CN104654015A - 一种多级匹配供能设备及工艺 - Google Patents

Abstract

一种多级匹配供能设备，包括供能设备、用能用户，供能设备与用能用户采用并联结构，用能用户数量不小于一户，还包括供能介质泵、温度控制阀、供能介质进口流量变送器、用户强制循环泵、流量调节阀、供能介质出口流量变送器、用户温度变送器，供能介质泵安装于送能主干管上，用户强制循环泵、用户温度变送器与用能用户通过管道连接成介质内部循环结构，送能管道接入所述内部循环结构，送能管道上安装温度控制阀、供能介质进口流量变送器，回流管道与用能用户连接和回流主干管连接，回流管道上安装流量调节阀、供能介质出口流量变送器。

Description

一种多级匹配供能设备及工艺

技术领域

本发明属于化工工艺技术领域，具体地涉及一种多级匹配供能设备及工艺。

背景技术

化工行业是高耗能行业，在化工的核心理论是“三传一反”，即能量传递、质量传递、动量传递以及反应工程。能量传递在化工装置中非常普遍，对物料及公用工程介质的加热、冷却、蒸发、冷凝、伴热等过程都是能量传递的具体体现。高效的利用能量，合理的分配能源，使化工装置更加的绿色环保，降低产品单耗，从而降低成本提高利润是化工研究者和设计者不断的追求。

在化工装置中常常会用到很多不同种类、不同规格的公用工程和传热介质。按照不同装置对不同能量的需求，传热介质、等级也各不相同，如需要加热时，一般用不同规格的蒸汽、导热油、热水等；需要冷量时，一般用循环水、冷冻盐水、乙二醇、制冷丙烯、液氨等。不同的供能介质对应不同的供能设备。如热水一般来自锅炉或装置余热利用，导热油一般来自导热油炉或加热器，冷冻盐水、乙二醇等冷量一般来自制冷压缩机等。

在化工生产过程中，通过变频、加热设备的启停程序等来调节能量的输出功率，从而实现供能设备工作负荷适应生产需要。但对于输出的供能介质大部分供能设备一般只提供一种等级的供能介质，即同一供能设备只能产出一种规格的功能介质，而对于化工系统来说，往往不能满足所有的能量交换要求。

比如对于导热油系统，一般输出的为同温度规格的导热油，温度一般都大于200℃，但针对化工系统中的热敏性物料或系统，其加热温度较低，不能用高温的导热油加热，但厂区内又缺少其他热源。

又如对于热水系统，供能设备输出的热水规格较为单一，但需满足不同用户，如发酵釜、换热器的加热要求和加热负荷。在同一时间，用户一可能在升温，需要较高温度的热水，其需求量也大，用户二可能在恒温，需要热水温度较低，其需求量也小。

如上两例所述，同一供能设备就不能满足生产要求。而频繁的调整供能设备输出介质的等级容易造成设备的损坏，使系统运行不稳定。

发明内容

本发明为了更好的克服现有的技术缺陷，解决现有的技术问题。采用的具体技术方案如下：

一种多级匹配供能设备，包括供能设备、用能用户，供能设备与用能用户采用并联结构，用能用户数量不小于一户，还包括供能介质泵、温度控制阀、供能介质进口流量变送器、用户强制循环泵、流量调节阀、供能介质出口流量变送器、用户温度变送器，供能介质泵安装于送能主干管上，用户强制循环泵、用户温度变送器与用能用户通过管道连接成介质内部循环结构，送能管道接入所述内部循环结构，送能管道上安装温度控制阀、供能介质进口流量变送器，回流管道与用能用户连接和回流主干管连接，回流管道上安装流量调节阀、供能介质出口流量变送器。

通过调节用户温度变送器来调节温度控制阀的开度。通过比较供能介质进口流量变送器与供能介质出口流量变送器的数值来调节流量调节阀的开度。所述供能设备包括供能介质储罐、能量交换设备、供能介质温度变送器、供能设备强制循环泵，供能设备强制循环泵与能量交换设备、供能介质储罐连接成循环结构，供能介质温度变送器与供能介质储罐连接，并控制能量交换设备进行能量交换。

所述用能用户为用热或用冷设备。可以是换热器或者带有盘管、夹套等加热介质的容器类设备。

所述供能设备使用的介质为导热油、热水、冷冻盐水、乙二醇中的一种。

一种利用上述多级匹配供能设备对各级用户进行供能的工艺，具体方法为：

(1)利用供能介质泵将同一供能设备所产生的同一规格的供能介质输送到各用户点，并通过各用户处的用户温度变送器上设置的不同需求温度，来控制温度调节阀的开度；

(2)通过用户强制循环泵将供能介质在内部循环结构内进行强制循环，增加介质的湍流效果；

(3)通过比较供能介质进口流量变送器与供能介质出口流量变送器的数值来调节流量调节阀的开度，使供能介质进出口流量相同；

(4)供能介质通过管路回到供能设备中，重新获得能量，从而实现供能介质在供能设备与用户之间实现循环，为用户提供能量。

本发明采用温度调节阀的开度控制供能介质流量，以确保各用户对热负荷和温度的需求，实现同一供能设备匹配多用户不同等级、温度要求能量的功能；

在用户处设置供能介质强制循环系统，通过加大循环流量增加介质的湍流效果，使供能介质在用户侧充分混合，实现温度均匀；供能介质从用户处通过管路回到供能设备中，重新获得能量，从而实现供能介质在供能设备与用户之间实现循环。

所述的供能介质和能量补充方式有如下几种：

1)供能介质可以为导热油，其供能设备为导热油炉、电加热器或其他换热设备，通过维持设备中导热油的设定温度，调节加热功率；

2)供能介质可以为热水，其供能设备为电加热器或其他换热设备，通过维持设备中热水的设定温度，调节加热功率；

3)供能介质可以为冷冻盐水、乙二醇等冷媒，其供能设备为制冷压缩机或其他换热设备，通过维持设备中冷媒的设定温度，调节制冷功率。

本发明所述的同一供能设备需能够根据不同用户的用能需求调节输出的功率，输出功率等于系统中各用户用能功率的总和，加上系统在运行过程中的能量损失。

本发明有益效果是：利用同一供能设备提供的单一供能介质实现了不同用户对能量介质的不同要求，减少了由于多用户需要增加供能设备台数，降低了设备的投资。供能设备只需要提供单一的介质等级，不用在操作中频繁的调整介质等级，保持系统运行的稳定性。在供能设备负荷充足，选型恰当的前提下，用户在用能过程中，不会相互影响，维持和满足用户自身系统的稳定和需要。适用范围广泛，适用于导热油系统、热水系统、冷冻盐水系统、乙二醇系统以及与之类似的供能系统，具有普遍的实用意义。

附图说明

图1为本发明所述一种多级匹配供能设备系统结构图

图例说明：1、供能介质储罐，2、供能介质泵，3、用能用户，4、温度控制阀，5、供能介质进口流量变送器，6、用户强制循环泵，7、流量调节阀，8、供能介质出口流量变送器，9、供能设备强制循环泵，10、能量交换设备，11、供能介质温度变送器，12、用户温度变送器

A、能量输入，B、用户一，C、用户二，D、用户三

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

将供能介质在系统中充满后，首先开启供能设备强制循环泵9，利用能量输入A，将供能介质在能量交换设备10中进行能量交换，而后返回到供能介质储罐1，能量输入A通过供能介质温度变送器11控制，以保证供能介质储罐1中供能介质的温度稳定。供能介质达标后，开启供能介质泵2，将供能介质输送到每一个用户处。

以用户一B的温度控制为例，通过用户强制循环泵6，使供能介质在用户侧大量循环，增加介质的湍流效果，使供能介质充分混合，实现温度均匀。在用户强制循环泵6的入口管线上，安装用户温度变送器12，检测用户侧供热介质的温度。此温度可按照用户的使用要求进行设定，可以是一个温度数值，也可以是温度-时间的曲线关系，以便控制用户侧的能量需求。通过用户温度变送器12对温度控制阀4进行控制，以控制供能介质进入用能用户3的量。

为了使供能介质在系统中形成合理的回路，在供能介质进口处安装供能介质进口流量变送器5，监测进入用能用户3的供能介质量，并将信号传至供能介质出口的供能介质出口流量变送器8，供能介质出口流量变送器8控制出口处流量调节阀7，使供能介质出口流量与入口流量相等，实现供能介质在用户中的平衡。

低能量的供能介质从用能用户3中排出，回到供能介质储罐1，通过强制循环泵9进入能量交换设备10，补充能量，而后再送至用户处。

按照以上流程，用户二C、用户三D等均可在用户温度变送器中设置不同的温度要求值，每个用户为一套独立的温度系统，即可完成同一供热设备满足不同用户的多等级能量需求。

实施例1：

供能介质为导热油，将导热油在系统中充满后，首先开启供能设备强制循环泵9，利用能量交换设备10对导热油进行升温，而后返回到供能介质储罐1，通过供能介质温度变送器11控制，导热油达到系统设定的温度250℃后，开启供能介质泵2，将导热油输送到每一个用户处。

设用户一B为换热器，换热介质温度要求控制在150℃。导热油进入换热器管程。通过用户强制循环泵6，使导热油充分混合，温度均匀。通过用户温度变送器12，设定目标温度为150℃。温度控制阀4经用户温度变送器12控制调整到适合的开度，同时通过流量监测调节，使流量调节阀7保持一定的开度，实现导热油进出平衡。

设用户二C为反应釜，反应温度要求控制在180℃恒温。导热油进入反应釜导热油夹套，对反应进行恒温操作。通过反应釜强制循环泵，使导热油充分混合，温度均匀。通过反应釜温度变送器，考虑一定的内外温差，设定反应釜温度变送器的目标温度为190℃。温度控制阀经反应釜温度变送器控制调整到适合的开度，同时通过流量监测调节，使流量调节阀保持一定的开度，实现导热油进出平衡。

实施例1所述一种多级匹配供能设备，利用同一供能设备对多用户进行供能，并且各用户在用能过程中，不会相互影响，维持和满足用户自身系统的稳定和需要，完全达到本发明所述技术效果。

实施例2：

供能介质为热水，将热水在系统中充满后，首先开启热水强制循环泵9，利用系统的废热回收换热器10对热水进行升温，而后返回到热水罐1，通过热水温度变送器11控制，热水达到系统设定的温度90℃后，开启热水泵2，将热水输送到每一个用户处。

设用户一B为发酵罐，罐内物料温度要求控制在45℃。热水进入发酵罐热水夹套，对发酵进行恒温操作。通过换热器强制循环泵6，使热水充分混合，温度均匀。通过换热器温度变送器12，考虑一定的内外温差，设定目标温度为47℃。温度控制阀4经换热器温度变送器12控制调整到适合的开度，同时通过流量监测调节，使流量调节阀7保持一定的开度，实现热水进出平衡。

设用户二C为发酵产物减压精馏塔再沸器，换热温度要求控制在85℃。热水进入换热器壳程。通过换热器强制循环泵6，使热水充分混合，温度均匀。通过换热器温度变送器12，设定目标温度为85℃。温度控制阀4经换热器温度变送器12控制调整到适合的开度，同时通过流量监测调节，使流量调节阀7保持一定的开度，实现热水进出平衡。

实施例2所述一种多级匹配供能设备，利用同一供能设备对多用户进行供能，并且各用户在用能过程中，不会相互影响，维持和满足用户自身系统的稳定和需要，完全达到本发明所述技术效果。

实施例3：

供能介质为乙二醇，将乙二醇在系统中充满后，首先开启乙二醇强制循环泵9，利用氟利昂压缩机10对乙二醇进行降温换热，而后返回到乙二醇罐1，通过乙二醇温度变送器11控制，乙二醇达到系统设定的温度-15℃后，开启乙二醇泵2，将乙二醇输送到每一个用冷用户处。

设用户一B为换热器，将水冷却至10℃，换热温度要求控制在0℃以上。乙二醇进入换热器管程。通过换热器强制循环泵6，使乙二醇充分混合，温度均匀。通过换热器温度变送器12，设定目标温度为1℃。温度控制阀4经变送器12控制调整到适合的开度，同时通过流量监测调节，使流量调节阀7保持一定的开度，实现乙二醇进出平衡。

设用户三D为真空泵深冷器，换热介质温度要求控制在-10℃。乙二醇进入换热器管程。通过换热器强制循环泵6，使乙二醇充分混合，温度均匀。通过换热器温度变送器12，设定目标温度为-10℃。温度控制阀4经换热器温度变送器12控制调整到适合的开度，同时通过流量监测调节，使流量调节阀7保持一定的开度，实现乙二醇进出平衡。

实施例3所述一种多级匹配供能设备，利用同一供能设备对多用户进行供能，并且各用户在用能过程中，不会相互影响，维持和满足用户自身系统的稳定和需要，完全达到本发明所述技术效果。

本发明所述的设备已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变工艺参数、工艺设备等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种多级匹配供能设备，其特征在于，包括供能设备、用能用户，供能设备与用能用户采用并联结构，用能用户数量不小于一户，还包括供能介质泵、温度控制阀、供能介质进口流量变送器、用户强制循环泵、流量调节阀、供能介质出口流量变送器、用户温度变送器，供能介质泵安装于送能主干管上，用户强制循环泵、用户温度变送器与用能用户通过管道连接成介质内部循环结构，送能管道接入所述内部循环结构，送能管道上安装温度控制阀、供能介质进口流量变送器，回流管道与用能用户连接和回流主干管连接，回流管道上安装流量调节阀、供能介质出口流量变送器。

2.根据权利要求1所述一种多级匹配供能设备，其特征在于，通过调节用户温度变送器来调节温度控制阀的开度。

3.根据权利要求1所述一种多级匹配供能设备，其特征在于，通过比较供能介质进口流量变送器与供能介质出口流量变送器的数值来调节流量调节阀的开度。

4.根据权利要求1所述一种多级匹配供能设备，其特征在于，所述供能设备包括供能介质储罐、能量交换设备、供能介质温度变送器、供能设备强制循环泵，供能设备强制循环泵与能量交换设备、供能介质储罐连接成循环结构，供能介质温度变送器与供能介质储罐连接，并控制能量交换设备进行能量交换。

5.根据权利要求1所述一种多级匹配供能设备，其特征在于，所述用能用户为用热或用冷设备。

6.根据权利要求1所述一种多级匹配供能设备，其特征在于，所述用能用户是换热器或者带有盘管、夹套等加热介质的容器类设备。

7.根据权利要求1所述一种多级匹配供能设备，其特征在于，所述供能设备使用的介质为导热油、热水、冷冻盐水、乙二醇中的一种。

8.一种利用权利要求1所述多级匹配供能设备对各级用户进行供能的工艺，其特征在于，具体方法为：

(1)利用供能介质泵将同一供能设备所产生的同一规格的供能介质输送到各用户点，并通过各用户处的用户温度变送器上设置的不同需求温度，来控制温度调节阀的开度；

(2)通过用户强制循环泵将供能介质在内部循环结构内进行强制循环，增加介质的湍流效果；

(3)通过比较供能介质进口流量变送器与供能介质出口流量变送器的数值来调节流量调节阀的开度，使供能介质进出口流量相同；

(4)供能介质通过管路回到供能设备中，重新获得能量，从而实现供能介质在供能设备与用户之间实现循环，为用户提供能量。