CN106524128A - 高效利用糖厂汽凝水智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效利用糖厂汽凝水的智能控制系统，该系统包括除氧器1、除盐水箱2、除盐水泵3、冷凝水泵4、汽凝水箱5、除糖分处理设备6和自动控制系统7，实现对糖厂蒸发或煮糖汽凝水的糖分进行在线自动检测，并对符合入炉标准和不符合入炉标准的蒸发或煮糖汽凝水进行自动分流控制，既充分利用了糖分达标、含大量余热的汽凝水替代除盐水，又阻止了超标汽凝水入炉，最终实现了高效利用糖厂汽凝水、节能节水的最大化，又保证了锅炉的安全运行，为糖厂提高综合效益和节能减排水平发挥重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及制糖和智能控制技术领域，尤其是一种高效利用糖厂汽凝水智能控制系统。
背景技术
作为食品行业的基础工业及多种产品的原料工业，制糖工业在国民经济中占有重要地位，制糖工业也是轻工领域有机污染比较严重的工业之一。目前，制糖工业在清洁生产和污染防治工作中取得了较大的进展。经过技术改造，已实现了部分用水循环生产，主要解决了：蒸发、煮糖抽真空和蒸汽冷凝用水进行循环使用；I效蒸发汽凝水作为锅炉补给水；锅炉除尘及水冲灰用水的循环使用；汽轮发电机的冷却水作为全厂用水补充，解决了糖厂生产用水量的50-60％左右，大大减少外源水的用量。但是目前糖厂生产的用水量仍为每吨甘蔗4～6吨，甘蔗自身水分还没得到充分利用。与先进国家相比，吨成品耗水量仍有较大差距。
目前，制糖厂水系统主要存在的主要问题之一是，多效蒸发系统的II效汽凝水因技术、设备等多方面原因，有时含糖分超过50ppm(汽凝水回用于锅炉补给水质要求为：所含糖分小于25ppm以下)，不能全部回锅炉充分利用。目前大多数企业的II效汽凝水均直接排入循环水系统。II效汽凝水直接排入循环水系统会造成循环水系统CODcr值的升高，循环水的“富营养化”现象加剧，进而影响整个生产工艺。且该部分水水温较高(一般在60℃以上)，直排会造成能源损失及循环水系统的蒸发损失加大，浪费水资源。由于这些循环使用的汽凝水来自于蒸发的糖液，带有一定的糖分，如果汽凝水中糖分浓度超过一定限额，一是容易引起结垢，导致爆管，造成重大事故；二是炉水容易起泡沫，出现假水位，严重影响锅炉的安全运行；三是必须增加排污，导致损失大量热能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，实现对糖厂蒸发或煮糖的汽凝水的糖分进行检测，并对符合入炉标准和不符合入炉标准的蒸发或煮糖汽凝水进行分流控制，既充分利用了糖分达标的汽凝水替代除盐水，又阻止了超标汽凝水入炉，最终实现了高效利用糖厂汽凝水、节能节水的最大化，又保证了锅炉的安全运行，为糖厂提高综合效益和节能减排水平发挥重要作用。
本发明通过下述技术方案实现：
高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，该系统包括除氧器、除盐水箱、除盐水泵、冷凝水泵、汽凝水箱、在线糖分检测仪和自动控制系统；在I效蒸发汽凝水管、II效蒸发汽凝水管、除糖分处理设备分别安装在线糖分检测仪01AT、04AT、07AT，在I效蒸发汽凝水管道安装控制阀02AV和03AV、在II效蒸发汽凝水管道安装控制阀05AV和06AV、在除糖分处理设备出口管道安装控制阀08AV；汽凝水箱通过2个冷凝水泵与除氧器连接；除盐水箱通过2个除盐水泵与除氧器连接；在汽凝水箱安装液位变送器10LT、在除盐水箱安装液位变送器09LT、在除氧器出口管道安装流量计11FT、在除盐水箱出口管道安装流量计12FT、在汽凝水箱出口管道安装流量计13FT；
II效蒸发汽凝水管道与煮糖、清汁一级、中和汁二级汽凝水管道为同一管道。
所述自动控制系统为DCS系统或PLC控制器，并预置有通讯功能。
所有的在线糖分检测仪、液位变送器、流量计和控制阀通过控制电缆与自动控制系统连接。
该系统的控制方式为：
（1）安装在I效蒸发汽凝水管道上的在线糖分检测仪01AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开达标汽凝水控制阀02AV、关闭超标汽凝水控制阀03AV，让达标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉；当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭达标汽凝水控制阀02AV、打开超标汽凝水控制阀03AV，阻止超标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，让其送去处理；
（2）安装在II效蒸发汽凝水管道上的在线糖分检测仪04AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开达标汽凝水控制阀05AV、关闭超标汽凝水控制阀06AV，让达标的II效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭达标汽凝水控制阀05AV、打开超标汽凝水控制阀06AV，阻止超标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，让其送去处理；
（3）安装除糖分处理设备上的糖分检测仪07AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开控制阀08AV、让达标的汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭08AV、阻止超标的汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，让其继续处理。
自动控制系统7根据达标汽凝水的流量信号12FT、除氧器出口流量信号11FT、除盐水箱出口流量信号13FT,智能地自动调节除盐水流量：除氧器出口的水是送入锅炉的，其流量11FT是固定的，按照生产要求，11FT=12FT+13FT,达标汽凝水的流量信号12FT由于含糖分不一定达标，所以是波动的，本智能控制系统能根据这三个流量信号在优先使用达标汽凝水12FT的前提下，不足的水量由本智能控制系统控制除盐水流量13FT补充。
本智能控制系统可以通过通讯方式与全厂乃至集团的自动化信息化系统连接，实现糖厂全流程自动化信息化。
本发明的优点是：
1、实现对糖厂蒸发或煮糖的汽凝水的糖分进行在线自动检测，并对符合入炉标准和不符合入炉标准的蒸发或煮糖汽凝水进行自动分流控制，既充分利用了糖分达标的汽凝水替代除盐水，又阻止了超标汽凝水入炉，最终实现了高效利用糖厂汽凝水、节能节水的最大化，又保证了锅炉的安全运行，为糖厂提高综合效益和节能减排水平发挥重要作用；
2、本系统是高效利用糖厂汽凝水、保障生产安全、有效节能减排、提高效益的智能化控制系统，还可以避免因含糖分超标进入锅炉导致锅炉爆管而停产维修所造成的动辄数十万甚至数百万元的损失；
3、本系统还可以与企业或集团的信息化管理系统实现无缝集成，相关数据自动传入信息化管理系统，实现自动分类、统计、优化，为制糖企业的原料采购、物料管理、生产平衡调度、财务管理、人力资源合理调配、设备智能管理、全面质量管理提供快速、准确、全面的数据，为管理者正确决策打下坚实的基础，可以全面提高企业的生产效率、降低生产成本、节能减排、提高综合效益；
4、本系统成本低，收效高，仅需要约一百万元的投入就可以为糖厂每个榨季创造千万元以上的综合效益，若在我国的制糖行业推广使用，将会给整个行业带来巨额的经济和节能减排效益。
附图说明
图1是本发明高效利用糖厂汽凝水智能控制系统结构示意图；
其中，图中标号及名称为：除氧器1、除盐水箱2、除盐水泵3、冷凝水泵4、汽凝水箱5、除糖分处理设备6、自动控制系统7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，该系统包括除氧器1、除盐水箱2、除盐水泵3、冷凝水泵4、汽凝水箱5、除糖分处理设备6和自动控制系统7；在I效蒸发汽凝水管、II效蒸发汽凝水管、除糖分处理设备6分别安装在线糖分检测仪01AT、04AT、07AT，在I效蒸发汽凝水管道安装控制阀02AV和03AV、在II效蒸发汽凝水管道安装控制阀05AV和06AV、在除糖分处理设备6出口管道安装控制阀08AV；汽凝水箱5通过2个冷凝水泵4与除氧器1连接；除盐水箱2通过2个除盐水泵3与除氧器1连接；在汽凝水箱5安装液位变送器10LT、在除盐水箱2安装液位变送器09LT、在除氧器1出口管道安装流量计11FT、在除盐水箱2出口管道安装流量计12FT、在汽凝水箱5出口管道安装流量计13FT；
II效蒸发汽凝水管道与煮糖、清汁一级、中和汁二级汽凝水管道为同一管道；
上述所有的在线糖分检测仪、液位变送器、流量计和控制阀通过控制电缆与自动控制系统7连接。
所述自动控制系统7为DCS系统或PLC控制系统，并预置有通讯功能。
本智能控制系统可以通过通讯方式与全厂乃至集团的自动化信息化系统连接，实现糖厂全流程自动化信息化。
该系统的控制方式为：
（1）安装在I效蒸发汽凝水管道上的在线糖分检测仪01AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开达标汽凝水控制阀02AV、关闭超标汽凝水控制阀03AV，让达标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉；当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭达标汽凝水控制阀02AV、打开超标汽凝水控制阀03AV，阻止超标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱5、除氧器1送入锅炉，让其送去处理；
（2）安装在II效蒸发汽凝水管道上的在线糖分检测仪04AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开达标汽凝水控制阀05AV、关闭超标汽凝水控制阀06AV，让达标的II效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭达标汽凝水控制阀05AV、打开超标汽凝水控制阀06AV，阻止超标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱5、除氧器1送入锅炉，让其送去处理；
（3）安装在除糖分处理设备6上的糖分检测仪07AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开控制阀08AV、让达标的汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭08AV、阻止超标的汽凝水经汽凝水箱5、除氧器1送入锅炉，让其继续处理。
自动控制系统7根据达标汽凝水的流量信号12FT、除氧器出口流量信号11FT、除盐水箱出口流量信号13FT,智能地自动调节除盐水流量：除氧器1出口的水是送入锅炉的，其流量11FT是固定的，按照生产要求，11FT=12FT+13FT,达标汽凝水的流量信号12FT由于含糖分不一定达标，所以是波动的，本智能控制系统能根据这三个流量信号在优先使用达标汽凝水12FT的前提下，不足的水量由本智能控制系统控制除盐水流量13FT补充。
本智能控制系统可以通过通讯方式与全厂乃至集团的自动化信息化系统连接，实现糖厂全流程自动化信息化。
应用实施例：
在广西贵港某中型糖厂应用本申请的高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，该糖厂榨季为120天，其榨糖量为10000吨/日。Ⅰ效蒸发汽凝水约4164吨/天，Ⅱ效汽凝水约3640吨/天，经过统计得到：
1、节省外源水3640吨/天，工商业用水:4.10元/吨算，就节省
3640吨/天x4.1元/吨=14924元/天；
2、节省外源水净化处理费用：
3640吨/天x 0.5元/吨=1820元/天：
3、节省化学水处理费用5990元/天：
（1）总消耗电能成本402.45kW x 24小时x 0.5元/度=4829.4元/天
（2）人工费按80元一天每人，需要2人 2x80=160元/天
（3）消耗的化学药品约1000元/天
4、节省把常温20℃水加热到符合入炉标准的125℃所需要的费用72000元/天：
20℃水热值为84kj/kg ，125℃饱和水热值为525kj/kg ，198℃、0.294MPa 的加热蒸汽热值为2862kj/kg
把常温20℃水加热到125℃所需要的198℃、0.294MPa 蒸汽：D=80x103x2x（525-84）/98%x（2862-525）=30.8t/h
这30.8t/h的蒸汽，含有的热能为30.8x103x 2862=88149600kj/h
1吨国标标煤=7000kcal/kg=7000×4.1868J=29307.6kJ≈29307kJ
因此，30.8t/h的蒸汽折标煤=88149600/29307≈3008kg/h=3t/h
标煤价格按1000元/t算，则每天节省1000x3x24=72000元/天
5、节省把105℃Ⅱ效汽凝水降温到40℃常温所消耗的冷却水费用39450元/天：
Ⅱ效汽凝水3640t/天，105℃，热值为440kj/kg，需要用15℃热值为63kj/kg的水冷却到40℃（热值为168kj/kg）需要冷却水的流量为：
D=3640x1000x（440-168）/98%x（168-63）= 9621768.71 kg/天=9621.8 t/天
冷却水按：工商业用水:4.10元/立方米算
则需要 9621.8 t/天 x 4.1元/立方米≈39450元/天
6、节省Ⅱ效汽凝水从105℃到40℃被白白浪费的热能折33783元/天：
Ⅱ效汽凝水从105℃到40℃浪费掉的热能:
（440-168）x3640x1000=990080x1000kj/天
1吨国标标煤=7000kcal/kg=7000×4.1868kJ/kg=29307.6kJ/kg≈29307kJ/kg
因此，折算为标煤=990080x1000/29307≈33783kg/天=33.783t/天
标煤价格按1000元/t算，则每天需要1000x33.783=33783元/天
结论
综上所述，日榨10000吨的糖厂采用本系统能有效利用Ⅱ效汽凝水，每天可以节省：
14924元+1820元+5990元+72000元+39450元+33783元
=167967元≈16.8万元
糖厂榨季一般为120天，那么一个榨季就节省：
16.8万元x120天=2016万元
由此推算，日榨20000吨的大型糖厂如果能采用本系统有效利用Ⅱ效汽凝水，那么，一个榨季就能节省约4032万元。
Claims (5)
1.高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，其特征在于，该系统包括除氧器（1）、除盐水箱（2）、除盐水泵（3）、冷凝水泵（4）、汽凝水箱（5）、除糖分处理设备（6）和自动控制系统（7）；在I效蒸发汽凝水管、II效蒸发汽凝水管、除糖分处理设备（6）分别安装在线糖分检测仪01AT、04AT、07AT，在I效蒸发汽凝水管道安装控制阀02AV和03AV、在II效蒸发汽凝水管道安装控制阀05AV和06AV、在除糖分处理设备（6）出口管道安装控制阀08AV；汽凝水箱（5）通过2个冷凝水泵（4）与除氧器（1）连接；除盐水箱（2）通过2个除盐水泵（3）与除氧器（1）连接；在汽凝水箱（5）安装液位变送器10LT、在除盐水箱（2）安装液位变送器09LT、在除氧器（1）出口管道安装流量计11FT、在除盐水箱（2）出口管道安装流量计12FT、在汽凝水箱（5）出口管道安装流量计13FT；
II效蒸发汽凝水管道与煮糖、清汁一级、中和汁二级汽凝水管道为同一管道；
上述所有的在线糖分检测仪、液位变送器、流量计和控制阀通过控制电缆与自动控制系统（7）连接。
2.根据权利要求1所述高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，其特征在于，所述自动控制系统（7）为DCS系统或PLC控制系统，并预置有通讯功能。
3.根据权利要求1或2所述高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，其特征在于，该系统的控制方式为：
（1）安装在I效蒸发汽凝水管道上的在线糖分检测仪01AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开达标汽凝水控制阀02AV、关闭超标汽凝水控制阀03AV，让达标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉；当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭达标汽凝水控制阀02AV、打开超标汽凝水控制阀03AV，阻止超标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱5、除氧器1送入锅炉，让其送去处理；
（2）安装在II效蒸发汽凝水管道上的在线糖分检测仪04AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开达标汽凝水控制阀05AV、关闭超标汽凝水控制阀06AV，让达标的II效蒸发汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭达标汽凝水控制阀05AV、打开超标汽凝水控制阀06AV，阻止超标的I效蒸发汽凝水经汽凝水箱5、除氧器1送入锅炉，让其送去处理；
（3）安装在除糖分处理设备6上的糖分检测仪07AT测量到的糖分信号送到DCS或PLC控制器,当糖分低于25PPm时，符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，打开控制阀08AV、让达标的汽凝水经汽凝水箱、除氧器送入锅炉，当糖分高于25PPm时，不符合入炉标准，DCS或PLC控制器输出信号，马上关闭08AV、阻止超标的汽凝水经汽凝水箱5、除氧器1送入锅炉，让其继续处理。
4.根据权利要求1所述高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，其特征在于，所述自动控制系统（7）根据达标汽凝水的流量信号12FT、除氧器出口流量信号11FT和除盐水箱出口流量信号13FT智能地自动调节除盐水流量。
5.根据权利要求1所述高效利用糖厂汽凝水智能控制系统，其特征在于，本智能控制系统可以通过通讯方式与全厂乃至集团的自动化信息化系统连接，实现糖厂全流程自动化信息化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |