一种无泄漏在线监测自控疏水装置的制作方法

本技术属于精馏系统的蒸汽疏水装置领域，具体涉及一种无泄漏在线监测自控疏水装置。

背景技术：

1、当今的化工生产中，物质分离需要用大量的蒸汽作为热源，蒸汽被冷凝后，变成蒸汽冷凝水，因此需要采用一种设备—疏水器将蒸汽和冷凝水分开来减少蒸汽能源损失。

2、疏水器正名为疏水阀，也叫自动排水器或凝结水排放器。目前疏水器种类繁多，有的疏水器利用浮力原理开关，如机械式的自由浮球、杠杆浮球、倒吊桶式等；有的疏水器利用空气动力学原理控制，如热动力圆盘式、脉冲式疏水器；有的疏水器利用汽、水的不同温度引起温度敏感元件动作，达到开关目的，如热静力式疏水器；还有泵阀式疏水器，采用内置泵阀设计，一般带有自动执行机构。大多疏水器可以自动识别汽、水，从而达到自动阻汽排水的目的。疏水器广泛应用于石油化工、食品制药、锅炉、发电系统，在节能减排中起到很大作用。疏水器的选型要通过计算输水量、前后压差和温差等参数，但是这些参数经常会随工艺变化发生变化，一旦出现超出原计算参数，疏水器就不能正常工作了。此外，疏水器随着运行时间增加，受工艺变化和水蒸汽工艺参数、设备、管道干净程度影响，导致经常发生故障，进而不能工作或关闭不严；而疏水器出现故障不能工作或关闭不严在密闭冷凝水回收系统又不易发现。

3、综上，现有的疏水器存在以下缺陷：①目前疏水器种类繁多，在疏水器选型时，需要根据工况确定疏水器前后温度、压力和流量来选型，但是由于这些参数是理论上的，且正常生产没有检测测量，所以在实际运行过程中，疏水器无法与正常工艺参数匹配，经常出现问题。②疏水器出现问题的解决办法是重新选型更换，但是难以根据实际工况选型，采购回来安装后还是有问题，经常凑合着使用。③生产现场的疏水器型号五花八门。④疏水器泄漏大时，通过手动关小疏水器的前阀的阀位，但是关小前阀又易造成设备管道积水，影响正常生产，此时又手动开大前阀的阀位，这样反复操作，不仅工作量大，而且导致工艺又不稳定。

4、因此，迫切需要研究新型的疏水装置。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是目前的蒸汽疏水器疏水效果不好，要么蒸汽泄漏量大，要么造成前端设备积水影响正常工艺生产，同时无法判断疏水器的疏水能力和疏水效果等问题，为此，本实用新型提供一种无泄漏在线监测自控疏水装置，其具有自动控制、无泄漏、在线监测的功能，可以达到高效无泄漏节能自动控制疏水的效果，解决了疏水器泄漏、设备积水、故障不易发现等问题，实现了提高生产效率、节能降耗的目的。

2、本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

3、本实用新型提供一种无泄漏在线监测自控疏水装置，所述疏水装置包括：冷凝水收集装置、压差变送器、冷凝水排水调节阀组、dcs控制系统和冷凝水存储装置，冷凝水收集装置的下部入口与冷凝水排水管的出口连接，冷凝水收集装置的底部出口经管道与冷凝水存储装置的入口连接，在所述管道上设置有冷凝水排水调节阀组，冷凝水收集装置上安装有压差变送器，压差变送器和冷凝水排水调节阀组与所述dcs控制系统通过控制回路连接。采用dcs控制系统控制冷凝水收集装置中冷凝水的液位，将冷凝水收集装置中冷凝水的液位通过控制回路传送dcs控制系统，然后dcs控制系统调节冷凝水排水调节阀组来控制排水量。通过采用dcs控制系统控制该疏水装置的运行状态，极大地方便了操作人员对疏水装置的监控与操作，为疏水效果及故障分析提供了便利条件，提高了疏水效果的可靠性，提高了换热设备的安全运行系数。

4、本实用新型的设计原理：根据换热设备(再沸器等)的生产能力设计冷凝水收集装置，通过冷凝水收集装置自动监控和控制换热设备的冷凝水的水位并进行排水。

5、冷凝水收集装置的尺寸根据换热设备生产能力和尺寸采用直径dn100-dn1000mm，高度为500-3000mm，储水容积为5-2500l，冷凝水收集装置的压力根据换热设备的压力进行设计、换热设备与冷凝水收集装置的管道和冷凝水排水调节阀的尺寸按冷凝水排水量进行设计，通常设计压力范围是0.1-2mpa。

6、进一步地，上述疏水装置中，所述疏水装置还包括换热设备，所述冷凝水排水管的入口与换热设备的底部出口连接，换热设备优选为精馏塔的再沸器或蒸发器。

7、进一步地，上述疏水装置中，换热设备的入口(优选上部入口)处设置有蒸汽管，所述蒸汽管上安装有蒸汽调节阀组，蒸汽调节阀组与所述dcs控制系统通过控制回路连接；蒸汽调节阀组包括蒸汽调节前阀、蒸汽调节阀、蒸汽调节后阀和蒸汽调节旁通阀，蒸汽调节前阀、蒸汽调节阀、蒸汽调节后阀依次设置在蒸汽管上，蒸汽调节旁通阀设置在与蒸汽管并联的旁通管上。通过dcs系统调节蒸汽调节阀组的开度来控制换热设备的进汽量。蒸汽调节阀组中，正常情况下旁通阀是关闭的，当蒸汽调节阀出现故障时，关闭蒸汽调节前阀和蒸汽调节后阀后，对蒸汽调节阀进行检修，此时会打开旁通上的蒸汽调节旁通阀进行通蒸汽。

8、进一步地，蒸汽调节前阀、蒸汽调节阀、蒸汽调节后阀和蒸汽调节旁通阀均是截止阀。其中蒸汽调节前阀、蒸汽调节后阀和蒸汽调节旁通阀根据蒸汽管内的蒸汽流量选择尺寸大小，蒸汽调节前阀、蒸汽调节阀、蒸汽调节后阀和蒸汽调节旁通阀的大小相同，蒸汽调节阀比蒸汽调节前阀、蒸汽调节阀、蒸汽调节后阀和蒸汽调节旁通阀小一个规格。

9、进一步地，上述疏水装置中，冷凝水收集装置的上部或顶部与换热设备的气相或者换热设备的蒸汽管通过管道连接。为了破虹，冷凝水收集装置气相空间的出气口管与蒸汽管或换热设备的上部采用管道相连。冷凝水收集装置上部与换热设备的上部或换热设备的蒸汽管相连，起到平衡上、下压力的作用。

10、进一步地，上述疏水装置中，冷凝水收集装置的顶部开设有安全泄压口(dn25-dn200)，所述安全泄压口上安装有安全泄压阀。为了保护换热设备安全，在冷凝水收集装置安装安全泄压阀。

11、进一步地，上述疏水装置中，冷凝水收集装置的安装高度低于换热设备的高度，冷凝水收集装置的最高液位的高度不高于换热设备的底部的高度。为了充分发挥换热设备生产能力，防止换热设备积水，冷凝水收集装置安装高度一般低于换热设备高度，冷凝水收集装置最高控制液位的高度不高于换热设备底部高度，冷凝水收集装置安装太高，会造成换热设备积水，影响换热设备的蒸发效果。

12、进一步地，上述疏水装置中，冷凝水收集装置的上、下两端(上、下两端分别位于冷凝水收集装置的直筒段)分别开设有第一压差变送器口和第二压差变送器口，第一压差变送器口距离冷凝水收集装置直筒段的上端50-200mm处，第二压差变送器口距离冷凝水收集装置直筒段的下端50-200mm处，所述第一压差变送器口和第二压差变送器口上安装有压差变送器。压差变送器安装在冷凝水收集装置，可以在线检测冷凝水收集装置液位高度。通过将压差变送器安装在冷凝水收集装置上，通过压差变送器和冷凝水排水调节阀的共同作用可以起到稳定冷凝水液位高度和减少排水量送出波动的作用。若将压差变送器直接安装在换热设备上，因换热设备冷凝水高度波动大，造成压差变送器液位显示波动大，无法稳定控制排水，进而导致排水不稳定，最终导致换热设备工艺不稳定；同时因换热设备有一定冷凝水液位高度，造成换热设备因冷凝水占了一部分空间而影响换热面积。

13、利用压差变送器可以采用差压法来测量液位，其原理是液体内部不同高度上的压强不同，在单位面积上的压力p＝ρgh，例如在一米深的水下压力＝1000kg/m3×10n/kg×1m＝10000n/m2＝0.01mpa。测得液体内部某一高度的压力，就可以得出从这一点到液面的高度。由于容器(液面)上部本身还可能有压力会影响测量结果，所以需要采用压差变送器同时测得液面上下的压力并抵消(测出差压)，以获得液面高度(例如将第二压差变送器口处设置为0％，第一压差变送器口处设置为100％)。具体做法是：用两根连通管分别从容器上部和底部将压力连通到压差变送器，下部接压差变送器正压侧，上部接压差变送器负压侧。

14、进一步地，上述疏水装置中，冷凝水存储装置的出口经管道与泵连接。

15、进一步地，上述疏水装置中，换热设备的高度和冷凝水收集装置的高度均高于冷凝水存储装置的高度。如此设置，便于换热设备中的冷凝水进入冷凝水收集装置，同时便于冷凝水收集装置中的冷凝水进入冷凝水存储装置中。

16、进一步地，上述疏水装置中，所述冷凝水排水调节阀组包括冷凝水排水前阀、冷凝水排水调节阀、冷凝水排水后阀和冷凝水排水旁通阀，其中，冷凝水排水前阀、冷凝水排水调节阀、冷凝水排水后阀依次设置在冷凝水收集装置的底部出口与冷凝水存储装置的入口之间的管道上，冷凝水排水旁通阀设置在与冷凝水收集装置的底部出口与冷凝水存储装置的入口之间的管道并联的旁通管道上。冷凝水排水调节阀组中，正常情况下旁通阀是关闭的，当冷凝水排水调节阀出现故障时，关闭冷凝水排水前阀和冷凝水排水后阀后，对冷凝水排水调节阀进行检修，此时会打开旁通上的冷凝水排水旁通阀，现场手动进行排水。

17、进一步地，冷凝水排水前阀、冷凝水排水调节阀、冷凝水排水后阀和冷凝水排水旁通阀均是截止阀。冷凝水排水前阀、冷凝水排水后阀和冷凝水排水旁通阀根据冷凝水的流量确定尺寸大小，冷凝水排水前阀、冷凝水排水后阀和冷凝水排水旁通阀的尺寸大小相同，冷凝水排水调节阀比冷凝水排水前阀、冷凝水排水后阀和冷凝水排水旁通阀的尺寸小一个规格。

18、本实用新型采用上述疏水装置按照如下工艺步骤进行疏水：蒸汽(温度范围根据需加热的物料组分、温度、流量等确定，例如温度可以为60-150℃、压力可以为0.5-1.5mpa，流量可以为0.5-20吨/小时)通过换热设备上部入口处的蒸汽管进入换热设备中，蒸汽管上设置有蒸汽调节阀组，蒸汽调节阀组与dcs控制系统连接，蒸汽的进气量(根据换热设备中需要加热的物料的特性如沸点、加料量、蒸发量等来控制蒸汽量，一般根据精馏塔的中温进行控制，在不同情况下分别将蒸汽量控制在0.5-20吨/小时)通过dcs控制系统调节蒸汽调节阀组的开度进行控制，然后蒸汽在换热设备内(例如列管内)通过与冷物料(通常是用精馏塔进行分离的物料，例如甲醇、醋酸等)进行换热变成冷凝水，换热后冷物料变成气体，冷凝水从换热设备的底部出口进入冷凝水排水管中，然后冷凝水从下部入口进入冷凝水收集装置中，冷凝水收集装置的上部与换热设备的气相或者换热设备的蒸汽管连接，冷凝水收集装置上安装有压差变送器，压差变送器与dcs控制系统通过控制回路连接，冷凝水收集装置中冷凝水的液位通过压差变送器传送给dcs控制系统，冷凝水收集装置的出口的管道上设置有冷凝水排水调节阀组(冷凝水排水调节阀组中有一个阀门的支路是旁通管道，正常情况下冷凝水排水旁通阀是关闭的，当冷凝水排水调节阀出现故障时，关闭冷凝水排水调节阀的冷凝水排水前阀和冷凝水排水后阀后，对冷凝水排水调节阀进行检修，此时会打开旁通管道上的冷凝水排水旁通阀，现场手动进行排水)，根据冷凝水收集装置中冷凝水的液位dcs控制系统调节冷凝水排水调节阀组的开度来自动控制冷凝水的液位(压差变送器将测得的压力转换为液位，dcs控制系统根据获得的液位数据调整冷凝水调节冷凝水排水调节阀组的开度大小，当液位较高例如高于80％时，将冷凝水排水调节阀组的开度加大；当液位较低例如低于20％时，将冷凝水排水调节阀组的开度调小或关闭冷凝水排水调节阀组，现场根据实际的冷凝水的液位高度与压差变送器校对一致后，dcs控制系统实现自动控制，设定液位高度控制在20％-80％，优选的，一般设定控制在50％-60％)，经过调节后冷凝水通过管道进入冷凝水存储装置中，最后冷凝水存储装置中的冷凝水通过泵输送出去。

19、本实用新型的技术方案具有如下优点：

20、(1)本实用新型的无泄漏在线监测自控疏水装置，不会产生蒸汽泄漏，节能无泄漏，与现有的疏水器装置相比可以节约换热设备总用汽量的5-10％。

21、(2)本实用新型的无泄漏在线监测自控疏水装置，通过设置压差变送器测量冷凝水的液位传送给dcs控制系统，然后dcs控制系统调节冷凝水排水调节阀的开度来自动控制冷凝水收集装置中冷凝水的液位，能够实现无人值守、在线监测、自动调节排水，稳定了排水量。

22、(3)本实用新型的无泄漏在线监测自控疏水装置，通过设置冷凝水收集装置，使得换热设备中的冷凝水能及时排出，避免了发生冷凝水在换热设备内部累积而导致换热设备的换热面积减少的情况，因而能将换热设备的换热能力最大化，提高了生产效益。

23、(4)本实用新型的无泄漏在线监测自控疏水装置，通过冷凝水收集装置中冷凝水的液位即可判断疏水效果，试验发现，如当冷凝水液位过高如大于80％时，则说明疏水发生异常，冷凝水无法正常排出；当冷凝水液位过低如低于20％时，如果通过冷凝水排水调节阀调节后，液面没有发生变化，则说明冷凝水排水调节阀可能发生故障，需进行检修，因此，通过冷凝水液位在线监测的信息，日常运行就能够实时、直观地判断疏水是否正常，实现了无泄漏在线监测自控疏水装置的在线监测。

24、(5)本实用新型的无泄漏在线监测自控疏水装置，通过将冷凝水收集装置的上部设置出口，可确保冷凝水收集装置中的蒸汽全部进入到蒸汽管并返回到换热设备中，因而阻止了蒸汽进入冷凝水存储装置中，进而保证了冷凝水存储装置的安全和正常运行。

25、(6)本实用新型的无泄漏在线监测自控疏水装置，不易发生故障，可以减少检查维修工作量和维护成本。