CN117002062A - 一种利用余热的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用余热的控制系统及方法，涉及余热利用技术领域。一种利用余热的控制系统，其包括PLC自控系统、控制调节阀、硫化机、疏水器、带压凝水罐、芳烃油罐换热盘管和密封油罐换热盘管，控制调节阀包括蒸汽调节阀、蒸汽切断阀、凝水罐调节阀、疏水调节阀、疏水切断阀和硫化机切断阀。本发明将板式硫化机疏水方式改为液位控制，提高了硫化机疏水系统的可控性，在硫化机蒸汽加热时，凝水液位到达一定的液位时将产生的凝水通过凝水总管排放至凝水加热系统。凝水总管的末端设置带压凝水罐，带压凝水罐闪蒸出的蒸汽用于加热恒温油品罐中的油品，提高了余热利用效率。

Description

一种利用余热的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及余热利用技术领域，特别是涉及一种利用余热的控制系统及方法。
背景技术
轮胎厂的高温高压蒸汽主要用于硫化轻卡、轿车子午线轮胎。胶囊内压蒸汽压力为1.8-2.0MPa，内温为190~200℃。模具蒸汽外压力为1.1-1.3MPa，外温为170-180℃±2℃。在硫化生产过程中，硫化机冷凝水通过高温冷凝水管直接排入地下总水管后，一部分回到开放式冷凝水回收池二次利用，另一部分直接排空，因此轮胎硫化机余热利用率低，造成了资源的浪费。
轮胎厂芳烃油罐、密封油罐需要恒温至100℃使用，一般采用蒸汽加热。本发明利用轮胎硫化机余热加热芳烃油、密封油，提高了余热利用效率。
发明内容
本发明针对现有轮胎硫化机余热利用率低的技术问题，提供一种利用余热的控制系统及方法，包括PLC自控系统、控制调节阀、硫化机、疏水器、带压凝水罐、芳烃油罐换热盘管和密封油罐换热盘管，控制调节阀包括蒸汽调节阀、蒸汽切断阀、凝水罐调节阀、疏水调节阀、疏水切断阀和硫化机切断阀；PLC自控系统通过控制蒸汽调节阀和疏水调节阀的开合程度，进而控制疏水器中的液面高度，使得疏水器内的控制液面高度与硫化机内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，提高了硫化机疏水系统的可控性；PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀的开合程度，进而控制带压凝水罐中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管中分别给芳烃油罐、密封油罐加热，提高了余热利用效率。
为此，本发明的技术方案是，一种利用余热的控制系统，其包括PLC自控系统、控制调节阀、硫化机、疏水器、带压凝水罐、芳烃油罐换热盘管和密封油罐换热盘管，控制调节阀包括蒸汽调节阀、蒸汽切断阀、凝水罐调节阀、疏水调节阀、疏水切断阀和硫化机切断阀；PLC自控系统通过控制蒸汽调节阀和疏水调节阀的开合程度，进而控制疏水器中的液面高度，使得疏水器内的控制液面高度与硫化机内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀的开合程度，进而控制带压凝水罐中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管中分别给芳烃油罐、密封油罐加热。
优选地，硫化机的蒸汽输入端依次通过蒸汽调节阀、蒸汽切断阀连通外来蒸汽管道，硫化机的蒸汽凝水输出端通过硫化机切断阀连接疏水器的进水口。
优选地，疏水器的出水口分别连接疏水调节阀和疏水切断阀，疏水器的排气口通过蒸汽切断阀连接硫化机。
优选地，疏水切断阀连接低品质凝水系统。
优选地，疏水器通过疏水调节阀连接带压凝水罐，带压凝水罐通过凝水罐调节阀分别连接芳烃油罐换热盘管和密封油罐换热盘管。
优选地，疏水器的安装高度低于硫化机的安装高度。
优选地，疏水器内的控制液面高度设定为疏水器高度的三分之一。
一种利用余热的控制方法，采用上述的利用余热的控制系统，包括以下步骤：
S1、PLC自控系统控制蒸汽调节阀、蒸汽切断阀开启，外来蒸汽通过蒸汽调节阀、蒸汽切断阀给硫化机加热；
S2、PLC自控系统控制硫化机切断阀开启，硫化机内的蒸汽凝水通过硫化机切断阀排出至疏水器，蒸汽凝水在疏水器中汇集；
S3、PLC自控系统通过控制疏水调节阀和蒸汽调节阀的开合程度，进而控制蒸汽凝水在疏水器中液面高度，将疏水器的液面高度控制为疏水器高度的三分之一，此时疏水器内的控制液面高度与硫化机内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，保证硫化机内无积液；
S4、PLC自控系统控制疏水切断阀开启，冷的凝水去低品质凝水系统；
S5、疏水器中蒸汽凝水通过疏水调节阀传输到带压凝水罐中，PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀的开合程度，进而控制带压凝水罐中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管中，分别给芳烃油罐、密封油罐加热。
本发明的有益效果是，外来蒸汽通过蒸汽调节阀、蒸汽切断阀给硫化机加热，硫化机内的蒸汽凝水通过硫化机切断阀排出至疏水器，蒸汽凝水在疏水器中汇集，PLC自控系统通过控制疏水调节阀和蒸汽调节阀的开合程度，进而控制蒸汽凝水在疏水器中液面高度，将疏水器的液面高度控制为疏水器高度的三分之一，此时疏水器内的控制液面高度与硫化机内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，以保证硫化机内中凝水的尽快排出，无积液，提高了硫化机疏水系统的可控性。
疏水器的排气口通过蒸汽切断阀回流至硫化机，通过疏水器的排气口可以回收部分二次蒸汽。
疏水器通过疏水调节阀连接带压凝水罐，蒸汽凝水通过管道汇集到带压凝水罐中，PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀的开合程度控制带压凝水罐中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管中，分别给芳烃油罐、密封油罐加热，提高了余热利用效率。
在实际生产中，芳烃油罐、密封油罐一般距离硫化机较远，用二次蒸汽为介质输送热量可以节省介质输送动力。
本发明单台硫化机节省蒸汽量为166.7kg/h，可节省488497.68元/年。
附图说明
图1是本发明一种利用余热的控制系统的整体结构示意图；
图2是一种利用余热的控制方法的流程图。
图中符号说明：
1.硫化机；2.疏水器；3.带压凝水罐；4.芳烃油罐换热盘管；5.密封油罐换热盘管；6.蒸汽调节阀；7.蒸汽切断阀；8.凝水罐调节阀；9.疏水调节阀；10.疏水切断阀；11.硫化机切断阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种利用余热的控制系统，其包括PLC自控系统、控制调节阀、硫化机1、疏水器2、带压凝水罐3、芳烃油罐换热盘管4和密封油罐换热盘管5，控制调节阀包括蒸汽调节阀6、蒸汽切断阀7、凝水罐调节阀8、疏水调节阀9、疏水切断阀10和硫化机切断阀11。
PLC自控系统通过控制蒸汽调节阀6和疏水调节阀9的开合程度，进而控制疏水器2中的液面高度，使得疏水器2内的控制液面高度与硫化机1内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，以保证硫化机1内无积液，提高了硫化机疏水系统的可控性。PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀8的开合程度，进而控制带压凝水罐3中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管4、密封油罐换热盘管5中，分别给芳烃油罐、密封油罐加热，提高了余热利用效率。
硫化机1的蒸汽输入端依次通过蒸汽调节阀6、蒸汽切断阀7连通外来蒸汽管道，外来蒸汽温度为150-200℃，压力为0.9-1MPa，外来蒸汽用于硫化机1的加热。
硫化机1的蒸汽凝水输出端通过硫化机切断阀11连接疏水器2的进水口，硫化机切断阀11用于硫化机1内蒸汽凝水的排除控制，疏水器2的出水口分别连接疏水调节阀9和疏水切断阀10，疏水器2的排气口通过蒸汽切断阀7连接硫化机1，通过疏水器2的排气口可以回收部分二次蒸汽。
疏水切断阀10连接现有的低品质凝水系统，如0Bar罐。0Bar是轮胎定型硫化中重要的一步工序，一个30m³的0Bar罐供应着90台硫化机的使用。通过疏水调节阀9和疏水切断阀10将硫化机1的凝水加热系统与其它低品质蒸汽凝水系统独立，可用凝水温度、压力较高，提高了二次蒸汽的品质。
疏水器2通过疏水调节阀9连接带压凝水罐3，带压凝水罐3通过凝水罐调节阀8分别连接芳烃油罐换热盘管4和密封油罐换热盘管5，芳烃油罐换热盘管4用于加热芳烃油罐，密封油罐换热盘管5用于加热密封油罐。轮胎厂芳烃油罐、密封油罐需要恒温至100℃使用，本发明通过芳烃油罐换热盘管4和密封油罐换热盘管5实现轮胎厂芳烃油罐、密封油罐的加热。
进一步的，疏水器2的安装高度低于硫化机1的安装高度，疏水器2内的控制液面高度设定为疏水器高度的三分之一，使得疏水器2内的控制液面高度与硫化机1内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，以保证硫化机1内无积液。
进一步的，硫化机1连接外来蒸汽的管道为蒸汽输入管，蒸汽输入管的管径为DN25,硫化机1蒸汽凝水排除的管道为蒸汽输出管，蒸汽输出管的管径为DN15,疏水器2连接蒸汽输入管的管道为排气管，排气管管径为DN6，疏水器2连接疏水调节阀9的管道为凝水输出管，凝水输出管的管径为DN15，疏水调节阀9连接带压凝水罐3的管道为凝水总管，凝水总管的管径为DN100，凝水罐调节阀8连接芳烃油罐换热盘管4、密封油罐换热盘管5的管道为蒸汽加热管，蒸汽加热管的管径为DN40。
该利用余热的控制系统的工作原理是，外来蒸汽通过蒸汽调节阀6、蒸汽切断阀7给硫化机1加热，硫化机1内的蒸汽凝水通过硫化机切断阀11排出至疏水器2，蒸汽凝水在疏水器2中汇集，PLC自控系统通过控制疏水调节阀9和蒸汽调节阀6的开合程度，进而控制蒸汽凝水在疏水器2中液面高度，将疏水器2的液面高度控制为疏水器高度的三分之一，此时疏水器2内的控制液面高度与硫化机1内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，以保证硫化机1内中凝水的尽快排出，无积液；疏水器2的排气口通过蒸汽切断阀7回流至硫化机1，通过疏水器2的排气口可以回收部分二次蒸汽。疏水器2通过疏水调节阀9连接带压凝水罐3，蒸汽凝水通过管道汇集到带压凝水罐3中，PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀8的开合程度控制带压凝水罐3中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管4、密封油罐换热盘管5中，分别给芳烃油罐、密封油罐加热。在实际生产中，芳烃油罐、密封油罐一般距离硫化机较远，用二次蒸汽为介质输送热量可以节省介质输送动力。
如图2所示，本发明提供一种利用余热的控制方法，包括以下步骤：
S1、PLC自控系统控制蒸汽调节阀6、蒸汽切断阀7开启，外来蒸汽通过蒸汽调节阀6、蒸汽切断阀7给硫化机1加热；
S2、PLC自控系统控制硫化机切断阀11开启，硫化机1内的蒸汽凝水通过硫化机切断阀11排出至疏水器2，蒸汽凝水在疏水器2中汇集；
S3、PLC自控系统通过控制疏水调节阀9和蒸汽调节阀6的开合程度，进而控制蒸汽凝水在疏水器2中液面高度，将疏水器2的液面高度控制为疏水器高度的三分之一，此时疏水器2内的控制液面高度与硫化机1内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，以保证硫化机1内中凝水的尽快排出，无积液；
S4、PLC自控系统控制疏水切断阀10开启，冷的凝水去低品质凝水系统，如0Bar罐；
S5、疏水器2中蒸汽凝水通过疏水调节阀9传输到带压凝水罐3中，PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀8的开合程度，进而控制带压凝水罐3中的压力产生二次蒸汽，二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管4、密封油罐换热盘管5中，分别给芳烃油罐、密封油罐加热。
本发明将板式硫化机疏水方式改为液位控制，提高了硫化机疏水系统的可控性，在硫化机蒸汽加热时，凝水液位到达一定的液位时（达到控制液面高度）将产生的凝水通过凝水总管排放至凝水加热系统（芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管5）。凝水总管的末端设置带压凝水罐，带压凝水罐闪蒸出的蒸汽用于加热恒温油品罐（芳烃油罐、密封油罐）中的油品。因为凝水本身压力较高，所以不用另加输送设备即可将热量较高的凝水输送至恒温油品罐处。
本发明提供的一种利用余热的控制系统及方法在实际应用中，取得了较高的经济价值。具体经济效益计算如下：
按车间单台硫化机设备的生产为间歇生产，年工作时间为330天，生蒸汽价格370元/t，电价0.75元/度。按蒸汽温度185℃，压力0.85MPa计算。
（1）芳烃油罐、密封油罐两台，需要恒温至100℃，所用蒸汽为166.67kg/h，按蒸汽冷凝至100℃水，所需功率为110kW。
（2）硫化机凝水温度145℃，出口压力0.85MPa。
（3）凝水输送管道长约400m，计算管径按DN100，保温厚度50mm（岩棉），按最大允许热损失203W/m2计算，管道热损失为53.2kW，压力损失忽略，末端凝水温度135℃。若设带压凝水罐压力为63kPaG，则蒸汽温度为114℃，蒸汽冷凝至100℃水，所提供功率为110kW。设带压凝水罐压力为50kPaG，则蒸汽温度为111.6℃，蒸汽冷凝至100℃水，所提供功率为122.7kW。此时闪蒸出蒸汽量为194kg/h。此时，芳烃油罐、密封油罐传热温差为11.6℃，传热温差较高，满足换热要求。
根据上述参数，本发明单台硫化机节省蒸汽量为166.7kg/h，可以节省488497.68元/年。
惟以上所述，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (8)

1.一种利用余热的控制系统，其特征在于，包括PLC自控系统、控制调节阀、硫化机、疏水器、带压凝水罐、芳烃油罐换热盘管和密封油罐换热盘管，所述控制调节阀包括蒸汽调节阀、蒸汽切断阀、凝水罐调节阀、疏水调节阀、疏水切断阀和硫化机切断阀；所述PLC自控系统通过控制蒸汽调节阀和疏水调节阀的开合程度，进而控制疏水器中的液面高度，使得疏水器内的控制液面高度与硫化机内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，所述PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀的开合程度，进而控制带压凝水罐中的压力产生二次蒸汽，所述二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管中分别给芳烃油罐、密封油罐加热。
2.根据权利要求1所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，所述硫化机的蒸汽输入端依次通过蒸汽调节阀、蒸汽切断阀连通外来蒸汽管道，所述硫化机的蒸汽凝水输出端通过硫化机切断阀连接疏水器的进水口。
3.根据权利要求2所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，所述疏水器的出水口分别连接疏水调节阀和疏水切断阀，所述疏水器的排气口通过蒸汽切断阀连接硫化机。
4.根据权利要求3所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，所述疏水切断阀连接低品质凝水系统。
5.根据权利要求4所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，所述疏水器通过疏水调节阀连接带压凝水罐，所述带压凝水罐通过凝水罐调节阀分别连接芳烃油罐换热盘管和密封油罐换热盘管。
6.根据权利要求1所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，所述疏水器的安装高度低于硫化机的安装高度。
7.根据权利要求6所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，所述疏水器内的控制液面高度设定为疏水器高度的三分之一。
8.一种利用余热的控制方法，采用根据权利要求1-7任意所述的一种利用余热的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述PLC自控系统控制蒸汽调节阀、蒸汽切断阀开启，外来蒸汽通过蒸汽调节阀、蒸汽切断阀给硫化机加热；
S2、所述PLC自控系统控制硫化机切断阀开启，所述硫化机内的蒸汽凝水通过硫化机切断阀排出至疏水器，蒸汽凝水在疏水器中汇集；
S3、所述PLC自控系统通过控制疏水调节阀和蒸汽调节阀的开合程度，进而控制蒸汽凝水在疏水器中液面高度，将疏水器的液面高度控制为疏水器高度的三分之一，此时疏水器内的控制液面高度与硫化机内用于通蒸汽的内腔底部高度持平，保证硫化机内无积液；
S4、所述PLC自控系统控制疏水切断阀开启，冷的凝水去低品质凝水系统；
S5、所述疏水器中蒸汽凝水通过疏水调节阀传输到带压凝水罐中，所述PLC自控系统通过控制凝水罐调节阀的开合程度，进而控制带压凝水罐中的压力产生二次蒸汽，所述二次蒸汽输送到芳烃油罐换热盘管、密封油罐换热盘管中，分别给芳烃油罐、密封油罐加热。
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