CN104531906A - 一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置 - Google Patents

一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置 Download PDF

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    • C13B25/04—Heating equipment
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    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Abstract

本发明的一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置属于制糖工艺技术领域。该自动蒸汽平衡升温装置包括：热交换设备，该热交换设备设于III效汁汽管道上，并通过第一连接管道和第二连接管道与汽轮机废汽管道相连通；蒸汽流量调节阀，该蒸汽流量调节阀设于蒸汽流入和流出热交换设备的管道上；PLC，该PLC控制蒸汽流量调节阀的操作。本发明的技术方案具有结构简单以及可高效利用现有资源实现节能等特点。

Description

一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置
技术领域
本发明涉及制糖工艺技术领域，尤其涉及一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置。
背景技术
制糖工艺用汽来自汽轮发电机组发电后的排汽量和锅炉直接补充的新蒸汽量，属热电联产运行方式，由于多数糖厂的汽轮发电机组排汽量不够制糖生产用(压力0.294MPa,温度180℃或压力0.49MPa，温度230℃)，还必须从锅炉直接供给过热蒸汽(压力3.82MPa,温度450℃或压力2.45MPa，温度390℃两种参数的过热蒸汽)再经过喷淋雾化、减温降压变为品质较低的饱和蒸汽(压力0.2MPa左右、温度130℃左右)使用，这种制糖生产存在固有的不可逆因素运行模式，在实际生产中达不到热电联产的理论热平衡，一般日榨量在2000吨以上的制糖企业均存在5t/h——30t/h甚至更多的锅炉蒸汽补充量，锅炉补充的新蒸汽越多造成的热量损失就越大，耗能也就越高。
一直以来许多制糖企业技术人员都在探讨采用各种不同的方法来尽量抽取蒸发Ⅲ、Ⅳ效汁汽回用于煮糖，使制糖工艺用汽能全面使用汁汽，降低热损失，包括想提高Ⅰ效入罐压力和温度、板式换热器、烟气加热等方法，但所取得的效果不是很理想。现制糖工艺蒸发系统抽取汁汽进煮糖罐进行加热，一般只用到蒸发Ⅰ、Ⅱ效罐汁汽，少部分糖厂能用到III效汁汽煮糖，也因温度低，效果不佳。而多数糖厂抽取Ⅲ、Ⅳ效罐汁汽回用因其温度低而带有微真空，无法回用给需要温度高于98℃以上及需一定压力的用汽单位，如：清汁一、二级加热和丙糖等用汽部门。从Ⅴ效末罐出来的汁汽量(约4％—7％的蒸汽与蔗比)，这些汁汽都采用喷射冷凝后排放，造成较大的热经济损失。多数糖厂目前的蒸发Ⅲ、Ⅳ效罐汁汽基本上能用在混合汁加热，少部分制糖企业能把Ⅲ效汁汽用在煮甲糖用汽。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置，该自动蒸汽平衡升温装置可有效对煮糖罐进行加热，对现有资源进行了高效的利用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置，其包括：
热交换设备，所述的热交换设备设于III效汁汽管道上，并通过第一连接管道和第二连接管道与汽轮机废汽管道相连通；
蒸汽流量调节阀，所述的蒸汽流量调节阀设于蒸汽流入和流出热交换设备的管道上；
PLC，所述的PLC控制蒸汽流量调节阀的操作。
通过上述本发明的技术方案，本发明的用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置通过在现有的III效汁汽管道上添加热交换设备，并将热交换设备与汽轮机废汽管道相连通，使汽轮机废汽直接加入效汁汽并对煮糖罐进行加热，进而大大提高了资源的利用率，有利于节能环保。
附图说明
图1为本发明的自动蒸汽平衡升温装置的一种实施方式结构示意图；
图2为本发明的热交换设备的一种实施方式结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：
如图1和图2所示，一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置，其包括热交换设备100、蒸汽流量调节阀25和PLC(可编程逻辑控制器)90，其中：
热交换设备100为管束式换热器，所述的热交换设备100设于III效汁汽管道上，进而将III效汁汽管道分为靠近煮糖罐32的管道11和靠近蒸发罐42的管道12，管道11与设于煮糖罐32下部的加热汽鼓31通过进气口21相连通，加热汽鼓32上还设有外排汽凝水的管道16。蒸发罐42的下部设有汽鼓41，汽鼓41上设有管道17和管道18，管道17用于将来自上一级蒸发汁汽输入至汽鼓41，管道18用于将气凝水外排。在蒸发罐42上部设有去往下一级蒸发罐的管道19。同时，热交换设备100通过第一连接管道14和第二连接管道15与汽轮机废汽管道13相连通。
蒸汽流量调节阀25，所述的蒸汽流量调节阀25设于蒸汽流入和流出热交换设备的管道(14、15)上。蒸汽流量调节阀25用于控制流入和流出热交换设备100的蒸汽流量。
PLC90，所述的PLC90控制蒸汽流量调节阀的操作。
如图2与图1所示，所述的热交换设备100上设有高压端蒸汽进口10(如图1所示，进口10与管道14的端口22相连通)、高压端蒸汽出口30(如图1所示，出口30与管道15的端口23相连通，管道15的另一个端口24与汽轮机废汽管道13相连通)、低压端汁汽进口20(如图1所示，进口20与管道12的端口相连通，管道12的另一个端口与蒸发罐42相连通)和低压端汁汽出口40(如图1所示，出口40与管道11的端口相连通，管道11的另一个端口与加热汽鼓31相连通)，其中，所述的高压端蒸汽进口10通过第一连接管道14与汽轮机废汽流入降温桶51(即管道降温器)的前端管道相连通，且第一连接管道14上设有第一蒸汽流量调节阀91(即如图1所示的蒸汽流量调节阀25)，所述的高压端蒸汽出口30通过第二连接管道15与汽轮机废汽流出降温桶51的后端管道相连通。所述的低压端汁汽进口20和低压端汁汽出口40设于同一轴线上，且与低压端汁汽出口40相连通的第三管道11上设有第二蒸汽流量调节阀92。第一蒸汽流量调节阀91和第二蒸汽流量调节阀92通过PLC90控制操作。
同时，在所述的热交换设备100上还设有多个排污口(50、60、70和80)，以便于废水排出。
本发明的技术方案在工作时，需要将各有关参数调整如下：
调整高压端蒸汽进口10的气压和温度分别为：0.1MPa—0.2MPa，210℃—250℃。
调整高压端蒸汽流量为：小于等于6000千克/小时，即流量的最大值为6000千克/小时。
调整高压端蒸汽出口30的气压和温度分别为：0.1MPa—0.2MPa，175℃—185℃。
调整低压端汁汽进口20的气压和温度分别为：0.00MPa—0.03MPa，92℃—98℃。
调整低压端汁汽出口40的气压和温度分别为：0.00MPa—0.03MPa，105℃—115℃。
调整低压端汁汽流量为：小于等于17000千克/小时，即流量的最大值为17000千克/小时。
现有糖厂使用III效汁汽煮糖达不到使用效果，III效汁汽温度仅为95℃±3左右，造成III效汁汽煮糖时间长，流程慢。本发明的技术方案采用汽轮机排汽(进入降温桶51前废汽，温度230℃±20℃)通过热交换设备100，即采用汽轮机废汽(0.2MPa、230℃)作为高端热源，通过间接式热交换设备100，把蒸发Ⅲ效汁汽温度从现有的95℃±3℃提升到符合工艺要求的105℃—110℃，进而保证煮糖正常使用III效汁汽煮糖，解决目前生产工艺使用III效汽煮糖的技术难题，缩短流程时间，提高热经济性，达到节能降耗的目的。
按日榨7500吨甘蔗提供的以下参数：
1、日榨量：7500吨(最大值设计)
2、III效汁汽压力：0-0.01MPa
3、III效汁汽温度：95℃±3℃
4、排汽总管压力：0.15MPa-0.2MPa
5、排汽总管温度：230℃±20℃
6、甲糖III效汁汽管径尺寸：900mm
7、甲糖III效汁汽蒸汽与蔗比：5.31％
计算甲糖III效汁汽小时流量值(最大值)
7500吨甘蔗÷24小时×5.31％＝16.5吨/小时
从工艺衡算可以知道，甲糖抽取III效蒸发罐汁汽量(最大值)是16.5吨/小时，采用本发明的自动蒸汽平衡升温系统能把蒸发III效汁汽的温度及压力提高到105℃—115℃左右，相当于得到蒸发I效汁汽的参数等级，则清汁一、二级加热和煮糖少用I、II效汁汽，减少锅炉新蒸汽补充使用量，达到整个制糖工艺使用汁汽及热量回收，节能增效的热经济目的。
本发明的技术方案产生了显著的效果，极大地提升了Ⅲ效汁汽温度后的热经济效益，具体如下：
从以上计算得知，现有蒸发面积的III效汁汽抽取量约16.5吨/小时，利用蒸汽焓熵值计算热经济性，则查焓熵图得：
提升蒸发III汁汽温度115℃——2698.8kj/kg
汽轮机废汽0.2MPa、230℃——2930.2kj/kg(换热前)
汽轮机废汽0.2MPa、200℃——2870kj/kg(换热后)
锅炉蒸汽2.45MPa、400℃——3239.29kj/kg
1、节约锅炉蒸汽量(注：按原不能使用蒸发III效汁汽计算)：
16.5t/h×(2698.8kj/kg/3239.29kj/kg)＝13.75吨/小时；
2、提高制糖工艺效率，缩短煮糖时间；
4、减少蒸发末效损失忽略不计；
5、以锅炉效率及蔗渣燃烧热值，燃材料量约0.45吨蔗渣产1吨蒸汽，则
13.75吨/小时蒸汽×0.45吨蔗渣＝6.18吨蔗渣；
6、榨季按120天计算，按3吨蔗渣折标煤量1吨计算，市场平均标煤价1200元/吨计
算，每个榨季可节约热经济损失约：
6.18吨蔗渣×24小时×120天＝17798吨蔗渣
17798吨蔗渣÷3吨蔗渣×1200元/吨＝712万元；
7、热损失计算：耗用汽轮机废汽量10吨/小时，每吨蒸汽焓值下降2930.2kj/kg－2870kj/kg＝60.2kj/kg，则
10t/h×(60.2kj/kg/3239.29kj/kg)＝0.18吨/小时
0.18吨/小时×24小时×120天＝518.4吨蔗渣
518.4吨蔗渣÷3吨蔗渣×1200元/吨＝21万元
直接产生热经济效益：712万元－21万元＝691万元。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用于制糖工艺的自动蒸汽平衡升温装置，其特征在于，包括：
热交换设备，所述的热交换设备为管束式换热器，所述的管束式换热器设于III效汁汽管道上，并通过第一连接管道和第二连接管道与汽轮机废汽管道相连通；所述的热交换设备上设有高压端蒸汽进口、高压端蒸汽出口、低压端汁汽进口和低压端汁汽出口，其中，所述的高压端蒸汽进口通过第一连接管道与汽轮机废汽流入降温桶的前端管道相连通，且第一连接管道上设有第一蒸汽流量调节阀，所述的高压端蒸汽出口通过第二连接管道与汽轮机废汽流出降温桶的后端管道相连通；所述的低压端汁汽进口和低压端汁汽出口设于同一轴线上，且与低压端汁汽出口相连通的第三管道上设有第二蒸汽流量调节阀；蒸汽流量调节阀，所述的蒸汽流量调节阀设于蒸汽流入和流出热交换设备的管道上；PLC，所述的PLC控制蒸汽流量调节阀的操作。
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