专利名称：低温液态烃蒸发器的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低温液态烃汽化领域，特别是涉及一种低温液态烃蒸发器的控制系统。
背景技术：
烃类物质(如乙烯等)是石油化学工业最重要的基础原料之一。自上世纪50年代起，一些石油化学工业技术先进的国家相继发展烃类裂解技术，这大大促进了合成材料工业的发展。目前，利用烃类物质所生产的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯等通用型塑料已遍布日常生活的每个角落。随着我国石化工业和国民经济的持续发展，对烃类物质的需求量在持续增加，国产烃类物质已不能满足生产的需要，因而需要大量进口。烃类物质的进口通常采用常压低温槽船的方式，将液态烃船运回国。例如，常压下等重量的-104°C液态乙烯的体积约为常压下气态乙烯的1/490，可见液化后乙烯的体积大大减小，对乙烯的贮运较为有利。液态烃从船上接卸，在罐区储存、加压及汽化后送出至其用户使用。低温的液态烃要转变成常温的气体，必须要提供相应的热量使其汽化，低温液态烃蒸发器是专门进行低温液态烃汽化的设备，其将输入的低温液态烃汽化为气态烃输出。 为了方便用户的使用，并保证烃类输出的安全，蒸发器输出的气态烃必须为常温而且压力稳定的气态烃，输出量也必须具有可调节性。现有技术在气态烃的输出管路上设置了温度传感器以检测气态烃的温度，该温度传感器将气态烃的温度输出至控制器，如果控制器判断气态烃的温度低于预定值，说明蒸发器目前提供的热量不足以使气态烃达到输出温度，因而控制器向液态烃的输入管路上设置的阀门发送液态烃流入减小信号，使其减少液态烃的输入，从而达到提高气态烃的温度的目的。但是，由于液态烃的输入量直接关系到蒸发器的运行效率以及下游气态烃用户的稳定操作，液态烃输入量的稳定性也直接关系到蒸发器运行的稳定性，因此，现有技术在蒸发器提供的热量不足以加热气态烃时直接降低液态烃输入量的做法，大大降低了蒸发器的运行效率和稳定性，同时也造成下游气态烃用户操作的不连续和不稳定。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低温液态烃蒸发器的控制系统，能提高蒸发器的运行效率和稳定性，使气态烃用户操作连续而稳定。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种低温液态烃蒸发器的控制系统，所述蒸发器包括穿过外壳的烃管和蒸汽管；所述外壳内部有导热媒介；所述烃管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的上部，所述烃管中的液态烃吸收气态的所述导热媒介的热量，变为气态烃输出，并使气态的所述导热媒介变为液态；所述蒸汽管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的下部，所述蒸汽管中的水蒸汽向液态的所述导热媒介释放热量，变为凝液输出，并使所述液态的导热媒介变为气态；该系统包括第二控制器、第三控制器、检测所述气态烃的温度的一号温度传感器、控制所述水蒸汽流入所述蒸汽管的流量的水蒸汽流入阀门；所述一号温度传感器位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，其与所述第三控制器相连，将所述气态烃的温度发送到所述第三控制器；所述第三控制器与所述第二控制器相连，在判断出所述气态烃的温度低于第一温度时，向所述第二控制器发送水蒸汽流入增加信号；所述第二控制器与所述水蒸汽流入阀门相连，根据所述水蒸汽流入增加信号，向所述水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号；所述水蒸汽流入阀门位于水蒸汽流入所述蒸汽管的管路上，在所述蒸汽管流量加大信号的控制下加大开度。本实用新型的有益效果是本实用新型中，一号温度传感器将气态烃的温度发送给第三控制器，由于第三控制器在判断出蒸发器所输出的气态烃的温度低于第一温度时， 向第二控制器发送水蒸汽流入增加信号，第二控制器根据该信号，向水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号，令其加大开度，从而提高水蒸汽的供应量，增加水蒸汽通过导热媒介传输给液态烃的热量，蒸发器输出的气态烃的温度也就随之提高。这样，本实用新型在气态烃温度较低(低于第一温度)时，能够通过增加热量供应的方式来维持液态烃的输入量不变，这样，也就保证了蒸发器的运行效率，并保证了蒸发器运行的稳定可靠，下游气态烃用户的操作也就可以连续而稳定地进行了。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进进一步，该系统还包括第一控制器、控制所述液态烃流入所述烃管的流量的液态烃流入阀门；其中，所述第三控制器与所述第一控制器相连，其在判断出所述气态烃的温度低于第二温度时，向所述第一控制器发送液态烃流入减少信号；所述第一控制器与所述液态烃流入阀门相连，根据所述液态烃流入减少信号，向所述液态烃流入阀门发送烃管流量减小信号；所述液态烃流入阀门位于所述液态烃流入所述烃管的管路上，在所述烃管流量减小信号的控制下减小开度。进一步，该系统还包括检测所述气态烃的气压的一号压力传感器，其位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，与所述第一控制器相连，将所述气态烃的气压发送到所述第一控制器，使其在判断出所述气态烃的气压高于第一气压时，向所述液态烃流入阀门发送所述烃管流量减小信号，以令所述液态烃流入阀门减小开度，在判断出所述气态烃的气压低于所述第一气压时，向所述液态烃流入阀门发送烃管流量增大信号，以令所述液态烃流入阀门增大开度。进一步，所述第一控制器还包括第一报警器；所述第一控制器在判断出所述气态烃的气压高于第一报警气压或低于第二报警气压的情况下，触发所述第一报警器，使其发出第一报警信号；禾口/ 或，所述第三控制器还包括第二报警器；所述第三控制器在判断出所述气态烃的温度低于第一报警温度的情况下，触发所述第二报警器，使其发出第二报警信号。进一步，该系统还包括检测所述外壳内气态的所述导热媒介的气压的二号压力传感器，其与所述第二控制器相连，将气态的所述导热媒介的气压发送到所述第二控制器，使其在判断出气态的所述导热媒介的气压高于第二气压时，向所述水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量减小信号，以令所述水蒸汽流入阀门减小开度，在判断出气态的所述导热媒介的气压低于所述第二气压时，向所述水蒸汽流入阀门发送所述蒸汽管流量加大信号，以令所述水蒸汽流入阀门加大开度。进一步，该系统还包括控制所述液态烃流入所述烃管的液态烃流入截止阀门、控制所述气态烃流出所述烃管的气态烃流出截止阀门、控制所述水蒸汽流入所述蒸汽管的水蒸汽流入截止阀门、安全控制器、检测所述气态烃的气压的一号安全压力传感器；所述一号安全压力传感器位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，与所述安全控制器相连，将所述气态烃的气压发送到所述安全控制器；所述安全控制器与所述液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门、水蒸汽流入截止阀门均相连，其在判断出所述气态烃的气压高于第三气压或低于第四气压时，先后向所述液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门分别发送烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号，使二者先后分别关闭所述烃管的入口和出口，向所述水蒸汽流入截止阀门发送蒸汽管关闭信号，使其关闭所述蒸汽管的入口。进一步，该系统还包括检测所述气态烃的温度的一号安全温度传感器，其位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，与所述安全控制器相连，将所述气态烃的温度发送到所述安全控制器；所述安全控制器判断出所述气态烃的温度低于第三温度时，先后向所述液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门分别发送所述烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号。进一步，该系统还包括检测气态的所述导热媒介的气压的二号安全压力传感器， 其与所述安全控制器相连，将气态的所述导热媒介的气压发送到所述安全控制器；所述安全控制器判断出气态的所述导热媒介的气压高于第五气压时，分别向所述液态烃流入截止阀门、水蒸汽流入截止阀门发送所述烃管一号关闭信号、所述蒸汽管关闭信号。进一步，该系统还包括中空的一号导管、一号安全阀；所述一号导管的两端分别与所述外壳的内部和外部相通；所述一号安全阀位于所述一号导管的中部并保持关闭状态，以隔离所述外壳的内部和外部，其在气态的所述导热媒介的气压高于第六气压时离开所述一号导管；和/ 或，该系统还包括中空的二号导管、二号安全阀；所述二号导管的两端分别与所述烃管的内部和外部相通；所述二号安全阀位于所述二号导管的中部并保持关闭状态，以隔离所述烃管的内部和外部，在所述气态烃的气压高于第七气压时离开所述二号导管。进一步，该系统还包括位于所述烃管输出所述气态烃的管路上、检测并显示所述气态烃的气压的气态烃气压指示表；和/或，位于所述烃管输出所述气态烃的管路上、检测并显示所述气态烃的温度的气态烃温度指示表；[0036]和/或，位于水蒸汽流入所述蒸汽管的管路上、检测并显示所述水蒸汽的温度的水蒸汽温度指示表；和/或，位于所述水蒸汽流入所述蒸汽管的管路上、检测并显示所述水蒸汽的压力的水蒸汽压力指示表；和/或，位于所述凝液流出所述蒸汽管的管路上、检测并显示所述凝液的温度的凝液温度指示表；和/或，检测并显示气态的所述导热媒介的温度的气态热媒指示表；和/或，检测并显示液态的所述导热媒介的温度的液态热媒指示表；和/或，检测并显示液态的所述导热媒介在所述外壳内的液面位置的液位指示表。
图1为本实用新型提供的低温液态烃蒸发器及其控制系统的控制部分的结构图；图2为本实用新型提供的低温液态烃蒸发器及其控制系统的安全部分的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。本实用新型提供的低温液态烃蒸发器的控制系统主要包括控制部分和安全部分， 此外还包括报警部分、自动安全阀部分以及就地仪表部分。图1为本实用新型提供的低温液态烃蒸发器及其控制系统的控制部分的结构图。 本实用新型提供的蒸发器包括穿过外壳103的烃管101和蒸汽管102 ；外壳103内部有导热媒介；烃管101位于外壳103内部的部分处于外壳103的上部，烃管101中的液态烃吸收气态的导热媒介的热量，变为气态烃输出，并使气态的导热媒介变为液态；蒸汽管102位于外壳103内部的部分处于外壳103的下部，蒸汽管102中的水蒸汽向液态的导热媒介释放热量，变为凝液输出，并使液态的导热媒介变为气态。可见，气态的导热媒介位于蒸发器的上部，液态的导热媒介则汇流到蒸发器的下部，该蒸发器中的烃管位于上部而蒸汽管位于下部的结构，目的是利用导热媒介的气液转换来进行换热，这样，分别在烃管和蒸汽管中流动的液态烃和水蒸汽在外壳中的导热媒介的作用下就可以进行气态、液态问的状态转换。其中，液态烃流入烃管，吸收烃管外气态导热媒介的热量，从而变为气态烃，并使导热媒介由气态变为液态；水蒸汽流入蒸汽管后，将热量释放给蒸汽管外的液态的导热媒介，自身在变为凝液(即液态的水)的同时，将导热媒介由液态变为气态。本实用新型中的导热媒介可为丁烷，蒸汽管和烃管均为可导热的中空管路，外壳为保证液态和气态导热媒介不发生泄漏的密闭外壳。如图1所示，该控制系统的控制部分包括第二控制器109、第三控制器111、检测气态烃的温度的一号温度传感器105、控制水蒸汽流入蒸汽管的流量的水蒸汽流入阀门 110 ；一号温度传感器105位于烃管101输出气态烃的管路上，其与第三控制器111相连，将气态烃的温度发送到第三控制器111 ；[0050]第三控制器111与第二控制器109相连，在判断出气态烃的温度低于第一温度时， 向第二控制器109发送水蒸汽流入增加信号；第二控制器109与水蒸汽流入阀门110相连，根据水蒸汽流入增加信号，向水蒸汽流入阀门110发送蒸汽管流量加大信号；水蒸汽流入阀门110位于水蒸汽流入蒸汽管102的管路上，在蒸汽管流量加大信号的控制下加大开度。其中，蒸汽管可用耐高温的导热金属管制成，烃管可用耐高温并耐低温的导热金属管制成。外壳可用耐高温并耐低温的金属材料制成以保证不会因气态导热媒介的压力过大而裂开，其外面可包裹绝热材料以防止热量外泄。一号温度传感器可为常用的温度传感器，第二控制器和第三控制器可用常见的控制器来实现，如CPU、微处理器等器件，水蒸汽流入阀门可为常用的电动或气动阀门。这样，整个控制系统就构成一个集散式控制(DCS)系统。由此可见，本实用新型中，一号温度传感器将气态烃的温度发送给第三控制器，由于第三控制器在判断出蒸发器所输出的气态烃的温度低于第一温度时，向第二控制器发送水蒸汽流入增加信号，第二控制器根据该信号，向水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号，令其加大开度，从而提高水蒸汽的供应量，增加水蒸汽通过导热媒介传输给液态烃的热量，蒸发器输出的气态烃的温度也就随之提高。这样，本实用新型在气态烃温度较低(低于第一温度)时，能够通过增加热量供应的方式来维持液态烃的输入量不变，这样，也就保证了蒸发器的运行效率，并保证了蒸发器运行的稳定可靠，下游气态烃用户的操作也就可以连续而稳定地进行了。另外，由于本实用新型在气态烃温度低于第一温度时，先加大水蒸汽的输入量以提高热量的供应，因此，本实用新型的水蒸汽利用效率要比现有技术高很多，这也意味着水蒸汽的消耗量可以根据液态烃蒸发量的大小来调节，因而更加节能。如图1所示，该系统还包括第一控制器106、控制液态烃流入烃管的流量的液态烃流入阀门107;其中，第三控制器111与第一控制器106相连，其在判断出气态烃的温度低于第二温度时，向第一控制器106发送液态烃流入减少信号；第一控制器106与液态烃流入阀门107相连，根据液态烃流入减少信号，向液态烃流入阀门107发送烃管流量减小信号；液态烃流入阀门107位于液态烃流入烃管的管路上，在烃管流量减小信号的控制下减小开度，从而减少液态烃的输入量。这里，第二温度可以为低于上述的第一温度的温度。在气态烃的温度低于第二温度时，说明气态烃的温度过低，即使将水蒸汽流入阀门的开度提高到最大，从而使蒸汽管的输入量达到最大，也无法满足目前液态烃输入量对于汽化热量的需求，这样情况下，本实用新型进一步设置了第一控制器和液态烃流入阀门， 使第一控制器控制液态烃流入阀门减小开度，以减少液态烃的输入量，这样，蒸发器对于热量的需求量也就随之减小，输出气态烃的温度也就逐渐升高至需求温度。如图1所示，该系统还包括检测气态烃的气压的一号压力传感器104，其位于烃管 101输出气态烃的管路上，与第一控制器106相连，将气态烃的气压发送到第一控制器106，使其在判断出气态烃的气压高于第一气压时，向液态烃流入阀门107发送烃管流量减小信号，以令液态烃流入阀门107减小开度；在判断出气态烃的气压低于第一气压时，向液态烃流入阀门107发送烃管流量增大信号，以令液态烃流入阀门107增大开度。除了上述的利用气态烃的温度来控制液态烃或水蒸汽的输入量之外，本实用新型还通过设置一号压力传感器来利用气态烃的气压控制液态烃的输入量，由此可见，本实用新型的控制方式多样，灵活性和纠错性很强。气态烃通常是可燃性气体，如有任何差错，整个蒸发器装置很容易发生燃烧爆炸事故，因此，为了在控制系统故障的情况仍能对蒸发器的液态烃输入量进行有效控制，保持汽化的连续性和稳定性，本实用新型提供的控制系统还包括与一号压力传感器相连、接收并显示其发来的气态烃的气压的气态烃气压指示表，这样，操作工人可以通过读表的方式， 人工调节液态烃和水蒸汽的输入量，从而控制蒸发器的运行，保证汽化过程的安全、连续和稳定。如图1所示，该系统还包括检测外壳内气态的导热媒介的气压的二号压力传感器 108，其与第二控制器109相连，将气态的导热媒介的气压发送到第二控制器109，使其在判断出气态的导热媒介的气压高于第二气压时，向水蒸汽流入阀门110发送蒸汽管流量减小信号，以令水蒸汽流入阀门110减小开度，从而减少水蒸汽的输入量；在第二控制器109判断出气态的导热媒介的气压低于第二气压时，向水蒸汽流入阀门110发送蒸汽管流量加大信号，以令其加大开度，从而增加水蒸汽的流入量。这进一步增加了本实用新型的控制方式，提高了汽化过程控制的灵活性和可靠性。图1所示的低温液态烃蒸发器的控制系统的控制部分主要用于控制液态烃的输入量和气态烃的输出气压、温度保持稳定，从而提高蒸发器的运行效率和稳定性，保证气态烃用户操作连续而稳定。其能实现如下七方面的功能(1)气态烃的温度低于第一温度时，通过第三控制器的判断和第二控制器的控制， 使水蒸汽流入阀门加大开度，以提高水蒸汽的输入量，保证输出气态烃的温度维持在正常设定温度；(2)气态烃的温度低于第二温度(第二温度低于第一温度)时，说明水蒸汽流入阀门的开度已达最大，但仍不能提高气态烃的温度，因而通过第三控制器的判断和第一控制器的控制，使液态烃流入阀门减小开度，以降低液态烃的输入量，以保证输出气态烃的温度维持在正常设定温度；(3)气态烃的温度正常而气压高于第一气压时，通过第一控制器来控制液态烃流入阀门，使其开度减小，以减少液态烃的输入量，保证气态烃的气压维持在预定气压；(4)气态烃的温度正常而气压低于第一气压时，通过第一控制器来控制液态烃流入阀门，使其开度加大，以增大液态烃的输入量，保证气态烃的气压维持在预定气压；(5)气态烃的温度正常而气态的导热媒介的气压高于第二气压时，通过第二控制器来控制水蒸汽流入阀门，使其开度减小，以减少水蒸汽的输入量，保证气态的导热媒介的气压稳定在预设气压，从而保证提供给液态烃汽化的热量维持在一预设值；(6)气态烃的温度正常而气态的导热媒介的气压低于第二气压时，通过第二控制器来控制水蒸汽流入阀门，使其开度增大，以增加水蒸汽的输入量，保证气态的导热媒介的气压稳定在预设气压和提供给液态烃汽化的热量维持在一预设值；[0073](7)无论气态的导热媒介的气压正常、偏高还是偏低，只要气态烃的温度低于第一温度，第三控制器即向第二控制器发送水蒸汽流入增加信号，第二控制器根据该信号，向水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号，以使水蒸汽流入阀门的开度加大，从而增加水蒸汽的输入量。本实用新型所涉及的蒸发器进行的是液态烃向气态烃的汽化，其中，气态烃通常是可燃性气体，水蒸汽的温度很高，而液态烃的温度较低，且汽化速度过快可能导致体积急剧膨胀而爆炸，另外，导热媒介也可能采用可燃性的烃类等物质，因此，该蒸发器的气密性必须保证完好，而且本实用新型所提供的控制系统必须能及时准确地进行检测和控制，否则就有可能发生事故。为防止图1所示控制系统中的控制部分因部件老化、工作失常等原因造成控制失误，本实用新型提供的控制系统除了包括图1所示的控制部分，还包括一套独立的安全部分，以在可能发生事故的极端情况下及时进行控制，防止事故的发生。图2为本实用新型提供的低温液态烃蒸发器及其控制系统的安全部分的结构图。 如图2所示，该系统还包括控制液态烃流入烃管的液态烃流入截止阀门206、控制气态烃流出烃管的气态烃流出截止阀门205、控制水蒸汽流入蒸汽管102的水蒸汽流入截止阀门 207、安全控制器204、检测气态烃的气压的一号安全压力传感器201 ；一号安全压力传感器201位于烃管101输出气态烃的管路上，与安全控制器204 相连，将气态烃的气压发送到安全控制器204 ；安全控制器204与液态烃流入截止阀门206、气态烃流出截止阀门205、水蒸汽流入截止阀门207均相连，其在判断出气态烃的气压高于第三气压或低于第四气压时，先后向液态烃流入截止阀门206、气态烃流出截止阀门205分别发送烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号，使二者先后分别关闭烃管的入口和出口，从而先后停止蒸发器中液态烃的输入和气态烃的输出，安全控制器204还向水蒸汽流入截止阀门207发送蒸汽管关闭信号， 使其关闭蒸汽管的入口。这里，第三气压是气态烃可能发生事故(如引起烃管101爆裂、发生爆炸等)的最高气压，第四气压时气态烃可能发生事故(如引起烃管101倒流而引入空气、发生爆炸等) 的最低气压，气态烃的气压必须在第三气压与第四气压之间，当安全控制器判断出气态烃的气压在该范围之外时，即向液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门、水蒸汽流入截止阀门分别发送控制信号，以使这三个阀门分别关闭(即开度为零)，从而停止输入液态烃和水蒸汽，停止输出气态烃，进而为系统维护创造条件。本实用新型中，安全控制器在判断出气态烃的气压不在第三气压与第四气压之间的安全范围时，先后向液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门分别发送烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号，以使二者先后关闭，即先关闭液态烃的输入，经过一定时间再关闭气态烃的输出，从而保证蒸发器内的液态烃完全汽化为气态烃，并且完全将气态烃排出， 这样，就可以保证后面系统维护过程中的安全。如图2所示，该控制系统还包括检测气态烃的温度的一号安全温度传感器202， 其位于烃管101输出气态烃的管路上，与安全控制器204相连，将气态烃的温度发送到安全控制器204 ；安全控制器204判断出气态烃的温度低于第三温度时，先后向液态烃流入截止阀门206、气态烃流出截止阀门205分别发送烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号。这里，第三温度低于第二温度。气态烃的温度低于第三温度，说明无论加大水蒸汽的输入量还是减小液态烃的输入量，都无法满足目前输入的液态烃对于热量的需求，该蒸发器可能存在故障，如不排除， 有可能引起安全事故，而且，温度低于第三温度的气态烃在输出后也无法使用。因此，本实用新型由安全控制器控制液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门的开度将为零，从而先后关闭烃管的入口和出口，从而停止液态烃的输入和气态烃的输出，并充分排出烃管中的气态烃，保证了蒸发器的安全。当然，在气态烃温度低于第三温度的情况下，安全控制器还可以向水蒸汽流入截止阀门发送蒸汽管关闭信号，使水蒸汽流入阀门关闭蒸汽管的入口，以停止水蒸汽的输入。如图2所示，该系统还包括检测气态的导热媒介的气压的二号安全压力传感器 203，其与安全控制器204相连，将气态的导热媒介的气压发送到安全控制器204 ；安全控制器204判断出气态的导热媒介的气压高于第五气压时，分别向液态烃流入截止阀门、水蒸汽流入截止阀门发送烃管一号关闭信号、蒸汽管关闭信号。这里，第五气压时气态导热媒介的气压最大值，如超过该值，外壳103、烃管101或蒸汽管102有可能发生爆裂，也可能会因提供的热量过多造成气态烃气压过高，造成安全事故。因此，当二号安全压力传感器检测到气态导热媒介的气压高于第五气压时，由安全控制器控制液态烃流入截止阀门、水蒸汽流入截止阀门，分别关闭液态烃和水蒸汽的输入，从而减少参与汽化的液态烃和热量，减少传递给导热媒介的热量和气态烃的输出，从而保证安全。在图1所示控制系统的控制部分和图2所示控制系统的安全部分之外，该控制系统还可以包括自动安全阀部分，以在图1所示的控制部分和图2所示的安全部分均失效时， 自动保证蒸发器的安全。例如，为了防止气态导热媒介的气压过大，造成外壳破裂等危险事件，该控制系统还可以包括中空的一号导管、一号安全阀；该一号导管的两端分别与外壳的内部和外部相通；一号安全阀位于一号导管的中部并保持关闭状态，以隔离外壳的内部和外部，其在气态的导热媒介的气压高于第六气压时离开一号导管。这样，外壳虽然可以通过一号导管内部的空间与外界相通，但由于一号安全阀的存在，导热媒介不会泄露到外界，从而防止了蒸发器热量的散失以及导热媒介对环境的污染。但是，一号安全阀的存在也可以保证气态导热媒介的气压过高(高于第六气压的极限值)时使外壳内部与外界相通，从而释放多余的气态导热媒介，防止蒸发器发生危险，因此，与高压锅上的安全阀类似，本实用新型所提供的该一号安全阀在气态的导热媒介的气压高于第六气压时离开一号导管，从而利用一号导管内部的空间使外壳内部与外界连通。 可见，本实用新型通过设置中空的一号导管和一号安全阀，在外壳内部气压过大时使外壳内外相通，释放了多余的导热媒介，保证了蒸发器的安全。又如，该控制系统还可以包括中空的二号导管、二号安全阀；该二号导管的两端分别与烃管的内部和外部相通；二号安全阀位于二号导管的中部并保持关闭状态，以隔离烃管的内部和外部，在气态烃的气压高于第七气压时离开二号导管。这样，烃管虽然可以通过二号导管与外界相通，但二号安全阀的存在保证了气态烃不会发生泄露。但是，当气态烃的气压过高(高于第七气压的极限值)时，安全阀自动离开二号导管，从而释放多余的气态烃。上述两种情况下所释放出来的导热媒介和气态烃可以分别通过管道送至专门设置的火炬处烧掉，以减少或消除对环境的污染。为了进一步提高控制的可见性，本实用新型提供的控制系统还可以进一步包括就地仪表部分，以向外界显示检测到的气压、温度等数据，从而使操作人员及时了解蒸发器工作过程中的各项数据，从而在控制系统完全失效的情况进行手动操作，进一步提高系统的安全性。例如，该控制系统还可以包括位于烃管输出气态烃的管路上、检测并显示气态烃的气压的气态烃气压指示表；还可以包括位于烃管输出气态烃的管路上、检测并显示气态烃的温度的气态烃温度指示表；还可以包括位于水蒸汽流入蒸汽管的管路上、检测并显示水蒸汽的温度的水蒸汽温度指示表；还可以包括位于水蒸汽流入蒸汽管的管路上、检测并显示水蒸汽的压力的水蒸汽压力指示表；还可以包括位于凝液流出蒸汽管的管路上、检测并显示凝液的温度的凝液温度指不表；还可以包括检测并显示气态的导热媒介的温度的气态热媒指示表；还可以包括检测并显示液态的导热媒介的温度的液态热媒指示表；还可以包括检测并显示液态的导热媒介在外壳内的液面位置的液位指示表。在上述的控制部分、安全部分、自动安全阀部分以及就地仪表部分之外，如果仍有可能发生事故，或者控制系统检测到安全隐患时，还可以通过报警的方式来通知操作人员， 以令其及时撤离，或及时排出隐患。例如，图1所示该控制系统的控制部分中，第一控制器106还可以包括第一报警器，第一控制器106在接收到一号压力传感器104所述发送的气态烃的气压，并判断出气态烃的气压高于第一报警气压或低于第二报警气压的情况下，就触发第一报警器，使其发出第一报警信号；再如，图1所示该控制系统的控制部分中，第三控制器111还可以包括第二报警器，第三控制器111在接收到一号温度传感器105所发送的气态烃的温度，并判断出气态烃的温度低于第一报警温度的情况下，触发第二报警器，使其发出第二报警信号。又如，图1所示该控制系统的控制部分中，第二控制器109还可以包括第三报警器，第二控制器在接收到二号压力传感器108所发送的气态导热媒介的气压，并判断出气态的导热媒介的气压高于第三报警气压的情况下，触发第三报警器，使其发出第三报警信号。另外，该控制系统还可以包括相连的第四报警器和报警控制器，该报警控制器与上述的检测并显示液态的导热媒介在外壳内的液面位置的液位指示表相连，接收其检测的液面位置，当判断出该液面位置高于第一报警高度或低于第二报警高度时，说明液态的导热媒介的量过多或过少，此时，报警控制器向第四报警器发送第四报警触发信号，使其在该第四报警触发信号的触发下，发出第四报警信号。上述的第一报警信号、第二报警信号、第三报警信号和第四报警信号可以为电铃等发出的声音信号，也可以为警示灯所发出的警示光信号，当然，也可以为其他的报警信号形式。值得指出的是，本实用新型中的安全控制器可以用可编程逻辑控制器(PLC)来实现，各压力传感器、安全压力传感器可采用常用的压力传感器来实现，各温度传感器、安全温度传感器可采用常用的温度传感器来实现，各阀门均可用电动或气动阀门来实现。以本实用新型所涉及的烃类物质为乙烯为例，来说明上述的各温度和压力的数值，以供参考。正常情况下，蒸发器输出的气态乙烯的温度应在20°C以上，气压应在2. 5MPa左右，外壳内部气态的导热媒介选用丁烷的情况下，丁烷的气压在1.3MI^左右比较合适。上述的第一温度可以为19°C，第二温度可以为18°C，第三温度可以为15°C，第一气压可以选用2. 5MPa，第二气压可以选用1. 3MPa，第六气压可以选用2. 4MPa。其余气压、温度以及报警气压、报警温度、报警高度等值可酌情设置。由此可见，本实用新型具有以下优点(1)本实用新型中，一号温度传感器将气态烃的温度发送给第三控制器，由于第三控制器在判断出蒸发器所输出的气态烃的温度低于第一温度时，向第二控制器发送水蒸汽流入增加信号，第二控制器根据该信号，向水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号，令其加大开度，从而提高水蒸汽的供应量，增加水蒸汽通过导热媒介传输给液态烃的热量，蒸发器输出的气态烃的温度也就随之提高。这样，本实用新型在气态烃温度较低(低于第一温度)时，能够通过增加热量供应的方式来维持液态烃的输入量不变，这样，也就保证了蒸发器的运行效率，并保证了蒸发器运行的稳定可靠，下游气态烃用户的操作也就可以连续而稳定地进行了。(2)由于本实用新型在气态烃温度低于第一温度时，先加大水蒸汽的输入量以提高热量的供应，因此，本实用新型的水蒸汽利用效率要比现有技术高很多，这也意味着水蒸汽的消耗量可以根据液态烃蒸发量的大小来调节，因而更加节能。(3)本实用新型提供的控制系统中的安全部分在气态烃温度低于第三温度时，先关闭烃管的入口从而停止液态烃的输入，经过一段时间之后再关闭烃管的出口以停止气态烃的输出，这样，既停止了液态烃的输入，又充分排出了烃管中的气态烃，防止在后续检查设备问题时因管路中存在气态烃而发生安全问题。(4)本实用新型提供的控制系统中的就地仪表部分包括了多个气压和温度的指示表，这样，操作工人可以通过读表的方式，人工调节液态烃和水蒸汽的输入量，从而控制蒸发器的运行，保证汽化过程的安全、连续和稳定。(5)本实用新型在气态导热媒介的气压过高时，可控制减少水蒸汽的输入量，在其气压过低时，可控制增加水蒸汽的输入量，这进一步增加了本实用新型的控制方式，提高了汽化过程控制的灵活性和可靠性。(6)本实用新型通过设置自动安全阀部分，在气态烃或气态导热媒介的气压过大时使烃管或外壳内外相通，释放了多余的气态烃或导热媒介，保证了蒸发器的安全。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种低温液态烃蒸发器的控制系统，所述蒸发器包括穿过外壳的烃管和蒸汽管； 所述外壳内部有导热媒介；所述烃管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的上部，所述烃管中的液态烃吸收气态的所述导热媒介的热量，变为气态烃输出，并使气态的所述导热媒介变为液态；所述蒸汽管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的下部，所述蒸汽管中的水蒸汽向液态的所述导热媒介释放热量，变为凝液输出，并使所述液态的导热媒介变为气态；其特征在于，该系统包括第二控制器、第三控制器、检测所述气态烃的温度的一号温度传感器、控制所述水蒸汽流入所述蒸汽管的流量的水蒸汽流入阀门；所述一号温度传感器位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，其与所述第三控制器相连，将所述气态烃的温度发送到所述第三控制器；所述第三控制器与所述第二控制器相连，在判断出所述气态烃的温度低于第一温度时，向所述第二控制器发送水蒸汽流入增加信号；所述第二控制器与所述水蒸汽流入阀门相连，根据所述水蒸汽流入增加信号，向所述水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号；所述水蒸汽流入阀门位于水蒸汽流入所述蒸汽管的管路上，在所述蒸汽管流量加大信号的控制下加大开度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括第一控制器、控制所述液态烃流入所述烃管的流量的液态烃流入阀门；其中，所述第三控制器与所述第一控制器相连，其在判断出所述气态烃的温度低于第二温度时，向所述第一控制器发送液态烃流入减少信号；所述第一控制器与所述液态烃流入阀门相连，根据所述液态烃流入减少信号，向所述液态烃流入阀门发送烃管流量减小信号；所述液态烃流入阀门位于所述液态烃流入所述烃管的管路上，在所述烃管流量减小信号的控制下减小开度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该系统还包括检测所述气态烃的气压的一号压力传感器，其位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，与所述第一控制器相连，将所述气态烃的气压发送到所述第一控制器，使其在判断出所述气态烃的气压高于第一气压时，向所述液态烃流入阀门发送所述烃管流量减小信号，以令所述液态烃流入阀门减小开度，在判断出所述气态烃的气压低于所述第一气压时，向所述液态烃流入阀门发送烃管流量增大信号，以令所述液态烃流入阀门增大开度。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一控制器还包括第一报警器；所述第一控制器在判断出所述气态烃的气压高于第一报警气压或低于第二报警气压的情况下， 触发所述第一报警器，使其发出第一报警信号；和/或，所述第三控制器还包括第二报警器；所述第三控制器在判断出所述气态烃的温度低于第一报警温度的情况下，触发所述第二报警器，使其发出第二报警信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括检测所述外壳内气态的所述导热媒介的气压的二号压力传感器，其与所述第二控制器相连，将气态的所述导热媒介的气压发送到所述第二控制器，使其在判断出气态的所述导热媒介的气压高于第二气压时，向所述水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量减小信号，以令所述水蒸汽流入阀门减小开度，在判断出气态的所述导热媒介的气压低于所述第二气压时，向所述水蒸汽流入阀门发送所述蒸汽管流量加大信号，以令所述水蒸汽流入阀门加大开度。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括控制所述液态烃流入所述烃管的液态烃流入截止阀门、控制所述气态烃流出所述烃管的气态烃流出截止阀门、控制所述水蒸汽流入所述蒸汽管的水蒸汽流入截止阀门、安全控制器、检测所述气态烃的气压的一号安全压力传感器；所述一号安全压力传感器位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，与所述安全控制器相连，将所述气态烃的气压发送到所述安全控制器；所述安全控制器与所述液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门、水蒸汽流入截止阀门均相连，其在判断出所述气态烃的气压高于第三气压或低于第四气压时，先后向所述液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门分别发送烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号，使二者先后分别关闭所述烃管的入口和出口，向所述水蒸汽流入截止阀门发送蒸汽管关闭信号，使其关闭所述蒸汽管的入口。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括检测所述气态烃的温度的一号安全温度传感器，其位于所述烃管输出所述气态烃的管路上，与所述安全控制器相连， 将所述气态烃的温度发送到所述安全控制器；所述安全控制器判断出所述气态烃的温度低于第三温度时，先后向所述液态烃流入截止阀门、气态烃流出截止阀门分别发送所述烃管一号关闭信号和烃管二号关闭信号。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，该系统还包括检测气态的所述导热媒介的气压的二号安全压力传感器，其与所述安全控制器相连，将气态的所述导热媒介的气压发送到所述安全控制器；所述安全控制器判断出气态的所述导热媒介的气压高于第五气压时，分别向所述液态烃流入截止阀门、水蒸汽流入截止阀门发送所述烃管一号关闭信号、所述蒸汽管关闭信号。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括中空的一号导管、一号安全阀；所述一号导管的两端分别与所述外壳的内部和外部相通；所述一号安全阀位于所述一号导管的中部并保持关闭状态，以隔离所述外壳的内部和外部，其在气态的所述导热媒介的气压高于第六气压时离开所述一号导管；和/或，该系统还包括中空的二号导管、二号安全阀；所述二号导管的两端分别与所述烃管的内部和外部相通；所述二号安全阀位于所述二号导管的中部并保持关闭状态以隔离所述烃管的内部和外部，在所述气态烃的气压高于第七气压时离开所述二号导管。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括位于所述烃管输出所述气态烃的管路上、检测并显示所述气态烃的气压的气态烃气压指示表；和/或，位于所述烃管输出所述气态烃的管路上、检测并显示所述气态烃的温度的气态烃温度指示表；和/或，位于水蒸汽流入所述蒸汽管的管路上、检测并显示所述水蒸汽的温度的水蒸汽温度指示表；和/或，位于所述水蒸汽流入所述蒸汽管的管路上、检测并显示所述水蒸汽的压力的水蒸汽压力指示表；和/或，位于所述凝液流出所述蒸汽管的管路上、检测并显示所述凝液的温度的凝液温度指示表；和/或，检测并显示气态的所述导热媒介的温度的气态热媒指示表； 和/或，检测并显示液态的所述导热媒介的温度的液态热媒指示表； 和/或，检测并显示液态的所述导热媒介在所述外壳内的液面位置的液位指示表。
专利摘要本实用新型涉及一种低温液态烃蒸发器的控制系统。该系统包括第二控制器、第三控制器、检测气态烃的温度的一号温度传感器、控制水蒸汽流入蒸汽管的流量的水蒸汽流入阀门；一号温度传感器位于烃管输出气态烃的管路上，与第三控制器相连，将气态烃的温度送到与第二控制器相连的第三控制器，使其在气态烃的温度低于第一温度时，向第二控制器发送水蒸汽流入增加信号；第二控制器与水蒸汽流入阀门相连，根据水蒸汽流入增加信号，向水蒸汽流入阀门发送蒸汽管流量加大信号；水蒸汽流入阀门位于水蒸汽流入蒸汽管的管路上，在蒸汽管流量加大信号的控制下加大开度。本实用新型能提高蒸发器的运行效率和稳定性，使气态烃用户操作连续而稳定，节约能源。
文档编号B01D1/00GK202078757SQ20112013781
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者宋媛玲, 王红, 白改玲, 谢昍, 黄文 申请人:中国寰球工程公司, 中国石油天然气集团公司