蓄热器过程控制及液位测量研究.pdf

化工自动化及仪表
第40卷
热器过程控制及液位测量研究
王永林
(北京世纪源博科技股份有限公司,北京100036)
要通过对现行大量蒿热器使用情况调所后,发现蒿热器设计过程中由于相关设备选用不当,选成
操作运行国难,节能效率不够明显。针对書热器的情放能工作原理,分祈了系统的控制方法和液位测
设备的选择。
关键词蒸汽热器过程控制液位测量平衡容器
中图分类号TH816
文献标识码B
文章编号1000-3932(2013)04-0552-03
離着国家节能政策逐步推广,在石油、化T、程,当用汽量突然增加或产汽量减少时,这时蒸汽
冶金、有色及水泥等行业,伴随其主工艺会产生很量不足,当继续用汽时,蓄热器中的压力就会下
多富余的蒸汽,对这些寓余蒸汽的有效回收和合降,藷热器中水原有燴值比降压后相应的饱和水
理利用是一个值得研究的课题,对蒸汽的回收就爚值大,因而部分水闪蒸转换为蒸汽以弥补用汽
需要一种蒸汽储能装置。蒸汽蓄热器就是一种以的不足,这时,蓄热器中水位开始姈降低并进行放热
水为介质的储汽蓄热压力容器,是提高蒸汽使用过程。典型的蓄热器结构如图1所示。
可靠性和经济性的一种高效节能减排设备,常
充汽电动阀门压力计
放汽调节阀
用于余热利用系统,能有效地回收热量。菾汽蕃
蓄热器
热器用于热源间断或热负荷波动较大的供汽系
进水直动
统,在汽源供汽不连续或流量波动大的供热系统
门
中,装有蒸汽蓄热器后可对波动或阶段性负荷平
くい∠
衡连续供汽。若大力推广,节能和环保效果将
p排水电动
门
会非常显著。
随着蒸汽蓄热器的普遍使用,其高效性与经
图1蒸汽蓄热器结构
济性越来越受到重视,这就要求蓄热器充放热过1.2系统的过程控制实现
程控制以及相关测量更加准确合理,对现行大量
蓄热器过程控制要求,不但要最大化存储外
正在投入使用的蒸汽蓄热器进行调研后,发现其界的热量,还必须能够对外界恒压供汽,在此过程
运行过程中存在很多问题,为了更有效地使用蒸交替进行中,保证蓄热器液位在安全数值范围内。
气蓄热器,对其控制原理的认识及相关监控设备
蓄热器运行前,需要向其中至少注人50%
选是系统设计阶段必须考慧的。
60%的软化水,正常运行中,充水量以达到60%
蒸汽热控制原理及液位测量
为宜。水量低于60%时,要注水,高于90%时,要
1.1蒸汽蓄热器工作原理
放水。在过热蒸汽的供热系统中,进入蓄热器的
蒸汽蓄热器利用水的著热功能,将热能以饱高压蒸汽是过熱蒸汽,而蓄热器放热的蒸汽是饱
和水的形式存储起来。充汽过程,当用汽量小于和蒸汽,这样会导致出现剩余的热量,这些热量会
产汽量时,将富裕的蒸汽送进蓄热器,利用营热器使水位空间有更多的过饱和水择发成蒸汽。随着
里的水与其进行混合式传熱,吸收蒸汽潜热,将水充、放热迮不断进行,水位会降低,因此要定期
加热并使蒸汽凝结成水,使蓄热器里水的焓值升向蓄热器补水。在饱和蒸汽供热系统的蓄热器
高到与引入蒸汽压力相应的饱和水焓值,此时蓄
热器中的水位也由于蒸汽的凝结而升高。放热过
收日期:2013-02-21(修改稿
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第4期
王永.蓄热器过程控制及液位测量研究
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中,由于低压蒸汽的汽化潜热高于蒸汽的汽化潜
热,经蓄热器不停的充、放热过程,著热器水位会
热器
冷凝緙
升高,因此蓄热器在长期运行时必须定期放水
蓄热器阀门接管可由图1中看出。充排水控
集水盘
制,在蓄热器开始运行前,开启开关型电动阀门,
正压恒位水管
对蓄热器进行充水,当水量达到60%设定值,停
止进水。监测充汽过程中液位数值,当液位达到
90%设定值,必须开启紧急放水阀排水,一是防止
对外供汽带水,二是保留一定的闪蒸空间。
对于连续充汽过程,当蓄热器压力达到设定
压力值时,则关闭充汽电动阀,或作恒压充汽系
统。对于间歇性充汽,防止过充汽或液位超过设
定值。对于连续放汽过程,蓄热器出口蒸汽阀门
水测水位管
则应选用调节性阀门,保证对外稳定连续供汽
以上过程可通过控制器编程实现自动化
压臂」负述管
液位测量
莞压计
蓄热器就地液位计采用双色水位计或耐高温
磁翻板液位计。远传水位计常采用差压式水位
计,差压水位计通常通过把液位高度变化转换成
差压变化来测量水位,其测量仪表就是差压计,常
困2内置式单室平衡容器简图
用平衡容器来实现水位与差压之间的准确转
换门。蓄热器液位测量选择内置式单室平衡容热器本身设计问题外,发现其阀门选择有如下问
器,如图2所示。差压计的正压头由于平衡容器题:一是进水阀门选择了调节阙,仔细分析才知
有恒定水柱而维持不变(蓄热器内的蒸汽经过冷
道,设计人员对蓄热器储能原理与液位控制不熟
凝罐冷凝成水后自流到单室平衡容器中,维持正悉,导致错误的选择结果。蓄热器液位控制与锅
压恒位,多余的水溢流到苦热器中),负压头则随炉汽包水位控制还是有一定区别的,锅炉汽包为
容器水位变化而变化。差压计的差压值,也就障了保证一定的汽相空间,不影响汽水分离器的正
容器水位的变化而变化。此时,差压计算公式为
常工作,水位一般控制在中心线附近,而蓄热器始
△P=(p-p')g(-H
终处于变压运行,如果处于满充满放运行过程,其
式中g一重力加速度
水位变化则是储能的空间高度。二是放汽阀门的
Hー一蓄热器中最大測量范間,mm
选择,现场的用汽用户多要求汽源压力恒定,如果
o-一蓄热器中初始注水液位
选用电动开关型阀门,虽然有简单的调节功能,但
△p-一蓄热器中水位的差压,Pa;
很难满足用户的用汽需求,所以放汽阀门应选择
p一蓄热器中饱和水的密度,kg/m2;
调节型电动『门。三是充汽测门,可根据蓄热器
p'一蓄热器中饱和汽的密度,kg/
实际使用情况选择,当充汽的汽源是间歇式来汽
蓄热器充发热过程中,蒸汽压力是饱和水与时,选电动开关阙门,否则选电动调节阀门。
饱和汽密度的单值函数,从式(1)中可以看出,只2.2平衡容器选择
要测量蓄热器实时压力,在控制系统中植入饱和
目前常用的几种平衡容器有:外置式单室、双
蒸汽密度与压力的函数关系式即可随时得到pp'室平衡容器,带蒸汽罩补偿式平衡容器,内置式
即时值,计算差压△,得到著热器的当前液位值。单、双室平衡容器,针对这几种平衡容器能否很好
2彗热器测控过程中常出现的问题
地应用在蓄热器上,作如下分析。
2.1阙门型式选择
蓄热器本身是一个储能设备,在其充放汽过
对大多数投运的蒸汽热器研究后,除了蓄程,压力是不断变化的,也就是说蓄热器始终是
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