CN102553273A - 控制再沸器内蒸汽温度的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种控制再沸器内蒸汽温度的方法及装置。所述装置包括：第一测温装置，设置在将要提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中；第二测温装置，设置在再沸器内将要为再沸器加热的蒸汽区域中；降温装置，设置在连接蒸汽源与再沸器的蒸汽输送管道上；蒸汽流量控制阀，设置在所述蒸汽输送管道上；控制装置，分别与第一、第二测温装置连接，以接收来自第一、第二测温装置的温度数据，并分别将所述来自第一、第二测温装置的温度数据与工艺需求温度进行比较，并且所述控制装置还分别与降温装置和蒸汽流量控制阀连接。本发明能够将进入再沸器的蒸汽温度控制在工艺要求的范围内，从而降低了再沸器积垢，提高了换热效率和蒸汽利用率。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，更具体地讲，涉及一种控制再沸器内蒸汽温度的方法及其装置。
背景技术
再沸器(也称重沸器)是通过加热使液体再一次汽化的装置。所述加热可通过向再沸器接入来自蒸汽源的蒸气来实现。换言之，再沸器是一个能够交换热量，同时具有汽化空间的特殊换热器。
可再生烟气脱硫系统是用于实施可再生烟气脱硫工艺的装置。可再生烟气脱硫系统通常包括吸收塔、解吸塔和解吸气体回收系统。通常，所述可再生烟气脱硫工艺可包括以下步骤：首先，在吸收塔中，利用诸如胺液或离子液的脱硫溶液来吸收烟气(包括各种含有硫氧化物的烟气或工业废气，例如，烧结废气、高炉煤气、焦炉煤气、燃煤电厂锅炉废气、加热炉废气等)中的诸如二氧化硫和三氧化硫的硫氧化物气体并实现对烟气的净化；然后，在解吸塔中，在高温下解吸脱硫溶液中的硫氧化物气体，以获得高纯度的硫氧化物气体，并同时得到恢复吸收硫氧化物气体能力的脱硫溶液，解吸后的脱硫溶液又被提供至吸收塔吸收烟气中的硫氧化物气体，从而实现吸收步骤和解吸步骤的循环。
再沸器可与可再生烟气脱硫系统的解吸塔连接，以将从解吸塔中流入再沸器的液体(例如，含有硫氧化物的脱硫溶液)加热为蒸汽，从而促进所述液体在解吸塔中的解吸。
然而，在现有技术中，由于用于对再沸器进行加热的蒸汽源中的蒸汽温度通常较高，所以导致再沸器积垢严重，进而导致换热效率降低和蒸汽浪费，甚至严重时将导致再沸器堵塞，从而影响生产的正常进行。此外，如果用于对再沸器进行加热的蒸汽源中的高温蒸汽存在大范围的温度波动，则会导致再沸器产生的并提供给解吸塔的蒸汽的温度和流量波动，从而造成解吸塔的解吸工艺不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的之一在于解决上述问题中的一个或多个。本发明的控制再沸器内蒸汽温度的装置和方法可用于可再生烟气脱硫工艺，也可应用于其它需要控制再沸器内蒸气温度的工艺，例如，可应用于可再生烟气脱除CO2的工艺。
本发明的一方面提供了一种控制再沸器内蒸汽温度的方法。所述方法包括以下步骤：测量即将提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中蒸汽的温度；设定进入再沸器内的蒸汽的工艺需求温度；将所述蒸汽源中蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当所述蒸汽源中蒸汽的温度高于所述工艺需求温度时，对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温；测量经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度；将经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度大于所述工艺需求温度时，减小将要进入再沸器内的蒸汽的流量或者增大对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温的程度。
本发明的另一方面提供了一种实现上述控制再沸器内蒸汽温度的方法的装置。所述装置包括：第一测温装置，设置在将要提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中；经二测温装置，设置在再沸器内将要为再沸器加热的蒸汽区域中；降温装置，设置在连接蒸汽源与再沸器的蒸汽输送管道上；蒸汽流量控制阀，设置在所述蒸汽输送管道上；控制装置，分别与第一测温装置和第二测温装置连接，以接收来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据，并分别将所述来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据与工艺需求温度进行比较，并且所述控制装置还分别与降温装置和蒸汽流量控制阀连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于能够将进入再沸器的蒸汽温度控制在工艺要求的范围内，从而降低了再沸器积垢，提高了换热效率和蒸汽利用率。此外，本发明的方法和装置还能够稳定从再沸器产生的并提供给解吸塔的蒸汽的温度和流量，确保了解吸塔的解吸工艺稳定顺行。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的控制再沸器内蒸汽温度的装置的示意图。
具体实施方式
根据本发明一方面的控制再沸器内蒸汽温度的装置包括：第一测温装置，设置在将要提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中；第二测温装置，设置在再沸器内将要为再沸器加热的蒸汽区域中；降温装置，设置在连接蒸汽源与再沸器的蒸汽输送管道上；蒸汽流量控制阀，设置在所述蒸汽输送管道上；控制装置，分别与第一测温装置和第二测温装置连接，以接收来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据，并分别将所述来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据与工艺需求温度进行比较，并且所述控制装置还分别与降温装置和蒸汽流量控制阀连接。
在一个示例性实施例中，所述控制装置可包括数据接收单元、数据处理单元和指令单元，其中，数据接收单元分别与第一测温装置和第二测温装置连接，以用于接收来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据；数据处理单元连接在数据接收单元与指令单元之间，以用于分别将所述来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据与工艺需要温度进行比较并将比较结果发送至指令单元；指令单元分别与降温装置和蒸汽流量控制阀连接。
在一个示例性实施例中，所述第一测温装置或第二测温装置可以为热电阻或热电偶。
在一个示例性实施例中，所述降温装置可包括通过管道连接的冷凝液储存装置和冷凝液喷淋器，所述冷凝液喷淋器设置在所述蒸汽输送管道中并且具有可调节冷凝液流量的阀门。
在一个示例性实施例中，所述数据处理单元可包括查找表，所述查找表存储有多组控制降温装置的降温程度或蒸汽流量控制阀的开度的值，所述值与来自第一测温装置或第二测温装置的温度和所述工艺需求温度对应。
根据本发明另一方面的控制再沸器内蒸汽温度的方法包括以下步骤：测量即将提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中蒸汽的温度；设定进入再沸器内的蒸汽的工艺需求温度；将所述蒸汽源中蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当所述蒸汽源中蒸汽的温度高于所述工艺需求温度时，对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温；测量经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度；将经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度大于所述工艺需求温度时，减小将要进入再沸器内的蒸汽的流量或者增大对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温的程度。
在一个示例性实施例中，所述再沸器与可再生烟气脱硫系统的解吸塔连接，以将从解吸塔中流入再沸器的液体加热为蒸汽。例如，所述液体可以为含有硫氧化物的脱硫溶液。
在一个示例性实施例中，所述工艺需求温度可以设定为满足工艺要求并且很少在再沸器内产生积垢的温度值或温度范围。例如，对于可再生烟气脱硫工艺而言，所述工艺需求温度可以设定为165±5℃。
在一个示例性实施例中，所述降温步骤可通过向所述蒸汽源中的蒸汽喷淋冷凝液来实现。
在一个示例性实施例中，所达冷凝液的喷淋量能够通过常规的换热效率计算得出。例如，本领域技术人员可以通过对蒸汽流量、蒸汽源中蒸汽温度、进入再沸器蒸汽温度、工艺需求的再沸器内蒸汽温度、冷凝液与蒸汽的换热效率、蒸汽流经蒸汽输送管道的热损失等参数进行计算而得到冷凝液的喷淋量。
在下文中，将结合附图来详细描述本发明的示例性实施例。通过下面的描述，将使本发明的精神和构思更加清楚的传达给本领域技术人员。
尽管下面的示例性实施例示出了将本发明的装置和方法用于可再生烟气脱硫工艺的示例。然而，本领域技术人员应该清楚，本发明不限于此，而且本发明的装置和方法还可应用于其它需要控制再沸器内蒸汽温度的工艺，例如，可应用于可再生烟气脱除CO2的工艺。
图1示出了根据本发明示例性实施例的控制再沸器内蒸汽温度的装置的示意图。
如图1所示，解吸塔2的下部与再沸器1连接。通常，可再生烟气脱硫系统包括吸收塔(未示出)、解吸塔2和解吸气体回收系统(未示出)，其中，吸收塔与解吸塔2连接以向解吸塔提供脱硫溶液富液，解吸气体回收系统设置在解吸塔2的上方并与解吸塔2的解吸气体出口连接以回收解气气体中的高纯硫氧化物气体，解吸塔2的下部与再沸器1连接。在可再生烟气脱硫工艺的解吸工艺中，从吸收工艺得到的脱硫溶液富液可以从解吸塔2上部经喷淋器进入解吸塔2，同时再沸器1提供的高温蒸汽从解吸塔2底部进入解吸塔2，所述高温蒸汽与脱硫溶液富液进行逆流接触，以将脱硫溶液富液加热，从而脱硫溶液富液在解吸塔2中解吸以形成含有高纯硫氧化物的解吸气体和脱硫溶液贫液。脱硫溶液贫液从解吸塔2底部进入再沸器1，然后在再沸器1中被来自外界的蒸汽源3中的蒸汽加热而汽化，形成蒸汽，随后从再沸器1顶部经管道重新进入解吸塔2进行进一步解吸。这里，所述脱硫溶液富液是指吸收工艺得到的含有硫氧化物(例如，SO2)的脱硫溶液；所述脱硫溶液贫液是指在解吸工艺中对脱硫溶液富液进行了至少一次解吸后得到的脱硫溶液。显然，所述脱硫溶液富液中的硫氧化物含量高于所述脱硫溶液贫液中的硫氧化物含量。
如图1所示，本示例性实施例的控制再沸器内蒸汽温度的装置包括：第一测温装置4、第二测温装置5、降温装置6、蒸汽流量控制阀7和控制装置8。
第一测温装置4设置在与蒸汽源3连接的管道中，用于测量来自蒸汽源3中的即将提供至再沸器1并为再沸器1提供热源的蒸汽的温度。第一测温装置可以为热电阻或热电偶。此外，第一测温装置4也可设置在蒸汽源3内，或者设置在蒸汽源3与降温装置6之间的蒸汽输送管道上。
第二测温装置5设置在再沸器1内将要为再沸器1加热的蒸汽区域中，用于测量从蒸汽源3进入再沸器1内的蒸汽的温度。第二测温装置可以为热电阻或热电偶。
降温装置6设置在连接蒸汽源3与再沸器1的蒸汽输送管道上，用于对从蒸汽源3经蒸汽输送管道提供至再沸器1的蒸汽进行降温。降温装置6可包括通过管道连接的冷凝液储存装置(未示出)和冷凝液喷淋器(未示出)。所述冷凝液存储装置可以为冷凝液罐，用于存储冷凝液。所述冷凝液喷淋器设置在所述蒸汽输送管道中并且具有可调节冷凝液流量的阀门，从而可对争气输送管道中的蒸汽进行不同程度的冷却。
蒸汽流量控制阀7设置在所述蒸汽输送管道上，用于控制进入再沸器的蒸汽的流量。尽管在图1中，蒸汽流量控制阀7设置在蒸汽源3与降温装置6之间的蒸汽输送管道上，但是本发明不限于此，也就是说，蒸汽流量控制阀也可设置在再沸器1与降温装置6之间的输送管道上。
控制装置8包括彼此连接的数据接收单元(未示出)、数据处理单元(未示出)和指令单元(未示出)。其中，数据接收单元分别与第一测温装置4和第二测温装置5连接，以用于接收来自第一测温装置4和第二测温装置5的温度数据；数据处理单元连接在数据接收单元与指令单元之间，以用于分别将所进来自第一测温装置4和第二测温装置5的温度数据与工艺需求温度进行比较并将比较结果发送至指令单元；指令单元分别与降温装置6和蒸汽流量控制阀7连接，以控制降温装置6的启动及其降温程度以及蒸汽流量控制阀7的开度大小。
这里，为了方便操作，数据处理单元还可包括查找表。查找表中存储有多组控制降温装置6的降温程度或蒸汽流量控制阀7的开度的值，所述值与来自第一测温装置4或第二测温装置5的温度和所述工艺需求温度对应。所述查找表可以为两个，一个用于存储与自第一测温装置4的温度和所述工艺需求温度之差对应的降温装置6的降温程度的值；另一个用于存储与自第二测温装置5的温度和所述工艺需求温度之差对应的蒸汽流量控制阀7的开度的值所述查找表可以通过对蒸汽流量、冷凝液流量、蒸汽源中蒸汽温度、进入再沸器蒸汽温度、工艺需求的再沸器内蒸汽温度、冷凝液与蒸汽的换热效率，蒸汽流经蒸汽输送管道的热损失等参数进行计算而得到。此外，所述查找表也可通过统计学规律得到，例如，通过对根据本发明的连接好的再沸器内蒸汽温度控制装置进行多次测量然后取平均值而得到。
尽管上面描述了控制装置的一种示例，但是本领域技术人员应该清楚，本发明不限于此。例如，本发明的装置中的控制装置可以为一个PLC控制器或恒温自动控制装置，所述PLC控制器或恒温自动控制装置能够实现分别接收来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据，并分别将所述来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据与工艺需求温度进行比较，然后根据比较结果分别对降温装置和蒸汽流量控制阀进行控制。
尽管上面描述了本发明的装置的一些示例性实施例，但是本领域技术人员应该清楚，本发明的装置不限于上述实施例。例如，本发明的装置也可通过将控制装置、降温装置、第一测温装置、第二测温装置和蒸汽流量控制阀中的两个或三个以上集成在一起未实现。
根据一个示例性实施例的控制再沸器内蒸汽温度的方法可以包括以下步骤。
(1)测量即将提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中蒸汽的温度。本步骤可通过第一测温装未实现。
(2)设定进入再沸器内的蒸汽的工艺需求温度。所述工艺需求温度可以设定为满足工艺要求并且很少在再沸器内产生积垢的温度值或温度范围。例如，在本实施例中，所述工艺需求温度可以设定为165±5℃。
(3)将所述蒸汽源中蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当所述蒸汽源中蒸汽的温度高于所述工艺需求温度时，对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温。本步骤可通过控制装置和降温装置来实现。
(4)测量经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度。本步骤可通过第二测温装置来实现。
(5)将经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度大于所述工艺需求温度时，减小将要进入再沸器内的蒸汽的流量或者增大对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温的程度。本步骤可通过控制装置、降温装置和蒸汽流量控制阀来实现。
综上所述，根据本发明的控制再沸器内蒸汽温度的装置和方法能够将进入再沸器的蒸汽温度控制在工艺要求的范围内，从而降低了再沸器积垢，提高了换热效率和蒸汽利用率。此外，本发明的方法和装置还能够稳定从再沸器产生的并提供给解吸塔的蒸汽的温度和流量，确保了解吸塔的解吸工艺稳定顺行。
尽管上面已经结合一些示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对上述示例性实施例进行修改和改变。
Claims (10)
1.一种控制再沸器内蒸汽温度的方法，所述方法包括以下步骤：
测量即将提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中蒸汽的温度；
设定进入再沸器内的蒸汽的工艺需求温度；
将所述蒸汽源中蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当所述蒸汽源中蒸汽的温度高于所述工艺需求温度时，对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温；
测量经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度；
将经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度与所述工艺需求温度进行比较，当经所述降温步骤后进入再沸器内的蒸汽的温度大于所述工艺需求温度时，减小将要进入再沸器内的蒸汽的流量或者增大对所述蒸汽源中的蒸汽进行降温的程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述再沸器与可再生烟气脱硫系统的解吸塔连接，以将从解吸塔中流入再沸器的液体加热为蒸汽。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述工艺需求温度设定为165±5℃。
4.根据权处要求1所述的方法，其特征在于所述降温步骤通过向所述蒸汽源中的蒸汽喷淋冷凝液来实现。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述冷凝液的喷淋量能够通过常规的换热效率计算得出。
6.一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于所述装置包括：
第一测温装置，设置在将要提供至再沸器并为再沸器加热的蒸汽源中；
第二测温装置，设置在再沸器内将要为再沸器加热的蒸汽区域中；
降温装置，设置在连接蒸汽源与再沸器的蒸汽输送管道上；
蒸汽流量控制阀，设置在所述蒸汽输送管道上；
控制装置，分别与第一测温装置和第二测温装置连接，以接收来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据，并分别将所述来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据与工艺需求温度进行比较，并且所述控制装置还分别与降温装置和蒸汽流量控制阀连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述控制装置包括数据接收单元、数据处理单元和指令单元，
其中，数据接收单元分别与第一测温装置和第二测温装置连接，以用于接收来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据；数据处理单元连接在数据接收单元与指令单元之间，以用于分别将所述来自第一测温装置和第二测温装置的温度数据与工艺需求温度进行比较并将比较结果发送至指令单元；指令单元分别与降温装置和蒸汽流量控制阀连接。
8.根据权利要求6或7所述的控制再沸器内蒸汽温度的装置，其特征在于所述第一测温装置或第二测温装置为热电阻或热电偶。
9.根据权利要求6或7所述的控制再沸器内蒸汽温度的装置，其特征在于所述降温装置包括通过管道连接的冷凝液储存装置和冷凝液喷淋器，所述冷凝液喷淋器设置在所述蒸汽输送管道中并且具有可调节冷凝液流量的阀门。
10.根据权利要求7所述的控制再沸器内蒸汽温度的装置，其特征在于所述数据处理单元包括查找表，所述查找表存储有多组控制降温装置的降温程度或蒸汽流量控制阀的开度的值，所述值与来自第一测温装置或第二测温装置的温度的所述工艺需求温度对应。
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