制鹽冷凝水回用設(shè)計(jì)思路

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本文作者：朱向光 單位：中鹽舞陽(yáng)鹽化有限公司

1（略）

企業(yè)開(kāi)展節(jié)能減排工作，主要是改進(jìn)工藝控制、提高設(shè)備效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)出低消耗低排放，包括廢水、廢氣、廢渣等各排放物量的控制。

2問(wèn)題提出

中鹽舞陽(yáng)鹽化有限公司60萬(wàn)t真空制鹽技改項(xiàng)目正在實(shí)施，在制鹽工藝設(shè)計(jì)中，作為一項(xiàng)重要的熱能循環(huán)交換介質(zhì)－冷凝水可謂是得到了充分利用(如圖1)。

圖1中，干燥系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水和制鹽Ⅰ效冷凝水在Ⅰ效平衡水桶內(nèi)混合，經(jīng)冷凝泵P211加壓后，首先通過(guò)依次串聯(lián)的6組列管預(yù)熱器HE211預(yù)熱本效用鹵水，然后再流向4組兩兩并聯(lián)的列管預(yù)熱器HE207，預(yù)熱從板式預(yù)熱器HE206預(yù)熱后過(guò)來(lái)的混合鹵水，最后經(jīng)由電導(dǎo)率儀進(jìn)行水質(zhì)分析檢測(cè)，合格的Ⅰ效冷凝水收集在制鹽儲(chǔ)水罐T201中，不合格水排放到廢水罐T404中。收集在T201中的混合冷凝水作為鍋爐用水，稱(chēng)為“回水”。

Ⅱ效冷凝水是Ⅰ效二次蒸汽經(jīng)Ⅱ效加熱室HE202及Ⅰ效用鹵預(yù)熱器HE210熱交換后產(chǎn)生的，由于料液特性及蒸發(fā)沸騰環(huán)境條件因素，其產(chǎn)生的二次蒸汽中會(huì)產(chǎn)生霧沫夾帶料液現(xiàn)象，如不經(jīng)處理，其凝結(jié)產(chǎn)生的冷凝水水質(zhì)可能會(huì)超過(guò)鍋爐用水的標(biāo)準(zhǔn)，所以Ⅰ效二次蒸汽一般都是要經(jīng)過(guò)一級(jí)旋風(fēng)分離后再加上一級(jí)折流板式除沫器SP201進(jìn)行雜質(zhì)分離，以清除Ⅰ效二次蒸汽中夾帶的料液霧沫等雜質(zhì)，保證處理后的Ⅱ效冷凝水水質(zhì)能達(dá)到鍋爐用水水質(zhì)要求。

從圖1中的Ⅱ效冷凝水工藝流程上我們可以看到，Ⅰ效二次蒸汽經(jīng)凈化后，經(jīng)Ⅰ效用鹵預(yù)熱器HE210和Ⅱ效加熱室HE202熱交換后產(chǎn)生的冷凝水是分兩路走的，一路和Ⅰ效冷凝水一樣，通過(guò)水質(zhì)檢測(cè)，合格冷凝水入制鹽混合冷凝水桶T201，不合格冷凝水排放到廢水罐T404，另外一路則是順排到Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效冷凝水桶VP203、VP204、VP205進(jìn)行閃發(fā)，多級(jí)順序閃發(fā)后的混合冷凝水通過(guò)Ⅴ效冷凝水桶進(jìn)入板式預(yù)熱器HE206，預(yù)熱完混合鹵水后排放到廢水罐T404中。

設(shè)計(jì)中的這套冷凝水工藝是沒(méi)有問(wèn)題的，但是從Ⅱ效冷凝水桶VP202出來(lái)，經(jīng)冷凝泵P212加壓外出分流的節(jié)點(diǎn)上，感覺(jué)在系統(tǒng)控制方式方面還是有待商榷的。主要表現(xiàn)在，從Ⅱ效冷凝水桶VP202水位控制用調(diào)節(jié)閥LV207出來(lái)的冷凝水，其分流到Ⅲ效冷凝桶VP203和混合冷凝水罐T201之間管道上的閥門(mén)均為手動(dòng)控制，那么我們這就提出了這樣一個(gè)問(wèn)題，既然Ⅱ效冷凝水向下一道工序行走時(shí)，是分流到兩個(gè)支路上的，那么分流的量是如何控制的?如何讓人工操作去把握好這個(gè)“度”?這是值得思考的問(wèn)題。既然需要分流，那么可以將此控制方式加以改進(jìn)，直接設(shè)計(jì)為依據(jù)系統(tǒng)用水需求自動(dòng)控制分流量，杜絕人的因素，提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度，解放出寶貴的人力資源。

3設(shè)計(jì)思想

在熱電聯(lián)產(chǎn)真空制鹽系統(tǒng)中，冷凝水作為鍋爐用水回收利用，存在一個(gè)“量”和“質(zhì)”的問(wèn)題，那就是單用Ⅰ效冷凝水不夠用，Ⅰ、Ⅱ效冷凝水加起來(lái)，鍋爐又用不了，由于水質(zhì)因素，一般廠(chǎng)家的選擇是以Ⅰ效冷凝水為主，Ⅱ效冷凝水為輔的使用方法，這樣既能保證水質(zhì)，也能保證鍋爐用水的量。

如何充分利用Ⅱ效冷凝水，達(dá)到既能滿(mǎn)足鍋爐正常運(yùn)行，又不浪費(fèi)多余Ⅱ效冷凝水的目的，這就是我們要考慮的課題。

在Ⅱ效冷凝水回收利用上，提出的設(shè)計(jì)思想和控制理念是:鍋爐優(yōu)先、兼顧儲(chǔ)備、多余順效閃發(fā)。圖2是按上述思想設(shè)計(jì)的一種控制方案示意圖。

在鍋爐第一次啟動(dòng)時(shí)，由于沒(méi)有連續(xù)補(bǔ)給的“回水”，必須要有事先預(yù)制好的充足儲(chǔ)備用水，儲(chǔ)備用水的量以制鹽系統(tǒng)正常運(yùn)行，至其能夠提供合格且足夠的冷凝水這個(gè)時(shí)間段來(lái)計(jì)算，一般4h鍋爐運(yùn)行儲(chǔ)備水量即可(有的企業(yè)按48h儲(chǔ)備用水)，4h內(nèi)制鹽系統(tǒng)的Ⅱ效冷凝水已達(dá)到鍋爐用水要求。鍋爐第一次啟動(dòng)用水，靠預(yù)制軟水設(shè)備提供。可采用小容量制備設(shè)備，提前預(yù)制的方法，制備充足的鍋爐用水，保證第一次開(kāi)車(chē)時(shí)鍋爐用水和“回水”替補(bǔ)、儲(chǔ)備的銜接。

在真空制鹽系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，大量的Ⅰ效、Ⅱ效混合冷凝水(大約160t/h)源源不斷的提供給鍋爐和儲(chǔ)備水罐，可以在保證鍋爐正常運(yùn)行的前提下，有足夠余量的Ⅰ效、Ⅱ效混合冷凝水補(bǔ)充到鍋爐儲(chǔ)備用水罐里，一般不需太長(zhǎng)時(shí)間就可將鍋爐儲(chǔ)備用水罐加滿(mǎn)，以作為鍋爐下次啟動(dòng)和臨時(shí)鍋爐應(yīng)急用水。

軟水制備設(shè)備的規(guī)模和鍋爐儲(chǔ)備用水罐的大小，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，初次啟動(dòng)或臨時(shí)應(yīng)急使用，兩者可同時(shí)啟動(dòng)，合理配置可以既能保證鍋爐用水的充分安全，又不浪費(fèi)占用過(guò)多資金。

在鍋爐和真空制鹽系統(tǒng)正常運(yùn)行，回水合格后，鍋爐用水就要進(jìn)行水源切換，那就是把鍋爐用水從備用水源切換到回水供給狀態(tài)，優(yōu)先使用溫度較高的冷凝水，同時(shí)，多余的混合冷凝水及時(shí)補(bǔ)充給鍋爐儲(chǔ)備用水罐，鍋爐儲(chǔ)備用水罐加滿(mǎn)后，系統(tǒng)自動(dòng)切換到鍋爐水位信號(hào)調(diào)控狀態(tài)，即利用鍋爐除氧器的水位信號(hào)來(lái)調(diào)整混合冷凝水的流量。此時(shí)，由于混合冷凝水的需求量大幅下降，只需Ⅰ效平衡桶那一路的全部冷凝水和Ⅱ效小部分冷凝水即可滿(mǎn)足鍋爐用水需求，Ⅱ效多余的冷凝水可通過(guò)相應(yīng)管道依次流經(jīng)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效平衡冷凝水桶進(jìn)行閃發(fā)，最后匯集在Ⅴ效冷凝水桶末端，通過(guò)板式預(yù)熱器預(yù)熱混合鹵水。

4方案的實(shí)現(xiàn)

在以上的論述中，我們已經(jīng)了解到在鍋爐運(yùn)行的各個(gè)階段，混合冷凝水的使用和控制情況，這里我們用一個(gè)方框圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明一下各階段、各個(gè)時(shí)期，混合冷凝水的控制狀態(tài)，借以說(shuō)明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方案(如圖2)。

圖2和圖1相比，在Ⅱ效冷凝水分流到VP203和T201的節(jié)點(diǎn)上，增加了一臺(tái)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥LV208，該調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作受控于T201的液位信號(hào)。具體動(dòng)作模式是:在T201給定的液位上，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥LV208調(diào)整在合適的位置，分流出部分Ⅱ效冷凝水到制鹽臨時(shí)混合冷凝水罐T201，在T201液位有下降趨勢(shì)時(shí)，三通調(diào)節(jié)閥分流到T201的支流開(kāi)大;在T201液位有上升趨勢(shì)時(shí)，三通調(diào)節(jié)閥分流到T201的支流開(kāi)小。在Ⅱ效冷凝水水質(zhì)不合格時(shí)，電導(dǎo)率儀控制的三通閥旁路打開(kāi)，排掉不合格的冷凝水。為確保系統(tǒng)能正常工作，電導(dǎo)率儀報(bào)警信號(hào)也控制分流電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥LV208，使其在冷凝水水質(zhì)不合格的報(bào)警狀態(tài)下，保持一定的分流量，既能滿(mǎn)足水質(zhì)連續(xù)檢測(cè)，又能使Ⅱ效冷凝水順排到Ⅲ效平衡桶，使其在以后幾效平衡桶中閃發(fā)，以充分利用熱能。當(dāng)然，為將Ⅱ效不合格冷凝水快速外排，也可以采用相應(yīng)的控制模式來(lái)實(shí)現(xiàn)其快速外排。

在Ⅱ效冷凝水不合格外排過(guò)程中，利用電導(dǎo)率儀報(bào)警信號(hào)控制分流三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥LV208的目的，主要是防止來(lái)自T201液位信號(hào)的干擾，保障水質(zhì)檢測(cè)的持續(xù)進(jìn)行，避免因檢測(cè)斷水而產(chǎn)生控制震蕩現(xiàn)象。

由于T201的液位直接受到鍋爐回水流量的影響，所以可以利用T201的液位控制LV208的開(kāi)度，借以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)Ⅱ效冷凝水的分流量。實(shí)際上，Ⅱ效冷凝水的分流量經(jīng)由P213的流量來(lái)間接傳遞，等效受控于鍋爐用水量或鍋爐用水和儲(chǔ)備水罐液位信號(hào)控制。

正常情況下，鍋爐儲(chǔ)備水罐有要水信號(hào)，則P213會(huì)全速運(yùn)行，將T201的混合冷凝水以最大流量向鍋爐車(chē)間供應(yīng)，P213的全速運(yùn)行帶動(dòng)T201產(chǎn)生下降變化趨勢(shì)液位信號(hào)，此信號(hào)會(huì)反饋到上級(jí)節(jié)點(diǎn)上的分流調(diào)節(jié)三通閥LV208，開(kāi)大供給T201的冷凝水量;當(dāng)鍋爐儲(chǔ)備用水罐水滿(mǎn)時(shí)，需求信號(hào)結(jié)束，在鍋爐車(chē)間冷凝水分流節(jié)點(diǎn)上的三通調(diào)節(jié)閥LV209關(guān)閉儲(chǔ)備水罐側(cè)支流，流向除氧器的一路全通，P213受控于除氧器的液位信號(hào)，開(kāi)始隨除氧器液位調(diào)節(jié)信號(hào)即需水量，來(lái)調(diào)節(jié)P213自身的轉(zhuǎn)速，這時(shí)P213的轉(zhuǎn)速與鍋爐需水量成正比，進(jìn)而影響VP202分流節(jié)點(diǎn)三通調(diào)節(jié)閥LV208的開(kāi)度比例，將多余Ⅱ效冷凝水通過(guò)自然順流渠道流向VP203等進(jìn)行閃發(fā)再利用。

這里，鍋爐儲(chǔ)備用水罐提供的信號(hào)可以是開(kāi)關(guān)信號(hào)，它分配一路和除氧器液位信號(hào)復(fù)合控制P213轉(zhuǎn)速，它的開(kāi)和關(guān)兩種信號(hào)決定了P213的全速和變速狀態(tài)，在儲(chǔ)備水罐水滿(mǎn)時(shí)，它提供的關(guān)信號(hào)將P213轉(zhuǎn)速交由除氧器液位信號(hào)單獨(dú)控制，一旦儲(chǔ)備用水罐水位不足，它馬上發(fā)出開(kāi)信號(hào)，與除氧器液位信號(hào)復(fù)合控制P213全速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)配合除氧器的液位信號(hào)控制鍋爐車(chē)間內(nèi)部冷凝水分流節(jié)點(diǎn)上的三通閥LV209，調(diào)整三通調(diào)節(jié)閥的分流比例，實(shí)現(xiàn)“鍋爐優(yōu)先、兼顧儲(chǔ)備”的功能。

上述控制過(guò)程可通過(guò)硬件連接實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更為便捷，但要考慮系統(tǒng)的可靠性，制定應(yīng)急程序，確保在任何情況下，系統(tǒng)能可靠獨(dú)立的運(yùn)行。

5簡(jiǎn)潔方案

上述方案比較復(fù)雜，控制實(shí)現(xiàn)難度也稍大，但投入和運(yùn)行費(fèi)用較低，也算是一種方案，主要是看鍋爐給水管道工藝流程是如何設(shè)計(jì)的，以便采用不同的控制方案。這里再介紹另外一種更為簡(jiǎn)潔的控制方案(如圖3)。圖3的控制方案容易理解，它采用類(lèi)似“倒骨牌”效應(yīng)的順序控制模式，最后一級(jí)的用水信號(hào)———鍋爐上鍋筒水位信號(hào)，依次影響除氧器水位、鍋爐儲(chǔ)備用水罐液位、制鹽臨時(shí)混合儲(chǔ)水罐T201液位，進(jìn)而影響到Ⅱ效冷凝水分流閥LV208控制的分流量，實(shí)現(xiàn)Ⅱ效冷凝水應(yīng)用上的“鍋爐優(yōu)先、兼顧儲(chǔ)備、多余順效閃發(fā)”控制理念，達(dá)到綜合利用之目的。

6結(jié)束語(yǔ)

作為一個(gè)企業(yè)，節(jié)能減排要做的工作還很多，我們必須下大功夫，發(fā)現(xiàn)一處處理一處，從一點(diǎn)一滴做起，把環(huán)保工作、節(jié)能降耗工作落實(shí)到實(shí)處，企業(yè)的效益就會(huì)得到進(jìn)一步的提高，環(huán)境也會(huì)得到進(jìn)一步的美化。