蒸汽再压缩设备的并联控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统，控制系统包括：解析塔、蒸汽再压缩设备及其旁路、再沸器、冷却器和汽水分离器，各设备之间通过管路及调节阀门控制连接，重点涉及到蒸汽再压缩设备进出口的调节阀以及蒸汽再压缩设备设有的旁路。通过调节阀和旁路关断阀配合，能够实现系统全工况下关键工艺参数稳定调节的目标，保障工艺装置的长周期安稳运行，生产成本降低，安全系数高，带来可观的经济效益。采用本实用新型所述的方法及设备，不仅解决了多台蒸汽再压缩设备并联运行的关键问题，而且具备在节能环保等跨多个行业领域推广应用的前景。
【专利说明】
蒸汽再压缩设备的并联控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及火电、钢铁、煤炭、冶金、制药、水泥和石油化工行业中相关蒸发结晶、干燥、吸收剂吹脱再生、多相多组分反应分离、溶剂回收、蒸汽或乏汽提质再利用等工艺及其设备的技术领域，具体涉及一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统。
【背景技术】
[0002]蒸汽是工业中常用的原料介质，既可以用于间接加热，又能够直接参与反应，作为反应物和热源，几乎在各个行业都有广泛应用。当然，蒸汽既然作为一种原料，就会被计入成本。随着工业进步，各行业之间的衔接配合日益密切，相似工艺的跨行业应用或技术引申，以及装置大型化的趋势和要求越来越明确，一些原本亮点突出的工艺，因放大后蒸汽系统需追加的投入而丧失优势。蒸汽再压缩设备是一种通过外加机械能将低压或低温的蒸汽加压、以达到工艺或工程所需温度和压力的转动设备，为各类蒸汽耗量大的工艺系统带来了扭转劣势的机会。当蒸汽作为反应原料而用于受温度压力影响较小的工艺系统时，蒸汽再压缩设备能够有效缩减设备的尺寸，减少用地、大幅削减成本;当蒸汽用于间接换热而提供热能时，蒸汽再压缩设备能够提升换热后的乏汽品质，使之具备再次利用的价值。从工艺流程角度讲，蒸汽再压缩设备的投入可以解决许多工艺蒸汽耗量高的问题。然而，工程问题涵盖的范围远比工艺流程问题宽泛，涉及的内容不仅限于工艺流程的优选设计，还包括关键设备的逻辑控制、复杂工况的工艺参数调节、配套的土建电气结构、技术经济性等方面的内容。所以，利用蒸汽再压缩技术解决部分工艺系统蒸汽耗量大的问题还有很多需要研究和改进的地方。
[0003]蒸汽再压缩设备并联控制系统及方法的设计就是一个悬而未决的问题。难点在于，不仅蒸汽再压缩设备自身需要达到长周期安稳运行的标准，而且要满足工艺上的两个要求，一是上游设备的运行压力稳定，二是再压缩设备出口介质的温度压力稳定。前者是系统稳定运行的前提条件，后者是下游流程正常维系的工艺要求。这些设备自身安全运转及保障工艺参数稳定的双重要求为蒸汽再压缩设备并联运行这一工程问题增加了难度。如果蒸汽再压缩设备并联运行出现异常，轻则会造成下游产品变质或产量降低，重则出现上游设备损坏、整个系统非计划停工等严重事故，将直接导致巨大的经济损失。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型是为了克服以上的不足，提供一种既能保持上游运行设备压力稳定又能维持再压缩设备出口介质压力稳定，同时保证产品质量和产量高、生产成本低、安全系数高的蒸汽再压缩设备的并联控制系统。
[0005]本实用新型通过以下的技术方案来实现:一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统，包括:解析塔、第一蒸汽再压缩设备及第一旁路、第二蒸汽再压缩设备及第二旁路、第一再沸器、第二再沸器、第一冷却器、第二冷却器、汽水分离器，各部件之间通过管路及阀门控制连接;其中，解析塔塔顶出口并联连接第一蒸汽再压缩设备及其第一旁路和第二蒸汽再压缩设备及其第二旁路的入口，第一蒸汽再压缩设备和第二蒸汽再压缩设备的出口分别与相应的第一再沸器和第二再沸器的入口连接，第一旁路和第二旁路的出口分别与第一冷却器和第二冷却器的入口连接，第一再沸器和第二再沸器的出口分别与第一冷却器和第二冷却器的入口连接，第一冷却器和第二冷却器的出口并联于汽水分离器的入口。
[0006]其中，所述蒸汽再压缩设备优选为蒸汽压缩机。
[0007]其中，所述蒸汽再压缩设备的数量为两台或三台以上，控制原理不变。
[0008]其中，所述第一旁路和第二旁路具有各自的关断阀，所述第一蒸汽再压缩设备和第二蒸汽再压缩设备具有各自的进口调节阀，所述第一再沸器和第二再沸器后具有各自的调节阀，第一冷却器、第二冷却器与汽水分离器之间具有各自的调节阀。
[0009]其中，所述调节阀为流量范围宽泛且响应灵敏度高的调节阀。
[0010]其中，所述调节阀没有限定个数，通常指的是单个的调节阀；但当单个调节阀无法满足要求时，需要并联两个甚至更多个调节阀，即所述调节阀可以是单个的调节阀或并联的两个以上的调节阀。
[0011]总体上看，在蒸汽再压缩设备的前后均布置有调节阀，蒸汽再压缩设备前后的调节阀分别控制蒸汽再压缩设备上游设备的压力和蒸汽再压缩设备出口介质压力。
[0012]此外，由于再压缩设备并联控制系统需要应对的装置负荷状况多，压力波动范围大，流量变化区间宽，再压缩设备出口的调节阀选型需要考虑并联拓宽调节范围以及响应灵敏性等要求。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有的优点和有益效果如下:
[0014](I)通过并联控制系统解决了多台蒸汽再压缩设备并联运行时难于同时保障上游运行设备压力稳定和再压缩设备出口介质压力稳定的难题，使得蒸汽利用率高，所需蒸汽消耗等成本减少，大大降低生产成本，同时保证产品的高质量和高产量；
[0015](2)可应用在废气处理等众多行业中，应用前景广泛；
[0016](3)搭配蒸汽再压缩设备的旁路后，还能很好的适应系统不同工况下的设计需求，消除了因液相产品深度反应变质而可能引发系统设备事故的隐患，安全系数高。
【附图说明】
[0017]图1为的一种蒸汽再压缩设备(简称为MVR)的并联控制系统及其运行的控制工艺简图。
[0018]图中标号:1、解析塔，2、第一蒸汽压缩机，3、第一再沸器，4、第一冷却器，5、汽水分离器，6、第二蒸汽压缩机，7、第二再沸器，8、第二冷却器，9、第一旁路，10、第二旁路，Al、第一蒸汽压缩机的进口调节阀，A2、第二蒸汽压缩机的进口调节阀，B1、第一冷却器的出口调节阀，B2、第二冷却器的出口调节阀，Cl、第一再沸器后的调节阀，C2、第二再沸器后的调节阀，Dl、第一旁路的关断阀，D2、第二旁路的关断阀。
【具体实施方式】
[0019]为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述说明:
[0020]如图1所示，一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统，蒸汽再压缩设备(简称为MVR)优选为蒸汽压缩机，该系统包括:解析塔1、第一蒸汽压缩机2及第一旁路9、第二蒸汽压缩机6及第二旁路10、第一再沸器3、第二再沸器7、第一冷却器4、第二冷却器8、汽水分离器5，各部件之间通过管路及阀门控制连接;其中，解析塔I塔顶出口并联连接第一蒸汽压缩机2及其第一旁路9和第二蒸汽压缩机6及其第二旁路10的入口，第一蒸汽压缩机2和第二蒸汽压缩机6的出口分别与相应的第一再沸器3和第二再沸器7的入口连接，第一旁路9和第二旁路10的出口分别与第一冷却器4和第二冷却器8的入口连接，第一再沸器3和第二再沸器7的出口分别与第一冷却器4和第二冷却器8的入口连接，第一冷却器4和第二冷却器8的出口并联于汽水分离器5的入口；第一旁路9和第二旁路10具有各自的关断阀D1、D2，第一蒸汽压缩机2和第二蒸汽压缩机6具有各自的进口调节阀Al、A2，第一再沸器3后和第二再沸器7后具有各自的调节阀Cl、C2，第一冷却器4与汽水分离器5之间、第二冷却器8与汽水分离器5之间分别具有调节阀B1、B2。
[0021]如图1所示，一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统运行时的控制方法/工艺流程，该并联控制系统的主工艺主流程是解析塔I塔顶不凝蒸汽依次经过两台蒸汽压缩机、两台再沸器和两台冷却器，最终进入汽水分离器5，次工艺流程是解析塔I塔顶不凝蒸汽经两台蒸汽压缩机对应设置的两条旁路直接进入相应的冷却器，最终也进入汽水分离器5。在控制系统中，设置两处起关键调节作用的阀门，分别是第一蒸汽再压缩设备2、第二蒸汽再压缩设备6进口的调节阀Al、A2，以及第一冷却器、第二冷却器冷却器和汽水分离器之间的调节阀B1、B2。结合系统运行的三种工况说明如下:
[0022]工况一，第一蒸汽压缩机2和第二蒸汽压缩机6均投运，即两条主工艺流程线均正常工作。此时两条副工艺流程线即第一蒸汽压缩机2设置的第一旁路9和第二蒸汽压缩机6设置的第二旁路10的关断阀Dl和D2均闭合，第一再沸器3和第二再沸器7后的调节阀Cl和C2全开。塔顶不凝蒸汽依次经过两台蒸汽压缩机、两台再沸器和两台冷却器，调节阀A1、B1和调节阀A2、B2分别对自身所在的主工艺流程线起调节作用。以第一蒸汽压缩机2所在主工艺流程线为例:只动作Al (改变蒸汽压缩机运行特性)，虽然能够控制解析塔I压力，但第一蒸汽压缩机2出口压力会随之变化；只动作BI(改变管网阻力特性)，能够调节第一蒸汽压缩机2出口压力达标，但同时也会改变解析塔I压力，若解析塔I压力偏离设计值较多，仍需要回去调节Al。可见，解析塔I压力属于工艺流程的上游调控点，必须首先调好，才方便对下游的蒸汽压缩机出口压力作有效调控。所以，设计了用于工况一条件下的蒸汽再压缩设备的并联控制系统的控制方法/调控方案:由调节阀Al控制解析塔I压力，调节阀BI控制第一蒸汽压缩机2出口压力，前者为主、后者从动，系统出现运行波动时，先调节Al以满足解析塔I压力要求，再动作BI调节第一蒸汽压缩机2出口压力，第二蒸汽压缩机6所在的另一条主工艺流程线的调控方式与第一蒸汽压缩机2的主工艺流程线的调控方式相同。
[0023]工况二，第一蒸汽压缩机2工作、第二蒸汽压缩机6停运，或者第二蒸汽压缩机6工作、第一蒸汽压缩机2停运，即只有一条主工艺流程线投运。这时因解析塔I产出的不凝蒸汽总量超过单台蒸汽压缩机及其对应再沸器、冷却器的流量限制，此时需要蒸汽压缩机设置的旁路发挥作用。以第一蒸汽压缩机2投运、第二蒸汽压缩机6停运为例:此时，第一蒸汽压缩机2所对应设置的第一旁路9的关断阀Dl关闭且第二蒸汽压缩机6所对应的第二旁路10的调节阀D2全开;第一蒸汽压缩机2的进口调节阀Al全开，联锁解除，解析塔I压力转而由第二冷却器8后的调节阀B2控制，而第一冷却器4的出口调节阀BI仍旧控制第一蒸汽压缩机2的出口压力，按此方案调控，既能维持第一蒸汽压缩机2稳定运行、省去了动作调节阀Al控制解析塔I压力的同时必须动作调节阀BI来调节第一蒸汽压缩机2出口压力的麻烦，又能有效维持解析塔I压力恒定。依据相同的原理，当第二蒸汽压缩机6工作、第一蒸汽压缩机2停运时的调控方案可通过上述方案类比得到。
[0024]工况三，第一蒸汽压缩机2和第二蒸汽压缩机6都停运，调节阀A1、C1和调节阀A2、C2均闭合。解析塔I产出的不凝蒸汽将全部通过第一蒸汽压缩机2设置的第一旁路9和第二蒸汽压缩机6设置的第二旁路10进入相对应的第一冷却器4和第二冷却器8，此时由调节阀B1、B2控制解析塔I压力。
[0025]因系统操作压力波动范围大，且流量变化区间宽，调节阀的选型须考虑拓宽调节范围及响应灵敏性等方面的设计要求。
[0026]本实用新型提出的蒸汽再压缩设备并联运行控制策略，可为各行业涉及蒸汽再压缩设备并联运行系统的控制提供参考。所述示例的实施方案也可直接作为解决问题的参照。采用本实用新型提出的控制策略，既可以满足各个工况下的工艺要求、维持系统参数稳定，又能够满足单台再压缩设备高效持久运行的需要。所有涉及到的阀门管件全部得到充分的利用，思路简单清晰，系统安全稳定，显而易见是一种能保障巨大经济效益的策略。也正是因此，本实用新型所述的方法和设备具备在相关领域推广应用的前景。
[0027]以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，应当说明的是:该描述仅用于说明而非限制性的，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些【具体实施方式】进行多种变化、修改、替换和变型，这些不经创造性的劳动而设计出与本技术方案相同或相似的结构、装置、设备或产品及其使用方法和/或用途，均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统，其特征在于，包括:解析塔(I)、第一蒸汽再压缩设备及第一旁路(9)、第二蒸汽再压缩设备及第二旁路(10)、第一再沸器(3)、第二再沸器(7)、第一冷却器(4)、第二冷却器(8)和汽水分离器(5)，各部件之间通过管路及阀门控制连接;其中，解析塔(I)塔顶出口并联连接第一蒸汽再压缩设备及其第一旁路(9)和第二蒸汽再压缩设备及其第二旁路(10)的入口，第一蒸汽再压缩设备和第二蒸汽再压缩设备的出口分别与相应的第一再沸器(3)和第二再沸器(7)的入口连接，第一旁路(9)和第二旁路(10)的出口分别与第一冷却器(4)和第二冷却器(8)的入口连接，第一再沸器(3)和第二再沸器(7)的出口分别与第一冷却器(4)和第二冷却器(8)的入口连接，第一冷却器(4)和第二冷却器(8)的出口并联于汽水分离器(5)的入口。2.根据权利要求1所述的蒸汽再压缩设备的并联控制系统，其特征在于:所述的的蒸汽再压缩设备的数量是两台或三台以上。3.根据权利要求1或2所述的蒸汽再压缩设备的并联控制系统，其特征在于:所述的蒸汽再压缩设备为蒸汽压缩机。4.根据权利要求1所述的蒸汽再压缩设备的并联控制系统，其特征在于:所述第一旁路和第二旁路具有各自的关断阀(D1、D2)，所述第一蒸汽再压缩设备和第二蒸汽再压缩设备具有各自的进口调节阀(A1、A2)，所述第一再沸器和第二再沸器后具有各自的调节阀(Cl、C2)，第一冷却器、第二冷却器与汽水分离器之间具有各自的调节阀(B1、B2)。5.根据权利要求1所述的蒸汽再压缩设备的并联控制系统，其特征在于:所述蒸汽再压缩设备的前后均布置有调节阀，所述调节阀为流量范围宽泛且响应灵敏度高的调节阀，所述调节阀是指单个的调节阀或并联的两个以上的调节阀。
【文档编号】G05B19/04GK205540046SQ201620174773
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】钟洪玲, 陈建, 张启玖, 游存芳
【申请人】北京国电龙源环保工程有限公司