一种腈纶纺丝生产定型装置的蒸汽回收系统及控制方法与流程

本发明属于腈纶纺丝领域，具体地说，涉及一种腈纶纺丝生产定型装置的蒸汽回收系统及控制方法。

背景技术：

腈纶纺丝系统工艺在纺丝工序中使用定型装置，利用高温高焓低压蒸汽对丝束进行定型工作。定型装置在使用过程中，用直接和间接蒸汽对丝束进行加湿和加热，定型装置内采用高温高压，然后定型装置内的蒸汽、冷凝液需要快速排放，以便于多次对丝束进行加湿加热。

由于定型装置的特定工艺使用要求，定型后的蒸汽尾汽必须在90秒内排出，否则将影响定型丝束的质量，这种排气方式使得定型后的蒸汽回收非常困难。目前使用后的高温废蒸汽直排向大气，造成了大量的热量浪费，同时对环境形成热污染，也容易造成极大的噪音，损害厂区环境。

此外，定型过程中蒸汽还会带走丝束上带有的溶剂dmac，也就是二甲基乙酰胺，该溶剂具有低毒性，并带有强烈刺激性气味。这种直接排放蒸汽的方式也将部分dmac直接排放到空气中，造成一定的环境污染，也影响厂区环境。

申请号为cn200510061089.3的中国专利公开了一种干法腈纶高收缩纤维的制作方法，经干法纺丝工艺制成的腈纶丝束，放入定型装置内经二次抽真空、用直接和间接蒸汽进行加湿和加热，保温处理及第三次抽真空、保温处理并相应三次排放定型装置内的水蒸汽和冷凝液制得高收缩纤维。该方案中，定型装置进行了多次排放蒸汽，且每次定型装置中的蒸汽均直接排放，没有回收，造成了大量热量的浪费，也对环境造成一定的热污染和化学试剂污染。

有鉴于此特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种腈纶纺丝生产定型装置的蒸汽回收系统及控制方法。本发明的蒸汽回收系统能够将定型装置排出的高温高焓值的蒸汽在特定时间内快速冷凝回收，避免直接排放造成大气热污染，同时还可以将高温热回收液体用于前段的回收工序，减少前段回收工序的蒸汽消耗和脱盐水消耗，提高能源重复利用率，降低燃煤消耗，达到环保节能的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一目的是提供一种腈纶纺丝生产定型装置的蒸汽回收系统，包括定型装置和与定型装置相连通的冷凝回收装置，定型装置单次排出的蒸汽在一定时间内在冷凝回收装置中全部冷凝回收。

进一步的方案，所述的冷凝回收装置包括换热装置，换热装置具有冷凝介质循环管路，定型装置中的蒸汽进入换热装置，与冷凝介质循环管路中的冷凝介质热交换，在t时间内全部冷凝回收。

进一步的方案，所述的定型装置与换热装置通过排气管路连通，所述的排气管路上设置有可检测蒸汽流量、控制管路启闭的第一控制单元，冷凝介质循环管路的进口端设置有可检测冷凝介质流量，控制管路启闭的第二控制单元；还包括主控制装置，第一控制单元和第二控制单元分别与主控制装置电连接，联动控制。

进一步的方案，所述的换热装置为换热器，换热器上设置有蒸汽进口、冷凝介质进口和冷凝介质出口，蒸汽进口与排气管路连通，冷凝介质由冷凝介质进口进入冷凝介质循环管路，由冷凝介质出口排出；定型装置中的蒸汽由蒸汽进口进入换热器，在t时间内全部冷凝为液体；

优选的，所述的t时间为80-150s；优选的，所述的t时间为80-120s；更优选的，所述的t时间为90s。

进一步的方案，冷凝回收装置还包括储存装置，所述的储存装置通过管路与换热装置连通，定型装置中的蒸汽进入换热装置冷凝至温度为t的液体，经管路汇集到储存装置中；

优选的，所述的温度t为75℃-100℃；优选的温度t为80℃-95℃。

进一步的方案，蒸汽回收系统还包括为纺丝车间提供回收水的纺丝回收管路，所述的储存装置与纺丝回收管路连通，储存装置中温度为t的冷凝液体进入纺丝回收管路中。

进一步的方案，所述的储存装置中设置有液位检测装置，储存装置与纺丝回收管路连接的管路上设置有第三控制单元，液位检测装置和第三控制单元分别与主控制装置电连接；液位检测装置将检测的液位信号传递给主控制装置，主控制装置根据信号控制第三控制单元的开启/闭合。

进一步的方案，多个换热装置通过管路与同一储存装置的上部连通，多个储存装置中的温度为t的冷凝液体汇集到同一储存装置内；储存装置的底部通过管路与纺丝回收管路连通；储存装置与纺丝回收管路连接的管路上设置有泵送装置，将储存装置内的液体定量投入纺丝回收管路内。

进一步的方案，所述的储存装置为存储罐，存储罐的外部设有保温结构，使存储罐中的冷凝液体保持在t温度；

优选的，所述的保温结构为设置在存储罐外周壁上的保温层。

本发明的第二目的是提供一种如上所述的定型装置的蒸汽回收系统的控制方法，通过控制定型装置排放的蒸汽进入冷凝回收装置内，将蒸汽在一定时间t内在冷凝回收装置中全部冷凝回收；

优选的，所述的定型装置需要排放蒸汽时，第一控制单元开启同时检测蒸汽流量，并传递信号给主控制装置，主控制装置控制第二控制单元开启，向换热装置内通入与蒸汽量配合量的冷凝介质，使定型装置单次排出的蒸汽在t时间内在冷凝回收装置中全部冷凝回收。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的定型装置的冷凝回收装置能够将定型装置单次排出的蒸汽在非常短的时间内全部冷凝回收。如此，不仅保证了定型装置的正常工作和定型丝束的质量，还避免了将高温废蒸汽直排向大气，避免造成大量的热量浪费和对环境形成热污染，大大减少了产生的噪音，维护了厂区环境。

2、本发明的定型装置的蒸汽回收系统，将高温高焓值的过饱和蒸汽快速冷凝90-100℃的热水回收，同时也将蒸汽中带有的溶剂dmac回收，然后将液态回收水定向用于前段纺丝的回收工序中。这样，不仅能够避免蒸汽尾气携带有刺激性气味的溶剂dmac直接排放，彻底消除对大气的热污染和化学污染，同时还将含dmac的高温热回收水用于前段回收工序，可以减少回收工序的蒸汽消耗和脱盐水消耗，提高能源重复利用率，减少蒸汽消耗，降低锅炉燃煤消耗，达到节能减排的目的。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明腈纶纺丝生产定型装置的蒸汽回收系统中冷凝回收装置的示意图；

图2是本发明腈纶纺丝生产定型装置的蒸汽回收系统中储存装置的示意图；

图中：1定型装置，2冷凝回收装置，3换热装置，4储存装置，5排气管路，6第一控制单元，7第二控制单元，8蒸汽进口，9冷凝介质进口，10冷凝介质出口，11纺丝回收管路，12第三控制单元，13泵送装置，14冷凝介质循环管路。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图2所示，本发明提供一种腈纶纺丝生产定型装置1的蒸汽回收系统，包括定型装置1和与定型装置1相连通的冷凝回收装置2，定型装置1单次排出的蒸汽在一定时间内在冷凝回收装置2中全部冷凝回收。

腈纶纺丝生产工艺中，在定型装置1，也就是通常说的定型锅中使用高温高焓低压蒸汽对纺丝丝束进行定型工作。由于定型锅的特定的使用要求，定型后定型锅内的蒸汽尾气必须在非常短的时间内排出，才能够保证不影响定型丝束的质量。通过改造，本发明在定型锅的基础上加装冷凝回收装置2，冷凝回收装置2能够将定型锅单次排出的蒸汽在一定时间内全部冷凝回收汇集。如此，不仅保证了定型装置1的正常工作和定型丝束的质量，还避免了将高温废蒸汽直排向大气，避免造成大量的热量浪费和对环境形成热污染，大大减少了产生的噪音，维护了厂区环境。

实施例一

如图1所示，本实施例的蒸汽回收系统包括定型装置1和与定型装置相连通的冷凝回收装置2，冷凝回收装置2包括换热装置3，换热装置3具有冷凝介质循环管路，定型装置1中的蒸汽进入换热装置3，与冷凝介质循环管路中的冷凝介质热交换，在t时间内全部冷凝回收。

换热装置3与定型装置1可以通过管路连通，换热装置3的冷凝介质管路与其内的蒸汽经过的通路隔离并进行热交换。冷凝介质管路中的冷凝介质可以为常温的水，也可以为冷却至一定温度的水，也可以为其它气体或者液体介质，能够与蒸汽进行热交换，对蒸汽起到冷凝作用即可。

换热装置3的冷凝介质循环管路中可以根据定型装置1排出的蒸汽的量引入一定量的冷凝介质，从而确保在t时间内能够将进入换热装置3中的蒸汽全部冷凝回收，保证丝束的定型质量，也避免蒸汽热量浪费。

进一步的，为了实现保证在t时间内能够将定型装置1排出的蒸汽全部冷凝，所述的定型装置1与换热装置3通过排气管路5连通，所述的排气管路5上设置有可检测蒸汽流量、控制管路启闭的第一控制单元6，冷凝介质循环管路的进口端设置有可检测冷凝介质流量，控制管路启闭的第二控制单元7；还包括主控制装置，第一控制单元6和第二控制单元7分别与主控制装置电连接，联动控制。

定型装置1中的蒸汽通过排气管路5排入到换热装置3内时，排气管路5上的第一控制单元6则检测蒸汽流量，并将信号传送给主控制装置。主控制装置接收到该信号后，则控制，冷凝介质循环管路进口端的第二控制单元7开启到一定程度，使一定流量和温度的冷凝介质进入到冷凝介质循环管路中。进入冷凝介质循环管路的冷凝介质在t时间内能够与蒸汽充分交换热量，将蒸汽在t时间内全部冷凝。如此，通过第一控制单元6和第二控制单元7的联动控制，实现了在t时间内将蒸汽全部冷凝的目的。

具体的，第一控制单元6可以为带有流量监测功能的控制阀，也可以包括联锁的自动控制阀和流量计，流量计将检测蒸汽的流量信号传送给主控制装置，主控制装置控制自动控制阀的开启程度，进而控制蒸汽的流量。同样的，第二控制单元7可以为带有流量监测功能的控制阀，或者也可以包括联锁的自动控制阀和流量计，流量计将检测冷凝介质的流量信号传送给主控制装置，主控制装置根据蒸汽的流量和当时检测的冷凝介质的流量来控制自动控制阀的开启程度，从而达到保证在t时间内将蒸汽全部冷凝的目的。

具体的，所述的换热装置3为换热器，换热器上设置有蒸汽进口8、冷凝介质进口9和冷凝介质出口10，蒸汽进口8与排气管路5连通，冷凝介质由冷凝介质进口9进入冷凝介质循环管路，由冷凝介质出口10排出；定型装置1中的蒸汽由蒸汽进口8进入换热器，在t时间内全部冷凝为液体。

每一台定型装置1对应一台换热器，各定型装置1的排气管路5的出口与其对应的换热器的蒸汽进口8连接，蒸汽进入换热器冷凝后，从换热器的排液口排出汇集。各个换热器的冷凝介质进口9和冷凝介质出口10可以通过管路分别与主冷凝介质管路连接，如此，一条主冷凝介质管路可以向多个换热器的冷凝介质循环管路通入冷凝介质，节省空间，循环利用。

优选的，所述的t时间为80-150s；优选的，所述的t时间为80-120s；更优选的，所述的t时间为90s。

定型装置1根据纺丝工艺的不同，要求的排出蒸汽的时间也略有不同。冷凝回收装置2可以根据具体情况下定型装置1需要的蒸汽排出时间调整冷凝介质的通入温度和流量，保证在t时间内将蒸汽全部冷凝。t时间为90s时，更能够保证丝束的定型质量，有利于生产。

另外，本实施例还提供一种如上所述的定型装置1的蒸汽回收系统的控制方法，通过控制定型装置1排放的蒸汽进入冷凝回收装置2内，将蒸汽在一定时间t内在冷凝回收装置2中全部冷凝回收。

具体的控制方法：

步骤1，定型装置1需要排放蒸汽时，第一控制单元6开启同时检测蒸汽流量，并传递信号给主控制装置，主控制装置控制第二控制单元7开启，向换热装置3内通入与蒸汽量配合量的冷凝介质，使定型装置1单次排出的蒸汽在t时间内在冷凝回收装置2中全部冷凝回收。

步骤2，当定型装置1中的蒸汽全部排出后，或者自蒸汽开始排放t时间后，主控制装置根据排气管路5上的检测的蒸汽流量信号，控制第一控制单元6关闭排气管路5，同时控制第二控制单元7关闭冷凝介质进口9。

定型装置1需要再次排放蒸汽时，则重复上述的步骤1和步骤2，在t时间内冷凝回收定型装置1排出的蒸汽。

实施例二

如图2所示，本实施例是实施例一的进一步的限定，本实施例的蒸汽回收系统，包括定型装置1和与定型装置相连通的冷凝回收装置2，定型装置1单次排出的蒸汽在一定时间内在冷凝回收装置2中全部冷凝回收。

冷凝回收装置2不仅包括换热装置3，还包括储存装置。所述的储存装置通过管路与换热装置3连通，定型装置1中的蒸汽进入换热装置3冷凝至温度为t的液体，经管路汇集到储存装置中。

厂区中设置多台定型装置1，各定型装置1设有相应的换热装置3。各定型装置1的排气管路5的出口与其对应的换热器的蒸汽进口8连接，蒸汽进入换热器冷凝后，从换热器的排液口排出。冷凝后的液体可以汇集存贮到各自的储存装置中，也可以都统一汇集到一个储存装置4内。

蒸汽进入到换热装置3中后，冷凝至温度为t的液体，该液体可以进一步回收利用。优选的，所述的温度t为75℃-100℃；优选的温度t为80℃-95℃。

蒸汽冷凝后的液体温度仍然较高，一是能够节省冷凝的时间，保证在t时间内完成，二是可以直接当作温度高的溶剂回收利用，冷凝后液体的热量能够充分利用，还可以减少蒸汽消耗。

进一步的方案，蒸汽回收系统还包括为纺丝车间提供回收水的纺丝回收管路11，所述的储存装置4与纺丝回收管路11连通，储存装置4中温度为t的冷凝液体进入纺丝回收管路11中。

纺丝回收管路11输送到纺丝线，用于生产过程中需要的热水洗水、或者溶剂等，如配制dmac溶液的溶剂。本方案中的储存装置4与纺丝回收管路11连通，因此蒸汽冷凝后汇集的高温水则能够排入到纺丝回收管路11中再次进行重复利用，整合资源，降低成本，实现能源利用的最大化。

进一步的方案，所述的储存装置4中设置有液位检测装置，储存装置4与纺丝回收管路11连接的管路上设置有第三控制单元12，液位检测装置和第三控制单元12分别与主控制装置电连接；液位检测装置将检测的液位信号传递给主控制装置，主控制装置根据信号控制第三控制单元12的开启/闭合。

储存装置4可以为存储箱、存储罐等，其内的液位检测装置即时检测液位并将信号传送给主控制装置，能够避免储存装置4中发生液位过高或者溢水现象，保证生产的安全。同时，主控制装置根据储存装置4中的液位信号控制第三控制单元12的开启/闭合。

当液位高于预设值时或者纺丝回收管路11中需要补充液体时，主控制装置控制第三控制单元12开启到一定程度，部分冷凝液体流入纺丝回收管路11中进行回收利用，此部分液体的热量、携带的damc以及水资源都能够得到回收利用。当液位低于预设值时或者纺丝回收管路11中不需要补充液体时，第三控制单元12控制管路关闭。如此，能够保证储存装置4中液位的稳定型，保证生产的安全运行。

进一步的方案，多个换热装置3通过管路与同一储存装置4的上部连通，多个储存装置4中的温度为t的冷凝液体汇集到同一储存装置4内；储存装置4的底部通过管路与纺丝回收管路11连通；储存装置4与纺丝回收管路11连接的管路上设置有泵送装置，将储存装置4内的液体定量投入纺丝回收管路11内。如此，能够节约空间，降低成本，保证生产的运行正常。

进一步的方案，所述的储存装置4为存储罐，存储罐的外部设有保温结构，使存储罐中的冷凝液体保持在t温度；如此能够避免热量流失，减小回收工序的蒸汽的消耗，节省资源和成本。

优选的，所述的保温结构为设置在存储罐外周壁上的保温层。保温层可以为常用的保温材料支撑，包覆储存装置4的至少部分，优选的，包覆全部的存储罐外周壁。

进一步的，所述的储存装置的两侧设置有阻燃装置，防止存储罐发生意外。储存装置为存储罐，存储罐放置在第一阻燃罐和第二阻燃罐之间的空地上，存储罐的高度为3.5-4.2米。

试验例

如图1和图2所示，本实施例的纺丝生产定型装置1蒸汽回收系统包括：定型锅，定型锅的排气管路5上接旁通阀，排气管路5连接换热器，换热器的冷凝液体出口通过管路与储存装置连接。排气管路5上设有第一控制阀，并计量蒸汽的流量。换热器的冷却水进口设有第二控制阀。蒸汽回收系统的主控制装置根据排出的蒸汽的流量，控制第二控制阀，在90秒内将排出的蒸汽全部回收冷凝至90℃，并回收至储存装置中。然后通过计量水泵系统定向投加至纺丝回收管路11，可以节约回收水系统补加的脱盐水、减少回收水加热蒸汽，并将定型过程中蒸汽带走的溶剂dmac进行回收，实现蒸汽全过程回收利用，提高能源利用效率。

每次定型锅排气经过冷凝回收装置2可得到冷凝回收水最大量为7.5吨左右，因此储存装置可以为一15立方米容积的储罐，用于收集带dmac的热回收水。按蒸汽最大量计算冷凝后回收水可达到7.5吨/小时，因此在储罐与纺丝回收管路11之间的管路上设置一台10立方米加压泵及第三控制阀，采用储罐中液位与第三控制阀连锁控制的方式，将储罐中的热回收水进行回收收集后，用加压泵打入纺丝回收水管路。

按照现有车间的工况计算，每年工艺运行共8000小时，其中冬季工况大约为3000小时。在冬季，纺丝回收管路11中的水一般需要从平均温度为5℃开始加热，其他季节以夏季为主，纺丝回收管路11中的水温度平均为20℃。本方案的蒸汽回收系统中，蒸汽冷凝后最大可为纺丝回收管路11工序提供90℃含dmac的回收水5.5-7.5吨/小时。按此计算，折合下来，倘若在冬季利用蒸汽加热纺丝回收管路11中原有的回收水，需要消耗蒸汽7.5t/h*(90℃-5℃)*1000/567kcal/kg*3000h＝3373吨，冬季需要蒸汽3373吨。在夏季，利用蒸汽加热纺丝回收管路11中原有的回收水，需要消耗蒸汽7.5t/h*(90℃-20℃)*1000/567kcal/kg*5000h＝4629吨，其他季节需要蒸汽4629吨。因此，利用本发明的蒸汽回收系统，将定型装置1中的蒸汽冷凝回收后投入纺丝回收管路11中重复使用，预计全年可减少8002吨蒸汽消耗，按每吨蒸汽140元计算，全年可节约蒸汽费用:8002吨*140元/吨＝112万元。因此，能够为厂区节省生产成本，有利于提高生产效益。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。