蒸汽加热换热器优化控制.pdf

第51卷 第 4期 石 油 化 工 自 动 化 VoL51。No．4 2015年 8月 AUTOMAT10N IN PETR0一CHEMICAL INDUSTRY August，2015 蒸汽加热换热器的优化控制 高丽梅 (中石化宁波工程有限公司上海分公司，上海 200030) 摘要 ：针对蒸汽加热的立式管壳式换热器，就调节阀位置在进口蒸汽还是出口凝液管线上展开讨论。蒸汽调节阀安装在蒸汽 人 口管道上，凝结水将夹带大量蒸汽排出，不能充分利用蒸汽潜热，且调节阀口径较大，成本高；调节阀安装在出E!l凝液管线上， 在换热器上增加液位控制，可充分地利用蒸汽潜热，节省能源，且出Vl凝液管道比蒸汽进Vl管道小，可以节省调节阀购买费用， 通过控制冷凝液的排放量和排放速度，达到最大化的换热效果；同时就改进后的控制方案从理论上分析了其可行性。 关键词 ：蒸汽 凝液 换热器 液位控制 中图分类号：TP273 文献标志码 ：B 文章编号：1007—7324(2015)04—0074—03 换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流 热量已经损失掉了；考虑到 目前单个疏水阀的疏水 体之间传递热量的设备，广泛应用于化工、能源、机 量有限且疏水阀并联放置时效果降低等原因，当蒸 械、交通、冶金、动力及航空航天等领域。在工业生产 汽用量过大时(热负荷大，一般超过 15t／h)，根据 中，其主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温 物料守恒定律可知，凝结水量相应也较大，将选不 度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指 到合适的疏水阀。所以当换热器蒸汽用量大时，传 标，以满足工艺条件的需要，是非常重要的换热设备。 统的做法是在换热器后增加蒸汽凝液罐(如凝液需 目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热 要回收利用需增加增压泵)，再通过控制蒸汽凝液 器。随着传热强化技术和换热器设计方法的飞速 罐液位的方法来达到充分利用蒸汽潜热的效果，如 发展，关于蒸汽换热的管壳式换热器在控制方面的 图2所示 。由于化工装置一般布置紧凑，增加一个 节能降耗也进行了多方面的应用研究，取得 了良好 容器会使空间就显得更加狭小，给操作造成不便， 的效果，有效解决了装置稳定运行的问题。笔者对 且需要增加凝液罐的一次投资费用，既不美观也不 蒸汽加热的立式管壳式换热器原有及改进后控制 经济。 方式的优缺点、原理进行了讨论分析，对其他 同类 型装置具有借鉴意义。 1 蒸汽加热换热器原有控制方式 立式管壳式换热器采用蒸汽作为加热介质，物 料进人列管式换热器管程获得热量被加热，蒸汽 自 壳程上管 口进入 ，下管 口冷凝为饱和凝液通过疏水 阀或泵抽出，主要利用蒸汽潜热对管程物料进行加 热。此类换热器主要应用于再沸器和蒸发器等。 采用蒸汽加热换热器的传统调节方式为将调 节阀安装在蒸汽人 口管道上，通过调节蒸汽入 口流 图1 增加疏水系统的连接方式 量控制被加热物料的温度或汽化率，被加热物料的 换热器换热性能的优劣将直接影响到装置运 出口温度(或其他控制变量)与蒸汽流量形成串级 行的稳定性、可靠性和生产过程的经济性。换热器 控制。此种控制方式比较直接，换热器不需要很大 在刚投人使用时无结垢、传热系数大、换热效果好， 的余量，调节阀口径较大，成本较高；但调节阀安装 需要的蒸汽较少流量就能达到 良好的换热效果。 在入 口管道需将蒸汽节流，必然降低了蒸汽的能 量，造成一部分热量浪费，对