Способ определения оптимального времени остановки выпарной установки на чистку Советский патент 1986 года по МПК B01D1/30 G05D27/00 

Изобретение относится к способам автоматического определения оптимального времени остановки выпарных установок на чистку, в частности в содовом производстве при упаривании растворов хлористого кальция и хлористого аммония, и может быть использовано также в других отраслях химической и пищевой промышленности.

В процессе работы выпарной установки на поверхности теплообмена образуется слой нерастворимых отложений, существенно сни- жающий коэффициент теплопередачи и, следовательно, эффективность работы установки. При достижении определенной толщины отложений дальнейшая эксплуатация выпарной установки становиться нецелесообразной без очистки поверхности, теплообмена.

Цель изобретения - снижение энергозатрат за счет оптимального использования тепловой энергии пара во всем- диапазоне работы установки.

На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг. 2 - кривые изменения производительности за цикл.

Количество тепла, переданное через поверхность теплообмена, пропорционально расходу греющего пара и определяется уравнением

Q к F т , где Q - коэффициент переданного тепла; к - коэффициент теплопередачи;

F - площадь поверхности теплообмена; Atcp - средняя разность температур теплоносителей;т - время.

Коэффициент теплопередачи определяется зависимостью.

1 I 5ст I о I 1

Д

где ai, а2 - коэффициенты теплоотдачи от горючего теплоносителя стенке и от стенки холодному теплоносителю;Хст, X - коэффициенты теплопроводное-

ти стенки и слоя загрязнений; бет, б -толщина стенки и слоя загрязнений.

Так как Хст, e.i, 2 и изменение незначительно, коэффициент теплопередачи и, следовательно, потребление греющего пара определяются толщиной слоя загрязнений 6. При этом удельный расход греющего пара должен быть постоянным, т. е. исключен его проскок. С ростом слоя загрязнений уменьшается коэффициент теплопередачи, ко- личество переданного тепла и пропорционально им потребление установки греющего пара (фиг. 2, кривая а).

Таким образом, изменение потребления установкой греющего пара при постоянном его удельном расходе характеризует умень- щение производительности за счет роста слоя загрязнений.

Эффективность работы выпарной установки определяется из экстремума функции

средней производительности установки за цикл (фиг. 2, кривая б). Экстремум данной функции определяют как точку ее пересечения с функцией текущей производительности (фиг. 2). При этом исключается ошибка, вносимая изменением расхода упариваемого раствора.

На линии подачи греющего пара в выпарную установку, включающую последовательно соединенные выпарные аппараты 1-3 и барометрический конденсатор 4, установлен датчик 5 расхода. Выход датчика 5 связан с вычислительным блоком 6 и интегратором 7, второй вход которого сое- с блоком 8 измерения времени работы выпарной установки. Выход интегратора 7 соединен с вычислительным блоком 6, к последнему присоединены выходы функциональных блоков 8 и 9. На трубопроводах вывода отработанного пара установлены конденсатоотводчики 10-12.

Способ осуществляется следующим образом.

В вычислительный блок непрерывно поступают сигналы от датчика 5 о расходе греющего пара (Сл) и от интегратора 7 - суммарное значение расхода греющего пара от начала цикла до текущего момента. Кроме того, в блок 6 поступает сигнал от функционального блока 8, пропорциональный времени работы выпарной установки с начала цикла до текущего момента (Тр) i и сигнал от функционального блока 9, пропорциональный времени, необходимому для чистки поверхности теплообмена (Т4). В блоке 6 производится вычисление среднеинтег- рального расхода греющего пара по формуле

G

Тр + Т

-Д

dT

Среднеинтегральный расход греющего пара ассимптотически увеличивается с ростом времени работы выпарной установки и уменьшается с ростом слоя загрязнений на поверхности теплообмена. Таким образом, максимум функции среднеинтегрального расхода пара характеризует момент времени, когда слой загрязнений на поверхности теплообмена еще не достиг таких размеров, при которых производительность выпарной установки начинает снижаться. Время, соответствующее экстремуму среднеинтегрального расхода греющего пара, соответствует оптимальному времени остановки выпарной установки на чистку. Экстремум данной функции определяется как точка пересечения функций среднеинтегрального расхода греющего пара с текущим значением расхода греющего пара. В блоке вычислительной техники б производится сравнение вычисленного среднеинтегрального расхода греющего пара (G) с его текущим значением (Gn). Момент достижения н/- левой разности этих величин соответствует

оптимальному времени остановки выпарной установки на чистку. По этому показателю выдается сигнал остановки выпарной установки. Конденсатоотводчик 10 обеспечивает постоянство удельного расхода греющего пара.

G-n..,

Фиг.г