CN202139501U

CN202139501U - 一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置

Info

Publication number: CN202139501U
Application number: CN201120215754U
Authority: CN
Inventors: 梁斌; 康仙陵; 段启坤; 单晓飞; 牛帅; 于建仁
Original assignee: CHINA LIGHT INDUSTRY WUHAN DESIGN ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: CHINA LIGHT INDUSTRY WUHAN DESIGN ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-06-23

Abstract

本实用新型公开了一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置，冷却水槽上设有脱盐水入口、排污口、溢流口、水封管和液位计接口，水封管插入冷却水槽的液面下，液位计接口与液位变送器相连；冷却水槽底部的脱盐水出口接循环冷却水管，变频水泵的出口通过循环冷却水管连接到换热器的冷却水进口，换热器的冷却水出口通过循环冷却水管连接到溜槽水套下端的溜槽水套进水口，溜槽水套上端的溜槽水套出水口通过循环冷却水管连接至冷却水槽的水封管，脱盐水入口设置于冷却水槽的顶部，脱盐水管通过脱盐水入口将脱盐水引入冷却水槽，脱盐水管上设置有调节阀；本实用新型结构简单，运行能耗低，水排放量少，操作自动化；能及时报警溜槽水套的裂缝，防止事故发生。

Description

一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置

技术领域

本实用新型涉及废液燃烧法回收碱的相关设备技术领域，具体涉及一种用于碱回收特种锅炉(以下简称为碱回收炉)溜槽的循环冷却装置，该装置适用于用脱盐水循环冷却碱回收炉的溜槽。

背景技术

碱回收炉溜槽的冷却是保证碱炉正常燃烧的重要环节。碱回收炉内燃烧产生并经溜槽流出的熔融物温度高达900℃左右，且含有腐蚀性很强的硫化物。为防止溜槽金属过热，确保溜槽较好地抵抗高温腐蚀和机械冲刷，冷却装置必不可少。

到目前为止，国内外取得的相关研究成果主要有以下几种。

1、清水冷却法

国内外最早成功用于碱回收炉溜槽的是清水冷却装置，现在仍在有些碱回收炉上使用。其基本原理是，在碱回收炉的操作层面以上设置一个高位清水槽，水槽的清水自流至水冷夹套式溜槽(约4米高)对溜槽进行冷却，经过溜槽水套后的热清水流至操作层面(约10米高)观察水槽(观察水槽用于查看冷却水的流动状况及洗废液喷射投放枪)，再溢流到厂房地沟排放掉。其主要缺点有：

①长期使用清水冷却易造成溜槽水套结垢，换热效果下降；

②溜槽水套中的冷却水为正压，一旦溜槽有泄漏，常温的清水与溜槽上约900℃左右高温的熔融物相遇，会发生爆炸；

③冷却后产生的温水排向地沟，造成水资源浪费，每台溜槽冷却的清水用量：～6.5m³/h。

2、常规循环冷却水法

由于清水冷却法存在较大的缺陷，70年代开始大型燃烧炉使用循环冷却水装置。其基本原理是采用脱盐水冷却溜槽；利用换热器降低冷却回水水温，进行循环利用；利用水喷射泵(也称水喷射器)产生真空抽吸，形成微负压，避免冷却水流入燃烧炉，降低了爆炸发生几率。

其中水喷射泵的技术参数为：提升液体高度：8m，提升液体流量：10m³/h，动力液体压力：0.5MPa(G)，排出液体压力：0.02MPa(G)，材质AISI316。使用过程每台消耗动力：～0.55kW/h。

该方法的主要缺点有：

①设备组成较复杂，前期投资较大，设备安装较复杂；

②运行能耗较大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置，该装置能够防止溜槽水套结垢，还能够形成溜槽水套微负压，防止冷却水外漏造成的水与高温熔融物的接触爆炸；本实用新型装置整体结构简单，运行能耗低，水排放量少，操作自动化；能够及时报警溜槽水套的裂缝，防止事故发生。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置，它包括冷却水槽、变频水泵、换热器和PLC控制装置。

冷却水槽上设有脱盐水入口、脱盐水出口、排污口、溢流口、水封管和液位计接口，水封管插入冷却水槽的液面以下，液位计接口与液位变送器相连。

冷却水槽设于一楼地面(±0.000米)位置，冷却水槽底部的脱盐水出水口接循环冷却水管，以连通冷却水槽和变频水泵，变频水泵的出口通过循环冷却水管连接到换热器的冷却水进口，换热器的冷却水出口通过循环冷却水管连接到溜槽水套下端的溜槽水套进水口(距地面约4.00m高)，溜槽水套上端的溜槽水套出水口通过循环冷却水管连接至冷却水槽的水封管，其中，连通水封管的循环冷却水管中含有一段从水封管的入口到溜槽水套的溜槽水套出水口高度的垂直管道，以利于形成真空水腿，将冷却水吸入冷却水槽，即完成循环冷却水的循环管路。

脱盐水入口设置于冷却水槽的顶部，脱盐水管通过脱盐水入口将脱盐水引入冷却水槽，脱盐水管上设置有调节阀，随时可补充脱盐水以保证冷却水槽的液位。

在与溜槽水套出水口相连的循环冷却水管上设有排气装置，用于开机时将循环冷却水管内的气体排出，使循环冷却水管中充满水，以保证满足虹吸原理充满水的条件。

换热器的顶部和底部分别与冷水管和热水管连通，用于热交换的冷水来至厂区冷却塔，通过冷水管引入换热器，换热后的热水通过热水管输送至厂区冷却塔，热水管上设置有调节阀，换热器的冷却水进口和冷却水出口处的循环冷却水管上分别设置有一个温度传感器。

PLC为仪表控制装置，具体为由仪表柜及计算机等组成。

PLC控制装置由液位显示及控制单元、电导率显示及报警单元、压力显示及控制单元、温度显示及控制单元和温度显示单元组成。

液位变送器与脱盐水管上的调节阀分别通过电缆连接至液位显示及控制单元。

在与溜槽水套出水口相连的循环冷却水管上、排气装置的旁边设置有电导率传感器，电导率传感器通过电缆连接至电导率显示及报警单元，用来进行溜槽水套的异常情况报警。

在与溜槽水套进水口相连的循环冷却水管上设置有压力变送器，压力变送器和变频水泵的变频器分别通过电缆连接至压力显示及控制单元。

冷却水出口处的温度传感器和热水管上的调节阀分别通过电缆连接至温度显示及控制单元。

冷却水进口处的温度传感器通过电缆连接至温度显示单元。

上述碱回收炉溜槽的循环冷却装置的作用如下：

①成循环冷却水回路。从碱回收炉的溜槽水套出水口出来的水温已升至约60℃(严格说，工艺操作上要求水温保持60℃以下，为计算方便，按60℃计)，为进行冷却水的循环利用，将这部分回水送至换热器进行降温，使水温降至30℃，再用于溜槽降温，即可形成循环冷却。本装置的冷却过程与清水冷却法相比，在单台溜槽冷却时年节约清水：6.5m³/h*24*330天＝51480m³/年。每台碱回收炉通常配有1～5台溜槽，即每台碱回收炉就这一项可节约清水：5.15～25.75万立方米/年。

②溜槽负压的形成。当溜槽水套出水口至冷却水槽的垂直管道中充满水时，由于水位高差的存在，会产生虹吸现象，形成微负压。调节变频水泵的电流，使其扬程只能将冷却水送到进入溜槽水套进水口前，即此处水压(表压)为-0.02MPa。在虹吸的作用下，使溜槽水套内冷却水形成微真空，产生微负压。与常规循环冷却法相比，单台溜槽冷却过程中节约能耗：0.55kW*24*330天＝4356kW/年。按每台碱回收炉配有1～5台溜槽计，每台碱回收炉运行可因此节约用电：4356～21780kW/年。

③溜槽水套出水口处的循环冷却水管上设置的电导率传感器可对溜槽水套的异常情况报警。当溜槽水套有裂纹时，产生渗漏，溜槽上少量的燃烧产物就会因溜槽水套内的微负压进入溜槽水套内，使冷却水的电导率发生变化，从而能及时预警溜槽泄露事件，提高安全性。

本实用新型装置的工作过程描述如下：

开机时，首先通过脱盐水管从冷却水槽的脱盐水入口输入脱盐水作为循环冷却水，通过PLC控制装置的液位显示及控制单元，电缆与液位变送器、脱盐水管上的调节阀的执行机构相，显示并控制冷却水槽达到正常液位。启动变频水泵，从冷却水槽的脱盐水出口将脱盐水通过循环冷却水管依次经变频水泵、换热器、溜槽水套输送到冷却水槽的水封管。开启排气装置的截止阀，排气时让气体从排气管中排出，直到循环冷却水溢出为止，从而排空循环冷却水管中的气体，然后关闭截止阀，以保证管道中充满水，以产生虹吸现象，使溜槽水套形成微负压。

虹吸原理的条件：

1、管内先装满液体；

2、管的最高点距上容器的水面高度不得高于大气压支持的水柱高度；

3、出水口必须比上容器的水面低，这样使得出水口液片受到向下的压强(大气压加水的压强)大于向上的大气压，保证水的流出。

正常运行期间，通过压力变送器检测溜槽水套进水口处的循环冷却水压力，信号反馈给压力显示及控制单元，经运算后，输出控制信号至水泵变频器，通过调节变频水泵的变频电机的转速，控制变频水泵出口扬程以保证溜槽水套进水口的循环冷却水压力为负压，其压力应为(表压)：-0.04MPa+0.02MPa＝-0.02MPa(60℃饱和水蒸汽压：0.02Mpa，水柱高～4m)

当溜槽水套出现裂缝时，PLC控制装置的电导率显示及报警单元通过电导率传感器反馈的检测信号显示管路中的循环冷却水电导率值的变化，并由程序判定电导率值高报警，以确认循环冷却水是否被污染，从而确定溜槽水套的裂纹的严重情况并报警。此时溜槽水套中向上和向下的大气压相抵消，溜槽水套进水口前的压力(绝压)：-0.04MPa+0.02MPa＝-0.02MPa(60℃饱和水蒸汽压：0.02MPa)。

本实用新型的优点和有益效果在于：

1)能有效防止碱回收炉溜槽金属过热，较好地抵抗高温腐蚀和机械冲刷。

2)采用处理后的脱盐水循环使用，有效防止溜槽水套生垢，提高换热效果。同时节约水资源。与清水冷却法相比，每台燃烧废液干固形物量为150～2000吨/天的碱回收炉就这一项可节约清水：5.15～25.75万立方米/年。

3)利用真空水腿形成溜槽水套微负压，防止冷却水外漏造成的水与熔融物接触爆炸，同时避免了水喷射泵抽吸形成负压产生的高能耗；与常规循环冷却法相比，每台燃烧废液干固形物量为150～2000吨/天的碱回收炉运行可因此节约用电：4356～21780kW/年。

4)自动化程度高，能及时预警溜槽水套泄露事件，温度控制均匀稳定，运行稳定，安全性高。

总之，本实用新型装置解决了碱回收炉溜槽的冷却问题，改善了以往用清水冷却碱回收炉溜槽带来的结垢；消除了正压运行带来的接触爆炸危险，降低了利用泵抽产生溜槽水套负压带来的高能耗；循环用水节约了水资源，在造纸废液回收领域具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置的结构示意图。

图2为本实用新型装置中的冷却水槽的结构示意图。

附图标记说明如下：1-冷却水槽，1-1-脱盐水入口，1-2-脱盐水出口，1-3-排污口，1-4-溢流口，1-5-水封管，1-6-液位计接口；2-变频水泵，2-1变频电机，2-2-变频器；3-换热器，3-1-冷却水进口，3-2-冷却水出口，3-3-冷水进口，3-4-热水出口；4-溜槽水套，4-1-溜槽水套进水口，4-2-溜槽水套出水口；5-脱盐水管；6-循环冷却水管；7-冷水管；8-热水管；9-排污管；10-溢流管；11-排污阀；12-排气装置(排气装置包括：12-1-截止阀、12-2-排气管)，12-1-截止阀，12-2-排气管；13-调节阀；14-1-液位变送器，14-2-电导率传感器，14-3-压力变送器，14-4-温度传感器；15-PLC控制装置，15-1-液位显示及控制单元，15-2-电导率显示及报警单元，15-3-压力显示及控制单元，15-4-温度显示及控制单元，15-5-温度显示单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置，它包括冷却水槽1、变频水泵2、换热器3和PLC控制装置15。

冷却水槽1上设有脱盐水入口1-1、脱盐水出口1-2、排污口1-3、溢流口1-4、水封管1-5和液位计接口1-6，水封管1-5插入冷却水槽1的液面以下，液位计接口1-6与液位变送器14-1相连，排污口1-3处接排污管9用于定期更换冷却水槽1中的脱盐水，排污管9上设置有排污阀11，溢流口1-4处接溢流管10用于排出冷却水槽1中过多的循环冷却水。

冷却水槽1设于一楼地面(±0.000米)位置，冷却水槽1底部的脱盐水出水口1-2接循环冷却水管6，以连通冷却水槽1和变频水泵2，变频水泵2的出口通过循环冷却水管6连接到换热器3的冷却水进口3-1，换热器3的冷却水出口3-2通过循环冷却水管6连接到溜槽水套4下端的溜槽水套进水口4-1(距地面约4.00m高)，溜槽水套4上端的溜槽水套出水口4-2通过循环冷却水管6连接至冷却水槽1的水封管1-5，其中，连通水封管1-5的循环冷却水管6中含有一段从水封管1-5的入口到溜槽水套出水口4-2高度的垂直管道，以利于形成真空水腿，将循环冷却水吸入冷却水槽1，即完成循环冷却水的循环管路。

脱盐水入口1-1设置于冷却水槽1的顶部，脱盐水管5通过脱盐水入口1-1将脱盐水引入冷却水槽1，脱盐水管5上设置有调节阀13，随时可补充脱盐水以保证冷却水槽1的液位。

在与溜槽水套出水口4-2相接的循环冷却水管6上设有排气装置12，用于开机时将循环冷却水管6内的气体排出，使循环冷却水管6中充满水，以保证满足虹吸原理充满水的条件。

换热器3的顶部和底部分别与冷水管7和热水管8连通，用于热交换的冷水来至厂区冷却塔，通过冷水管7引入换热器3，换热后的热水通过热水管8输送至厂区冷却塔，热水管8上设置有调节阀13，换热器3的冷却水进口3-1和冷却水出口3-2处的循环冷却水管6上分别设置有一个温度传感器14-4。

PLC为仪表控制装置，具体为由仪表柜及计算机等组成。

PLC控制装置15由液位显示及控制单元15-1、电导率显示及报警单元15-2、压力显示及控制单元15-3、温度显示及控制单元15-4和温度显示单元15-5组成。

对PLC控制装置15的详细说明如下：

PLC控制装置15通过可编程逻辑控制器和上位机对液位、温度、压力、电导率以及电机转速进行监测或调控，如图1中虚线所示。具体为：

液位显示及控制单元15-1，通过液位变送器14-1检测冷却水槽1的液位，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至脱盐水管5上调节阀13的执行机构，通过调节脱盐水管5的阀门的开度，控制流经脱盐水管5的脱盐水量以保证冷却水槽1的液位在正常高度。冷却水槽1的液位高度值在上位机上显示。

电导率显示及报警单元15-2，通过电导率传感器14-2检测溜槽水套出水口4-2处的循环冷却水的电导率值，信号由电缆反馈给PLC，PLC程序设置电导率值高报警。通过电导率值判定冷却水是否被污染，从而确定溜槽水套的裂纹情况。溜槽水套出水口4-2处循环冷却水的电导率值在上位机上显示。

压力显示及控制单元15-3，通过压力变送器14-3检测溜槽水套进水口4-1处的循环冷却水的压力，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至变频水泵2的变频器2-2，通过调节变频电机2-1的转速，控制水泵出口扬程以保证溜槽水套进水口4-1处循环冷却水压力为微负压。溜槽水套进水口4-1处的循环冷却水压力数值在上位机显示。

温度显示及控制单元15-4，通过换热器3的冷却水出口3-2处的温度传感器14-4检测换热后的循环冷却水水温，信号由电缆反馈给PLC，经PLC运算后输出控制信号至热水管8上的调节阀13的执行机构，通过调节换热器3的热水管8阀门的开度，控制流经换热器3的冷水量以保证换热后的循环冷却水水温不高于30℃。换热后循环冷却水的水温数值在上位机显示。

温度显示单元15-5，通过换热器3的冷却水进口3-1处的温度传感器14-4检测换热前循环冷却水水温，信号由电缆送至PLC，温度数值在上位机显示。

Claims

1.一种碱回收炉溜槽的循环冷却装置，其特征在于：它包括冷却水槽、变频水泵、换热器和PLC控制装置；

所述冷却水槽上设有脱盐水入口、脱盐水出口、排污口、溢流口、水封管和液位计接口，水封管插入冷却水槽的液面以下，液位计接口与液位变送器相连；

所述冷却水槽设于一楼地面位置，冷却水槽底部的脱盐水出水口接循环冷却水管，以连通冷却水槽和变频水泵，变频水泵的出口通过循环冷却水管连接到换热器的冷却水进口，换热器的冷却水出口通过循环冷却水管连接到溜槽水套下端的溜槽水套进水口，溜槽水套上端的溜槽水套出水口通过循环冷却水管连接至冷却水槽的水封管，其中，连通水封管的循环冷却水管中含有一段从水封管的入口到溜槽水套出水口高度的垂直管道；

所述脱盐水入口设置于冷却水槽的顶部，脱盐水管通过脱盐水入口将脱盐水引入冷却水槽，脱盐水管上设置有调节阀；

在与所述溜槽水套出水口相连的循环冷却水管上设有排气装置。

2.如权利要求1所述的碱回收炉溜槽的循环冷却装置，其特征在于：所述换热器的顶部和底部分别与冷水管和热水管连通，用于热交换的冷水来至厂区冷却塔，通过冷水管引入换热器，换热后的热水通过热水管输送至厂区冷却塔，热水管上设置有调节阀，换热器的冷却水进口和冷却水出口处的循环冷却水管上分别设置有一个温度传感器。

3.如权利要求1或2所述的碱回收炉溜槽的循环冷却装置，其特征在于：所述PLC控制装置由液位显示及控制单元、电导率显示及报警单元、压力显示及控制单元、温度显示及控制单元和温度显示单元组成。

4.如权利要求3所述的碱回收炉溜槽的循环冷却装置，其特征在于：所述液位变送器与脱盐水管上的调节阀分别通过电缆连接至液位显示及控制单元；

在与所述溜槽水套出水口相接的循环冷却水管上、排气装置的旁边设置有电导率传感器，电导率传感器通过电缆连接至电导率显示及报警单元；

在与所述溜槽水套进水口相接的循环冷却水管上设置有压力变送器，压力变送器和变频水泵的变频器分别通过电缆连接至压力显示及控制单元；

所述冷却水出口处的温度传感器和热水管上的调节阀分别通过电缆连接至温度显示及控制单元；

所述冷却水进口处的温度传感器通过电缆连接至温度显示单元。