汽由于与环境的温差较大，热损耗相对较大，所以，利用低压蒸汽，可以降低热损耗。在额定的发电产量及热负荷下，汽机抽气越多，热电站热效率越高，从而提高能源利用率，节省燃煤，实现节能减排。
[0066]5)本实用新型自动化程度高，能及时记录、调节和预警冷凝水收集槽的液位，防止气体窜通，使加热空气产生的冷凝水有效疏水(排除加热设备或蒸汽管道中的蒸汽凝结水，且不漏出蒸汽)，保证了闪蒸蒸汽的温度和压力；能及时记录、调节空气加热的风量和温度；通过调节输送冷凝水栗电机转速，保证了栗的安全使用，有效降低了汽蚀现象发生的机率。
[0067]本实用新型适用于系统解决碱回收炉空气加热、余热回收和冷凝水排放问题。通过冷凝水的二次闪蒸，回收了加热气体产生的冷凝水中的余热；降低了冷凝水的排放温度和排放量;有效降低了输送栗的输送量和汽蚀现象发生机率。本装置整体结构简单，可长期连续运行，运行能耗低，操作自动化;有效改善碱回收生产操环境，明显降低汽水排放对环境的影响；减轻了汽水对钢结构厂房结构受力构件的腐蚀，在造纸废液回收领域具有较好的应用前景。
[0068]按加热风量:75000m3/h*3台(30°C)(回收1000吨/天废液固形物的碱回收炉所需要加热的空气量)，加热后的风温为150 °C计，若使用流通截面积为2.445m2空气加热器加热空气，加热效果估算:I)节省1.27MPa，194 °C饱蒸汽3.70 t/h; 2)减少冷凝水输送量:2.011/h;3)回收(二次蒸汽)热能:885178.05kcal/h，折标煤(标煤:7000kcal/kg 计)126.45t/h。
【附图说明】
[0069]图1为碱回收锅炉空气加热装置示意图。
[0070]其中:1 一鼓风机(非标设备，风量:75000m3/h(30°C)，H=4500Pa，市场上购置)，1_1一第一变频电机(功率:1321(￥，1450印111，38(^，市场上购置)，1-2—第一变频器(非标设备，132KW电机配套变频器，市场上购置)，1-3—鼓风机出风口； 2—空气换热器(非标设备，温升:20?150 °C蒸汽:1.27MPa，空气换热器(低温换热面积:940m2，高温换热面积:780m2。市场上购置)构成:2-1—第一冷风进口，2-2第二热风出口，2-3—第三中压蒸汽进口，2-4—第四中压冷凝水出口，2-5—第五低压蒸汽进口，2-6—第六低压冷凝水出口；3 —中压冷凝水收集槽，3-1 —第一低压蒸汽出口，3-2—第一中压冷凝水进口，3-3—第一冷凝水排出口；4一低压冷凝水收集槽，4-1 一第二低压蒸汽出口，4-2—第二冷凝水排出口，4-3—第一低压冷凝水进口，4-4一第二低压冷凝水进口 ； 5—变频冷凝水栗(流量:40m3/h，杨程:30m，最高工作温度:130°C，市场上购置)，5-1 —第二变频电机(功率:7.5KW，转速:2900r/min，380V)，5-2—第二变频器(非标设备，7.5KW电机配套变频器，市场上购置)；6—第一风管;7—中压蒸汽管;8—第二风管;9一中压冷凝水管；10—第一低压蒸汽管；11一第一低压冷凝水管；12—第二低压冷凝水管；13—第三低压冷凝水管；14一低温冷凝水管；17—第一调节阀(普通)，18—第二调节阀(普通)，19—第三调节阀(普通)，20—第二低压蒸汽管，21—第三低压蒸汽管，15-1—第一流量变送器(差压变送器，市场上购置)，15-2—第二压力变送器(远传压力变送器，型号如:WT3000CG2A22A1BB4DF，市场上购置)，15_3—第三温度传感器(铂热电阻，型号:WZPK-240市场上购置)，15-4—第四压力变送器(远传压力变送器，型号如:WT3000CG2A22A1BB4DF，市场上购置)，15_5—第五温度传感器(铂热电阻，型号:WZPK_240，市场上购置)，15-6—第六液位变送器(差压变送器，型号如:WT3000CD2A22A1BB4DF，市场上购置)；15-7—第七液位变送器(差压变送器，型号如:WT3000⑶2A22A1BB4DF，市场上购置)；15-8—第八流量传感器(电磁流量计传感器，市场上购置)；16—PLC控制装置(含机柜和模块，机柜型号:YR-BF04，市场上购置)，包括:16-1—第一流量显示/控制单元(模块单元，市场上购置)，16_2—第二压力显示单元(模块单元，市场上购置)；16-3—第三温度显示单元(模块单元，型号:WZPK-240市场上购置)，16-4—第四压力显示单元(模块单元，市场上购置)；16-5—第五温度显示/控制单元(模块单元，市场上购置)，16-6—第六液位显示/控制/报警单元(模块单元，市场上购置)，16-7—第七液位显示/控制/报警单元(模块单元，市场上购置)，16-8—第八流量显示/控制单元(模块单元，电磁流量计传感器，市场上购置)。
[0071]注:本装置设备型号随生产产量而变化。本次提供的设备型号为:按空气量75000m3/h鼓风配套空气加热装置进行选型。
[0072]“模块”又称构件，模块内置CPU{中央处理器(CPU，Central Processing Unit),是一块集成电路}。模块是为完成某一功能所需的一段程序或子程序，是能够单独命名并独立地完成一定功能的程序语句的集合(即程序代码和数据结构的集合体)。
[0073]非标设备是指设备不是标准化的，不批量生产，没有统一的型号。设备生产厂家收到订单后，需根据用户要求进行个性化绘图设计、制作(本领域的普通技术人员均能制备)。为非标准通用设计，需进行个性化制图(本领域的普通技术人员均能制备)。
【具体实施方式】
[0074]实施例1:
[0075]根据图1可知，一种碱回收炉空气加热装置，它包括:鼓风机1、空气换热器2、中压冷凝水收集槽3、低压冷凝水收集槽4、变频冷凝水栗5、第一风管6、中压蒸汽管7、第二风管
8、中压冷凝水管9、低压蒸汽管10、第一低压冷凝水管11、第二低压冷凝水管12、第三低压冷凝水管13、低温冷凝水管14、第一调节阀17、第二调节阀18、第三调节阀19、第二中压蒸汽管20、第三低压蒸汽管21、第一流量变送器15-1、第二压力变送器15-2、第三温度传感器15-3、第四压力变送器15-4、第五温度传感器15-5、第六液位变送器15-6、第七液位变送器15-7、第八流量传感器15_8、PLC控制装置16。其连接关系是:鼓风机I固定地面(或楼面)位置，鼓风机出风口 1-3接第一风管6，第一风管6另一头连接空气加热器2的第一冷风进口 2-1，第一风管6上设置有第一流量变送器15-1、第二压力变送器15-2、第三温度传感器15-3。空气加热器2上还设有第二热风出口 2-2、第三中压蒸汽进口 2-3、第四中压冷凝水出口 2-4、第五低压蒸汽进口 2-5、第六低压冷凝水出口 2-6，第二热风出口 2-2连接第二风管6，将热风送到碱回收炉环形风管后分配进炉，用于助燃。第二热风出口 2-2连接的第二风管8上设有第四压力变送器、第五流量变送器。中压蒸汽管7连接空气加热器的第三中压蒸汽进口2-3，中压蒸汽管7上设有第一调节阀17，第一调节阀上设有调节阀门开度执行机构(为RVQ647气动V型球阀，外购)；中压冷凝水管9连接空气加热器2的第四中压冷凝水出口 2-4和中压冷凝水收集槽3的第一中压冷凝水进口 3-2;第一低压冷凝水11连接空气加热器2的第六低压冷凝水出口 2-6和低压冷凝水收集槽4的第四低压冷凝水进口4-4。第一低压蒸汽管10连接第二低压蒸汽管20，第二低压蒸汽管20再连接到空气加热器的第五低压蒸汽进口 2-5，将中压冷凝水收集槽3产生的二次蒸汽用于空气预热。
[0076]第二低压冷凝水管12连接中压冷凝水收集槽3的低压冷凝水出口3-3和低压冷凝水收集槽4的第三低压冷凝水进口 4-3，第二低压冷凝水管12上设有第二调节阀18，第二调节阀18上设有调节阀门开度执行机构;第三低压蒸汽管21连接低压冷凝水收集槽4的低压蒸汽管出口 4-1，将低压蒸汽送到除氧系统用于锅炉给水的加热。
[0077]第三低温冷凝水管13连接低压冷凝水收集槽4和变频冷凝水栗5进口，变频冷凝水栗5出口接低温冷凝水管14，将低温冷凝水送至冷凝水箱补充锅炉给水。变频冷凝水栗5出口低温冷凝水管14上设有第三调节阀19，第三调节阀上设有调节阀门开度执行机构，还设有第八流量传感器15-8。
[0078]PLC控制装置16含第一流量显示/控制单元16-1，第二压力显示单元16-2，第三温度显示单元16-3，第四压力显示单元16-4，第五温度显示/控制单元16-5，第六液位显示/控制/报警单元16-6，第七液位显示/控制/报警单元16-7，第八流量显示/控制单元16-8。其特连接关系:第一变频器2 — I分别与第一变频电机1-1和第一流量显示/控制单元16-1相连；第二压力显示单元16-2连接第二压力变送器15-2，第三温度显示单元16-3连接第三温度传感器15-3，第四压力显示单元16-4连接第四压力变送器15-4，第五温度显示/控制单元16-5分别与第五温度传感器15-5和中压蒸汽管上的第一调节阀17相连;第六液位显示/控制/报警单元16-6分别与第六液位变送器15-6和第二调节阀18相连;第七液位显示/控制/报警单元16-7分别与第七液位变送器15-7和第三调节阀19相连;变频冷凝水栗5的第二变频器5-2分别与变频冷凝水栗的第二变频电机5-1和第八流量显示/控制单元16-8相连。
[0079]对PLC控制装置16的详细说明如下:PLC控制装置16通过可编程逻辑控制器和上位机对流量、液位、温度、压力、电导率以及电机转速进行监测或调控，如图1中虚线所示。具体为:第一流量显示/控制单元16-1，通过第一流量变送器15-1检测鼓风机I出口第一风管6内的空气流量，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至鼓风机I的第一变频器1-2，通过调节第一变频电机1-1的转速，调节鼓风机出口空气流量。第二压力显示单元16-2，通过第二压力变送器15-2检测空气加热器2进口第一风管6的空气压力，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出信号，压力值在上位机显示。第三温度显示单元16-3，通过第三温度传感器15-3检测空气加热器2进口第一风管6的空气温度，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出信号，温度值在上位机显示。第四压力显示单元16-4，通过第二压力变送器15-4检测空气加热器2出口第二风管8的空气压力，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出信号，压力值在上位机显示。第五温度显示/控制单元16-5，通过第五温度传感器15-5检查出口第二风管8的空气温度，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至中压蒸汽管7上的第一调节阀12的执行机构，通过调节阀门的开度，改变中压蒸汽供给量，从而调节空气加热器后的空气温度。第六液位显示/控制/报警单元16-6，通过第六液位变送器15-6检侧中压冷凝水收集槽3的液位，信号由电缆反馈给PLC，PLC程序设置液位值高报警和低值报警；并经PLC运算后输出控制信号至第二低压冷凝水管12上的第二调节阀18的执行机构，通过调节阀门的开度，放空中压冷凝水收集罐3中的冷凝水至低位置。第七液位显示/控制/报警单元16-7，通过第七液位变送器15-7检侧低压冷凝水收集槽4的液位，信号由电缆反馈给PLC，PLC程序设置液位值高报警和低值报警;并经PLC运算后输出控制信号至低温冷凝水管14上的第三调节阀19的执行机构，通过调节阀门的开度，放空低压冷凝水收集罐4中的冷凝水至低位置。第八流量显示/控制单元16-8，通过第八流量传感器15-8检测变频冷凝水栗5出口低温冷凝水管11上的流量，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至变频冷凝水栗5的第二变频器5-2，调节第二变频电机5-1的转速，从而节省电能，有效保护冷凝水栗5。
【主权项】
1.一种用于碱回收炉的空气加热装置，它包括鼓风机(I)、空气换热器(2)、中压冷凝水收集槽(3)、低压冷凝水收集槽(4)、变频冷凝水栗(5)、第一风管(6)、中压冷凝水管(9)、第一低压蒸汽管(10)、第一低压冷凝水管(U)、低温冷凝水管(14)，其特征在于:鼓风机(I)出风口接第一风管(6)，第一风管(6)另一头连接空气加热器(2)的第一冷风进口(2-1)，空气加热器(2)上第二热风出口(2-2)连接第二风管(8)，中压冷凝水管(9)连接空气加热器(2)的第四中压冷凝水出口(2-4)和中压冷凝水收集槽(3)的第二中压冷凝水进口(3-2);第一低压冷凝水管(11)连接空气加热器(2)的第六低压冷凝水出口(2-6)和低压冷凝水收集槽(4)的第四低压冷凝水进口(4-4)，第一低压蒸汽管(10)连接第二低压蒸汽管(20)，第二低压蒸汽管(20)再连接到空气加热器(2)的第五中压蒸汽进口(2-5);第二低压冷凝水管(12)连接中压冷凝水收集槽(3)的第三低压冷凝水出口( 3-3)和低压冷凝水收集槽(4)的第三低压冷凝水进口(4-3);第三低压冷凝水管(13)连接低压冷凝水收集槽(4)的第二低压冷凝水出口(4-2)和变频冷凝水栗(5);变频冷凝的水栗(5)出口连接低温冷凝水管(14);第三低压蒸汽管(21)连接低压冷凝水收集槽(4)的低压蒸汽管出口(4-1)，PLC控制装置16含第一流量显示/控制单元(16-1)，第二压力显示单元(16-2)，第三温度显示单元(16-3)，第四压力显示单元(16-4)，第五温度显示/控制单元(16-5)，第六液位显示/控制/报警单元(16-6)，第七液位显示/控$1」/报警单元(16-7)，第八流量显示/控制单元(16-8)。2.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的中压冷凝水收集槽(3)上设有第一低压蒸汽出口(3-1)、第二中压冷凝水进口(3-2)、第三冷凝水排出口(3-3)。3.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的低压冷凝水收集槽(4)上设有第一低压蒸汽出口(4-1)、第二冷凝水排出口(4-2)、第三低压冷凝水进口( 4-3)、第四低压冷凝水进口( 4-4)。4.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的第一流量显示/控制单元(16-1)连接第一流量变送器(15-1)和鼓风机第一变频器(1-2)，第二压力显示单元(16-2)连接第二压力变送器(15-2)，第三温度显示单元(16-3)连接第三温度传感器(15-3)，第四压力显示单元(16-4)连接第四压力变送器(15-4)，第五温度显示/控制单元(16-5)连接第五温度传感器(15-5)和中压蒸汽管上的第一调节阀(17)，第六液位显示/控制/报警单元(16-6)连接第六液位变送器(15-6)和第二调节阀(18)，第七液位显示/控制/报警单元(16-7)连接第七液位变送器(15-7)和第三调节阀(19)，第八流量显示/控制单元(16-1)连接第八流量传感器(15-8)和变频冷凝水栗(5)的第二变频器(5-2)。5.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的鼓风机(I)上的第一变频器(I 一 2)分别与第一变频电机(1-1)和第一流量显示/控制单元(16-1)相连。6.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的变频冷凝水栗(5)上的第二变频器(5 — 2)分别与第二变频电机(5-1)和第八流量显示/控制单元(16-8)相连。
【文档编号】F23G7/04GK205717299SQ201620386495
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】康仙陵, 张劲松, 杨晓臻, 段启坤, 杨能生, 刘北平, 肖波, 汤玉林
【申请人】中国轻工业武汉设计工程有限责任公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于碱回收炉的空气加热装置，鼓风机出风口接风管，另一头连接空气加热器的冷风进口，风管上设置有温度传感器。空气加热器上还设有热风出口、压冷凝水出口、低压蒸汽进口、低压冷凝水出口；热风出口连接风管，风管上设有压力变送器、流量变送器。中压蒸汽管连接空气加热器的中压蒸汽进口，中压蒸汽管上设有调节阀，调节阀上设有调节阀门开度执行机构；中压冷凝水管连接空气加热器的中压冷凝水出口和中压冷凝水收集槽的中压冷凝水进口，低压蒸汽管连接低压蒸汽管。结构简单，运行能耗低，水有效的改善了碱回收生产操环境，降低了热汽对环境的影响；减轻了水汽对厂房结构受力构件的腐蚀程度。
【专利说明】
一种用于碱回收炉的空气加热装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及造纸行业制浆废液燃烧法回收碱技术领域，更具体涉及一种碱回收炉的空气加热装置，适用碱回收锅炉供风系统。
【背景技术】
[0002]造纸厂制浆废液(称黑液)通过浓缩至55%?75%后，喷入碱回收炉内悬浮干燥、燃烧，黑液中的有机物燃烧产生蒸汽，无机物燃烧后产生熔融物溶并溶解，输送到下一道工序回收化工原料碱。由于黑液干固形物热值一般在2900?4700kcal/kg，较燃煤(标煤:7000kcal/kg)低，碱回收炉的鼓风需要进行空气加热(到?150°C)来提高炉膛的燃烧温度，从而改善燃烧工况。
[0003]本系统针对空气加热系统余热浪费情况，设置了一种空气加热装置:把蒸汽加热空气后产生的凝结水收集后进行闪蒸，产生二次饱和蒸汽(0.49MPa，158°C)，用于空气的预热。预热空气后产生的冷凝水进一步收集后二次闪蒸，产生的饱和蒸汽(0.20MPa,133.5°C)可用于除氧器水箱加热锅炉给水，二次闪蒸后的低温冷凝水(133.5°C)用于补充锅炉给水。
[0004]闪蒸是指水的一种相变过程，即在一定压力和温度下的饱和水或未饱和水，当压力下降至某温度下的饱和压力时，就会进入饱和区而开始汽化，并且随着压力的下降，其汽化程度不断提高。饱和蒸汽释放了汽化潜热以后还原为凝结水。凝结水由于失去了高效加热作用而被从用汽设备中排出，同时也将显热带出，这部分热量约占蒸汽总热量的20%?30%。因此，回收利用凝结水成为供热系统重要的节能途径。
[0005]迄今为止，国内外主要有以下几种锅炉供风加热形式。
[0006]1、低压蒸汽加热，冷凝水直接排放形式
[0007]国内万吨级纸厂的碱回收工程通常采用0.4MPa饱和蒸汽加热锅炉供风，产生的冷凝水直接排入地沟。其主要缺点有:
[0008]①0.4MPa饱和蒸汽的温度较低，为151°C，加热空气效果较差；
[0009]②排放的带压冷凝水(151°C)带走大量余热，造成热能浪费和水资源流失；
[0010]③同时冷凝水的排放过程中，由于压力变为大气压，闪蒸率达到最大值，会产生较大的水汽，对钢结构厂房产生腐蚀，影响操作环境。
[0011 ] 2、中压蒸汽加热，冷凝水回用
[0012]国内万吨级以上纸厂的碱回收工程通常采用1.27MPa饱和蒸汽加热锅炉供风，疏水产生的冷凝水收集后送入除氧水箱，用于锅炉给水。
[0013]主要缺点有:
[0014]①由于1.27MPa饱和蒸汽产生的带压冷凝水温度为194°C，高于锅炉给水温度(104°C或130°C)，会在除氧水箱(常压)减压并产生热汽(即二次蒸汽)散发到外界环境中，造成热量损失，影响操作环境。
[0015]②加热空气产生的冷凝水量较大，输送时消耗较多的电能；
[0016]③较高温度的冷凝水输送，容易引起输送栗的汽蚀现象，降低栗的性能，或使栗无法输送介质，严重时造成栗的损坏，高温同时容易使管道管件容易损坏。
[0017]栗的汽蚀现象:离心栗安装高度提高时，将导致栗内压力降低，栗内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。当此处压力降至被输送液体此时温度下的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝，会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，这种现象称为汽蚀现象。
[0018]汽蚀现象的危害:1、会产生噪声和振动。2、过流部件的腐蚀破坏。栗长时间在汽蚀条件下工作时，栗的过流部件在某些地方会遭到腐蚀破坏。一种是由于气泡破灭时产生高频(600?25000HZ)强烈冲击，压力高达49Mpa，致使金属表面出现机械剥蚀；另一种是由于汽化时放出热量，并有温差电池作用产生水解，产生的氧气使金属氧化，发生化学腐蚀。3、栗的性能下降。栗汽蚀时叶轮内的能量交换受到干扰和破坏，在外特性上的表现是Q-H曲线，Q-P、Q-n曲线下降，严重时会使栗中的液流中断，不能工作。
【发明内容】
[0019]本实用新型的目的是在于提供了一种用于碱回收锅炉的空气加热装置，该装置有效解决了碱回收炉供风时加热空气带来的较多蒸汽消耗和余热浪费，以及冷凝水回收集利用问题。本装置可以有效加热空气，回收凝结水中余热、节省蒸汽的用量;高温蒸汽由于与环境的温差较大，热损耗相对较大，所以，利用部分汽轮机抽气产生的低压蒸汽，可以降低热损耗;本装置还可以降低凝结水的排放温度和排放量，降低高温凝结水回收带来的输送设备汽蚀危害和管道管件材料损耗，达到节能增效，生态环保的效果。本装置整体结构简单，运行能耗低，水排放量少，操作自动化;有效的改善了碱回收生产操环境，明显的降低了热汽对环境的影响;减轻了水汽对厂房结构受力构件的腐蚀程度。
[0020]为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案:
[0021]—种用于碱回收炉的空气加热装置，它包括:鼓风机、空气换热器、中压冷凝水收集槽、低压冷凝水收集槽、变频冷凝水栗、风管、中压蒸汽管、中压冷凝水管、低压冷凝水管、低压蒸汽管、低温冷凝水管、调节阀、温度传感器、压力变送器、流量传感器、流量变送器、PLC控制装置，PLC控制装置由可编程逻辑控制器和上位机组成，含流量显示/控制单元、压力显示单元、温度显示单元、压力显示单元、温度显示/控制单元、液位显示/控制/报警单元组成。其特征在于:鼓风机固定(设于)地面(或楼面)位置，鼓风机出风口接第一风管，第一风管另一头连接空气加热器的第一冷风进口，第一风管上设置有第一流量变送器、第二压力变送器、第三温度传感器。空气加热器上还设有第二热风出口、第三中压蒸汽进口、第四中压冷凝水出口、第五低压蒸汽进口、第六低压冷凝水出口；第二热风出口连接第二风管，将热风送到碱回收炉环形风管后分配进炉，用于助燃。第二风管上设有第四压力变送器、第五流量变送器。中压蒸汽管连接空气加热器的第三中压蒸汽进口，中压蒸汽管上设有第一调节阀，第一调节阀上设有调节阀门开度执行机构；中压冷凝水管连接空气加热器的第四中压冷凝水出口和中压冷凝水收集槽的第二中压冷凝水进口；第一低压冷凝水管连接空气加热器的第六低压冷凝水出口和低压冷凝水收集的第四低压冷凝水进口。第一低压蒸汽管连接第二低压蒸汽管，第二低压蒸汽管再连接到空气加热器第五低压蒸汽进口，将中压冷凝水收集槽产生的二次蒸汽用于空气预热;第二低压冷凝水管连接中压冷凝水收集槽的第三低压冷凝水出口和低压冷凝水收集槽第三低压冷凝水进口，第二低压冷凝水管上设有第二调节阀，第二调节阀上设有调节阀门开度执行机构(为RVQ647气动V型球阀，外购。阀门的执行机构连接在阀门的阀杆上，调节阀门内的通道大小，控制流体的通过量)。
[0022]第三低压蒸汽管连接低压冷凝水收集槽的第一低压蒸汽管出口，将低压蒸汽送到除氧系统用于锅炉给水的加热。第三低温冷凝水管连接低压冷凝水收集槽第二低压冷凝水出口和变频冷凝水栗进口，变频冷凝水栗出口接低温冷凝水管，将低温冷凝水送至冷凝水箱补充锅炉给水。变频冷凝水栗出口低温冷凝水管上设有第三调节阀，第三调节阀上设有调节阀门开度执行机构，还设有第八流量传感器。
[0023]PLC控制装置由可编程逻辑控制器和上位机组成，含流量显示/控制单元、压力显示单元、温度显示单元、压力显示单元、温度显示/控制单元、液位显示/控制/报警单元。
[0024]所述的第一流量显示/控制单元连接第一流量变送器和鼓风机第一变频器，第二压力显示单元连接第二压力变送器，第三温度显示单元连接第三温度传感器，第四压力显示单元连接第四压力变送器，第五温度显示/控制单元连接第五温度传感器和中压蒸汽管上的第一调节阀，第六液位显示/控制/报警单元连接第六液位变送器和第二调节阀，第七液位显示/控制/报警单元连接第七液位变送器和第三调节阀，第八流量显示/控制单元连接第八流量传感器和变频冷凝水栗的第二变频器。
[0025]鼓风机上的第一变频器分别与第一变频电机、第一流量显示/控制单元相连;第五温度传感器分别与第二风管、第五温度显示/控制单元相连;第六液位变送器分别与第二低压冷凝水管、第六液位显示/控制/报警单元相连;第七液位变送器分别与第三低压冷凝水管、第七液位显示/控制/报警单元相连;变频冷凝水栗上的第二变频器分别于第二变频电机和第八流量显示/控制单元相连。
[0026]各组成部分功能和作用为:
[0027]①、鼓风机的作用为:鼓风机吸入空气，出口连接第一风管，将碱回收炉需要的一定压力和流量的空气送入空气加热器中加热，保证热风有一定的流速和流量进入碱回收炉助燃。
[0028]②、空气加热器的作用为:将鼓风机送来的常温空气加热到150°C，通过空气加热器出口连接的第二风管，将热空气引入碱回收炉助燃。中压蒸汽管连接空气加热器的第三中压蒸汽进口，1.27MPa(194°C )的中压饱和蒸汽与空气热交换后变成冷凝水。空气加热器的第四冷凝水出口连接中压冷凝水管，将194°C(158°C)中压冷凝水送到中压冷凝水收集槽。含有0.49MPa(158°C)低压饱和蒸汽(电站汽机来抽气)的第二低压蒸汽管连接空气加热器的低压蒸汽进口，用于预热空气，将空气加热至约100°C，低压蒸汽与空气热交换后变成低压冷凝水。空气加热器的第六低压冷凝水出口连接第一低压冷凝水管，将158°C的中压冷凝水弓I到低压冷凝水收集槽。
[0029]③、中压冷凝水收集槽的作用为:194°C的中压冷凝水在中压冷凝水收集槽中由于压力的下降，闪蒸出0.49MPa，158°C的二次蒸汽(低压饱和蒸汽)，经第一低压蒸汽出口连接第一低压蒸汽管，再接到第二低压蒸汽管(管内补充蒸汽为汽轮机抽气产生的0.49MPa，158°(:饱和蒸汽)，连接至空气加热器，用于空气的预热。第三冷凝水排出口接的第二低压冷凝水管将低压冷凝水引入低压冷凝水收集槽。
[0030]当一定压力下的热凝结水或锅炉水被降压，部分水会二次蒸发，所得到的蒸汽即为闪蒸蒸汽，即闪蒸蒸汽发生于高压的水(水温高于低压时的饱和温度)变为低压的时候。
[0031]④、低压冷凝水收集槽的作用为:158°C的低压冷凝水在低压冷凝水收集槽中由于压力的下降，闪蒸出0.2MPa，133.5°C的低压闪蒸汽，经第二低压蒸汽出口连接的第三低压蒸汽管去除氧器水箱，用于锅炉给水加热。第三低压冷凝水管接第二冷凝水排出口和变频冷凝水栗。中高压锅炉补水温度一般为130°C，经过两次闪蒸后的冷凝水一方面达到了锅炉给水的要求，另一方面，较低温度的冷凝水的输送，降低了冷凝水栗汽蚀的发生机率。
[0032]⑤、变频冷凝水栗的作用为:保持低压冷凝水收集槽的液位，并将经过两次闪蒸后的低温冷凝水(133.5°C)送往除氧水箱用于补充锅炉给水。
[0033]⑥、PLC控制装置16由第一流量显示/控制单元16-1、第二压力显示单元16-2、第三温度显示单元16-3、第四压力显示单元16-4、第五温度显示/控制单元16-5、第六液位显示/控制/报警单元16-6、第七液位显示/控制/报警单元16-7、第八流量显示/控制单元16-8组成。其作用为:
[0034]第一流量显示/控制单元16-1，第一流量变送器15-1的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至鼓风机第一变频器1-2，流量参数在上位机显示;通过第一变频器1-2调节鼓风机第一变频电机1-1转速，控制鼓风机的鼓风量。
[0035]第二压力显示单元16-2，第二压力变送器15-2的检测信号经电缆反馈给PLC，显示鼓风机出口风压；
[0036]第三温度显示单元16-3，第三温度传感器15-3的检测信号经电缆反馈给PLC，显示鼓风机出口风温；
[0037]第四压力显示单元16-4，第四压力变送器15-4的检测信号经电缆反馈给PLC，显示空气加热器出口风压。
[0038]第五温度显示/控制单元16-5，第五温度传感器15-5的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至中压蒸汽管上的第一调节阀17，参数在上位机显示;通过调节第一调节阀的开度，控制中压蒸汽供给量，起到空气加热温度控制作用。
[0039]第六液位显示/控制/报警单元16-6，第六液位变送器15-6的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至第二调节阀18，参数在上位机显示，超过高位和低位报警，通过调解第二调节阀开度，控制高压冷凝水收集槽3的液位，保证低压冷凝水收集槽压力，阻断气体进入低压冷凝水收集槽。
[0040]第七液位显示/控制/报警单元16-7，第七液位变送器15-7的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至第三调节阀，参数在上位机显示，超过高位和低位报警，通过调解第三调节阀开度，控制低压冷凝水收集槽4的液位，保证高压冷凝水收集槽压力，阻断气体进入栗体。
[0041]第八流量显示/控制单元16-1，第八流量传感器15-1的检测信号经电缆反馈给PLC，经PLC运算后，输出控制信号经电缆传至变频冷凝水栗5的第二变频器5-2，流量参数在上位机显示;通过第二变频器5-2调节第二变频电机5-1的转速，起到输送量的控制作用。
[0042]按加热风量:75000m3/h*3台(30°C)计(回收1000吨/天废液固形物的.碱回收炉所需要加热的空气量)，加热后的风温为150°C，使用流通截面积为2.445m2空气加热器加热空气，两种加热效果估算如下:
[0043]A、完全使用1.27MPa，194°C饱和蒸汽加热(传热系数按K = 58.9kcal/m2.hr.°Cif):
[0044]I) 194°C饱蒸汽用量:6.02t/h*3台；
[0045]2)产生194°C饱和冷凝水量:6.02t/h*3台。
[0046]B、使用本装置进行二次闪蒸冷凝水回收余热，预热空气(预热空气传热系数按K =55.52kcal/m2.hr.°〇计，加热空气传热系数按K = 57.66kcal/m2.hr.°〇计):
[0047]1)1.27MPa，194°C饱蒸汽年用量:2.32t/h*3台；
[0048]2)产生 0.49MPa，158°C 饱蒸汽:0.17t/h*3 台；
[0049]补充0.49MPa，158°C饱蒸汽:3.31t/h*3台(来源:汽轮机抽气)；
[0050]3)产生0.2MPa,133.5°C饱蒸汽:0.28t/h*3台；
[0051]4)产生 133.5。(:冷凝水:5.35^11*3台。
[0052]C)结论:
[0053]I)节省1.27MPa，194°C饱蒸汽:6.02t/h*3台_2.32t/h*3台=3.70t/h
[0054]2)减少冷凝水量:(6.02t-5.35t)*3 = 0.67t/h*3 = 2.01t/h;
[0055]3)回收(二次蒸汽)热能:
[0056]0.17t/h*665.95kcal/kg+0.28t/h*650.83kcal/kg)*3台*1000kg/t
[0057]=885178.05kcal/h
[0058]折标煤(标煤:7000kcal/kg计):
[0059]885178.05kcal/kg + 7000kcal/kg = 126.45t/h。
[0060]本装置一方面，可以加热空气、回收凝结水中余热、节省蒸汽的用量，同时，可以降低凝结水的排放温度和排放量，减轻水汽对厂房结构受力构件的腐蚀，达到节能增效，生态环保的效果。
[0061]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:
[0062]I)该装置能有效加热碱回收炉所需要的空气；高效回收蒸汽凝结水中的余热，降低了凝结水排放量，减少了输送设备的电耗，节能增效。
[0063]2)利用该装置有效降低蒸汽冷凝水的排放温度，降低凝结水高温回收带来的运行成本和设备及材料损耗。
[0064]3)减少了水汽的散发，改善了操作工况，有效减轻了水汽对厂房钢结构的腐蚀。
[0065]4)利用部分汽轮机抽气给空气预热降低热损耗。高温蒸汽由于与环境的温差较大，热损耗相对较大，所以，利用低压蒸汽，可以降低热损耗。在额定的发电产量及热负荷下，汽机抽气越多，热电站热效率越高，从而提高能源利用率，节省燃煤，实现节能减排。
[0066]5)本实用新型自动化程度高，能及时记录、调节和预警冷凝水收集槽的液位，防止气体窜通，使加热空气产生的冷凝水有效疏水(排除加热设备或蒸汽管道中的蒸汽凝结水，且不漏出蒸汽)，保证了闪蒸蒸汽的温度和压力；能及时记录、调节空气加热的风量和温度；通过调节输送冷凝水栗电机转速，保证了栗的安全使用，有效降低了汽蚀现象发生的机率。
[0067]本实用新型适用于系统解决碱回收炉空气加热、余热回收和冷凝水排放问题。通过冷凝水的二次闪蒸，回收了加热气体产生的冷凝水中的余热；降低了冷凝水的排放温度和排放量;有效降低了输送栗的输送量和汽蚀现象发生机率。本装置整体结构简单，可长期连续运行，运行能耗低，操作自动化;有效改善碱回收生产操环境，明显降低汽水排放对环境的影响；减轻了汽水对钢结构厂房结构受力构件的腐蚀，在造纸废液回收领域具有较好的应用前景。
[0068]按加热风量:75000m3/h*3台(30°C)(回收1000吨/天废液固形物的碱回收炉所需要加热的空气量)，加热后的风温为150 °C计，若使用流通截面积为2.445m2空气加热器加热空气，加热效果估算:I)节省1.27MPa，194 °C饱蒸汽3.70 t/h; 2)减少冷凝水输送量:2.011/h;3)回收(二次蒸汽)热能:885178.05kcal/h，折标煤(标煤:7000kcal/kg 计)126.45t/h。
【附图说明】
[0069]图1为碱回收锅炉空气加热装置示意图。
[0070]其中:1 一鼓风机(非标设备，风量:75000m3/h(30°C)，H=4500Pa，市场上购置)，1_1一第一变频电机(功率:1321(￥，1450印111，38(^，市场上购置)，1-2—第一变频器(非标设备，132KW电机配套变频器，市场上购置)，1-3—鼓风机出风口； 2—空气换热器(非标设备，温升:20?150 °C蒸汽:1.27MPa，空气换热器(低温换热面积:940m2，高温换热面积:780m2。市场上购置)构成:2-1—第一冷风进口，2-2第二热风出口，2-3—第三中压蒸汽进口，2-4—第四中压冷凝水出口，2-5—第五低压蒸汽进口，2-6—第六低压冷凝水出口；3 —中压冷凝水收集槽，3-1 —第一低压蒸汽出口，3-2—第一中压冷凝水进口，3-3—第一冷凝水排出口；4一低压冷凝水收集槽，4-1 一第二低压蒸汽出口，4-2—第二冷凝水排出口，4-3—第一低压冷凝水进口，4-4一第二低压冷凝水进口 ； 5—变频冷凝水栗(流量:40m3/h，杨程:30m，最高工作温度:130°C，市场上购置)，5-1 —第二变频电机(功率:7.5KW，转速:2900r/min，380V)，5-2—第二变频器(非标设备，7.5KW电机配套变频器，市场上购置)；6—第一风管;7—中压蒸汽管;8—第二风管;9一中压冷凝水管；10—第一低压蒸汽管；11一第一低压冷凝水管；12—第二低压冷凝水管；13—第三低压冷凝水管；14一低温冷凝水管；17—第一调节阀(普通)，18—第二调节阀(普通)，19—第三调节阀(普通)，20—第二低压蒸汽管，21—第三低压蒸汽管，15-1—第一流量变送器(差压变送器，市场上购置)，15-2—第二压力变送器(远传压力变送器，型号如:WT3000CG2A22A1BB4DF，市场上购置)，15_3—第三温度传感器(铂热电阻，型号:WZPK-240市场上购置)，15-4—第四压力变送器(远传压力变送器，型号如:WT3000CG2A22A1BB4DF，市场上购置)，15_5—第五温度传感器(铂热电阻，型号:WZPK_240，市场上购置)，15-6—第六液位变送器(差压变送器，型号如:WT3000CD2A22A1BB4DF，市场上购置)；15-7—第七液位变送器(差压变送器，型号如:WT3000⑶2A22A1BB4DF，市场上购置)；15-8—第八流量传感器(电磁流量计传感器，市场上购置)；16—PLC控制装置(含机柜和模块，机柜型号:YR-BF04，市场上购置)，包括:16-1—第一流量显示/控制单元(模块单元，市场上购置)，16_2—第二压力显示单元(模块单元，市场上购置)；16-3—第三温度显示单元(模块单元，型号:WZPK-240市场上购置)，16-4—第四压力显示单元(模块单元，市场上购置)；16-5—第五温度显示/控制单元(模块单元，市场上购置)，16-6—第六液位显示/控制/报警单元(模块单元，市场上购置)，16-7—第七液位显示/控制/报警单元(模块单元，市场上购置)，16-8—第八流量显示/控制单元(模块单元，电磁流量计传感器，市场上购置)。
[0071]注:本装置设备型号随生产产量而变化。本次提供的设备型号为:按空气量75000m3/h鼓风配套空气加热装置进行选型。
[0072]“模块”又称构件，模块内置CPU{中央处理器(CPU，Central Processing Unit),是一块集成电路}。模块是为完成某一功能所需的一段程序或子程序，是能够单独命名并独立地完成一定功能的程序语句的集合(即程序代码和数据结构的集合体)。
[0073]非标设备是指设备不是标准化的，不批量生产，没有统一的型号。设备生产厂家收到订单后，需根据用户要求进行个性化绘图设计、制作(本领域的普通技术人员均能制备)。为非标准通用设计，需进行个性化制图(本领域的普通技术人员均能制备)。
【具体实施方式】
[0074]实施例1:
[0075]根据图1可知，一种碱回收炉空气加热装置，它包括:鼓风机1、空气换热器2、中压冷凝水收集槽3、低压冷凝水收集槽4、变频冷凝水栗5、第一风管6、中压蒸汽管7、第二风管
8、中压冷凝水管9、低压蒸汽管10、第一低压冷凝水管11、第二低压冷凝水管12、第三低压冷凝水管13、低温冷凝水管14、第一调节阀17、第二调节阀18、第三调节阀19、第二中压蒸汽管20、第三低压蒸汽管21、第一流量变送器15-1、第二压力变送器15-2、第三温度传感器15-3、第四压力变送器15-4、第五温度传感器15-5、第六液位变送器15-6、第七液位变送器15-7、第八流量传感器15_8、PLC控制装置16。其连接关系是:鼓风机I固定地面(或楼面)位置，鼓风机出风口 1-3接第一风管6，第一风管6另一头连接空气加热器2的第一冷风进口 2-1，第一风管6上设置有第一流量变送器15-1、第二压力变送器15-2、第三温度传感器15-3。空气加热器2上还设有第二热风出口 2-2、第三中压蒸汽进口 2-3、第四中压冷凝水出口 2-4、第五低压蒸汽进口 2-5、第六低压冷凝水出口 2-6，第二热风出口 2-2连接第二风管6，将热风送到碱回收炉环形风管后分配进炉，用于助燃。第二热风出口 2-2连接的第二风管8上设有第四压力变送器、第五流量变送器。中压蒸汽管7连接空气加热器的第三中压蒸汽进口2-3，中压蒸汽管7上设有第一调节阀17，第一调节阀上设有调节阀门开度执行机构(为RVQ647气动V型球阀，外购)；中压冷凝水管9连接空气加热器2的第四中压冷凝水出口 2-4和中压冷凝水收集槽3的第一中压冷凝水进口 3-2;第一低压冷凝水11连接空气加热器2的第六低压冷凝水出口 2-6和低压冷凝水收集槽4的第四低压冷凝水进口4-4。第一低压蒸汽管10连接第二低压蒸汽管20，第二低压蒸汽管20再连接到空气加热器的第五低压蒸汽进口 2-5，将中压冷凝水收集槽3产生的二次蒸汽用于空气预热。
[0076]第二低压冷凝水管12连接中压冷凝水收集槽3的低压冷凝水出口3-3和低压冷凝水收集槽4的第三低压冷凝水进口 4-3，第二低压冷凝水管12上设有第二调节阀18，第二调节阀18上设有调节阀门开度执行机构;第三低压蒸汽管21连接低压冷凝水收集槽4的低压蒸汽管出口 4-1，将低压蒸汽送到除氧系统用于锅炉给水的加热。
[0077]第三低温冷凝水管13连接低压冷凝水收集槽4和变频冷凝水栗5进口，变频冷凝水栗5出口接低温冷凝水管14，将低温冷凝水送至冷凝水箱补充锅炉给水。变频冷凝水栗5出口低温冷凝水管14上设有第三调节阀19，第三调节阀上设有调节阀门开度执行机构，还设有第八流量传感器15-8。
[0078]PLC控制装置16含第一流量显示/控制单元16-1，第二压力显示单元16-2，第三温度显示单元16-3，第四压力显示单元16-4，第五温度显示/控制单元16-5，第六液位显示/控制/报警单元16-6，第七液位显示/控制/报警单元16-7，第八流量显示/控制单元16-8。其特连接关系:第一变频器2 — I分别与第一变频电机1-1和第一流量显示/控制单元16-1相连；第二压力显示单元16-2连接第二压力变送器15-2，第三温度显示单元16-3连接第三温度传感器15-3，第四压力显示单元16-4连接第四压力变送器15-4，第五温度显示/控制单元16-5分别与第五温度传感器15-5和中压蒸汽管上的第一调节阀17相连;第六液位显示/控制/报警单元16-6分别与第六液位变送器15-6和第二调节阀18相连;第七液位显示/控制/报警单元16-7分别与第七液位变送器15-7和第三调节阀19相连;变频冷凝水栗5的第二变频器5-2分别与变频冷凝水栗的第二变频电机5-1和第八流量显示/控制单元16-8相连。
[0079]对PLC控制装置16的详细说明如下:PLC控制装置16通过可编程逻辑控制器和上位机对流量、液位、温度、压力、电导率以及电机转速进行监测或调控，如图1中虚线所示。具体为:第一流量显示/控制单元16-1，通过第一流量变送器15-1检测鼓风机I出口第一风管6内的空气流量，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至鼓风机I的第一变频器1-2，通过调节第一变频电机1-1的转速，调节鼓风机出口空气流量。第二压力显示单元16-2，通过第二压力变送器15-2检测空气加热器2进口第一风管6的空气压力，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出信号，压力值在上位机显示。第三温度显示单元16-3，通过第三温度传感器15-3检测空气加热器2进口第一风管6的空气温度，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出信号，温度值在上位机显示。第四压力显示单元16-4，通过第二压力变送器15-4检测空气加热器2出口第二风管8的空气压力，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出信号，压力值在上位机显示。第五温度显示/控制单元16-5，通过第五温度传感器15-5检查出口第二风管8的空气温度，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至中压蒸汽管7上的第一调节阀12的执行机构，通过调节阀门的开度，改变中压蒸汽供给量，从而调节空气加热器后的空气温度。第六液位显示/控制/报警单元16-6，通过第六液位变送器15-6检侧中压冷凝水收集槽3的液位，信号由电缆反馈给PLC，PLC程序设置液位值高报警和低值报警；并经PLC运算后输出控制信号至第二低压冷凝水管12上的第二调节阀18的执行机构，通过调节阀门的开度，放空中压冷凝水收集罐3中的冷凝水至低位置。第七液位显示/控制/报警单元16-7，通过第七液位变送器15-7检侧低压冷凝水收集槽4的液位，信号由电缆反馈给PLC，PLC程序设置液位值高报警和低值报警;并经PLC运算后输出控制信号至低温冷凝水管14上的第三调节阀19的执行机构，通过调节阀门的开度，放空低压冷凝水收集罐4中的冷凝水至低位置。第八流量显示/控制单元16-8，通过第八流量传感器15-8检测变频冷凝水栗5出口低温冷凝水管11上的流量，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至变频冷凝水栗5的第二变频器5-2，调节第二变频电机5-1的转速，从而节省电能，有效保护冷凝水栗5。
【主权项】
1.一种用于碱回收炉的空气加热装置，它包括鼓风机(I)、空气换热器(2)、中压冷凝水收集槽(3)、低压冷凝水收集槽(4)、变频冷凝水栗(5)、第一风管(6)、中压冷凝水管(9)、第一低压蒸汽管(10)、第一低压冷凝水管(U)、低温冷凝水管(14)，其特征在于:鼓风机(I)出风口接第一风管(6)，第一风管(6)另一头连接空气加热器(2)的第一冷风进口(2-1)，空气加热器(2)上第二热风出口(2-2)连接第二风管(8)，中压冷凝水管(9)连接空气加热器(2)的第四中压冷凝水出口(2-4)和中压冷凝水收集槽(3)的第二中压冷凝水进口(3-2);第一低压冷凝水管(11)连接空气加热器(2)的第六低压冷凝水出口(2-6)和低压冷凝水收集槽(4)的第四低压冷凝水进口(4-4)，第一低压蒸汽管(10)连接第二低压蒸汽管(20)，第二低压蒸汽管(20)再连接到空气加热器(2)的第五中压蒸汽进口(2-5);第二低压冷凝水管(12)连接中压冷凝水收集槽(3)的第三低压冷凝水出口( 3-3)和低压冷凝水收集槽(4)的第三低压冷凝水进口(4-3);第三低压冷凝水管(13)连接低压冷凝水收集槽(4)的第二低压冷凝水出口(4-2)和变频冷凝水栗(5);变频冷凝的水栗(5)出口连接低温冷凝水管(14);第三低压蒸汽管(21)连接低压冷凝水收集槽(4)的低压蒸汽管出口(4-1)，PLC控制装置16含第一流量显示/控制单元(16-1)，第二压力显示单元(16-2)，第三温度显示单元(16-3)，第四压力显示单元(16-4)，第五温度显示/控制单元(16-5)，第六液位显示/控制/报警单元(16-6)，第七液位显示/控$1」/报警单元(16-7)，第八流量显示/控制单元(16-8)。2.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的中压冷凝水收集槽(3)上设有第一低压蒸汽出口(3-1)、第二中压冷凝水进口(3-2)、第三冷凝水排出口(3-3)。3.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的低压冷凝水收集槽(4)上设有第一低压蒸汽出口(4-1)、第二冷凝水排出口(4-2)、第三低压冷凝水进口( 4-3)、第四低压冷凝水进口( 4-4)。4.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的第一流量显示/控制单元(16-1)连接第一流量变送器(15-1)和鼓风机第一变频器(1-2)，第二压力显示单元(16-2)连接第二压力变送器(15-2)，第三温度显示单元(16-3)连接第三温度传感器(15-3)，第四压力显示单元(16-4)连接第四压力变送器(15-4)，第五温度显示/控制单元(16-5)连接第五温度传感器(15-5)和中压蒸汽管上的第一调节阀(17)，第六液位显示/控制/报警单元(16-6)连接第六液位变送器(15-6)和第二调节阀(18)，第七液位显示/控制/报警单元(16-7)连接第七液位变送器(15-7)和第三调节阀(19)，第八流量显示/控制单元(16-1)连接第八流量传感器(15-8)和变频冷凝水栗(5)的第二变频器(5-2)。5.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的鼓风机(I)上的第一变频器(I 一 2)分别与第一变频电机(1-1)和第一流量显示/控制单元(16-1)相连。6.根据权利要求1所述的一种用于碱回收炉的空气加热装置，其特征在于:所述的变频冷凝水栗(5)上的第二变频器(5 — 2)分别与第二变频电机(5-1)和第八流量显示/控制单元(16-8)相连。
【文档编号】F23G7/04GK205717299SQ201620386495
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】康仙陵, 张劲松, 杨晓臻, 段启坤, 杨能生, 刘北平, 肖波, 汤玉林
【申请人】中国轻工业武汉设计工程有限责任公司
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