Способ управления процессом выпаривания Советский патент 1980 года по МПК B01D1/26 G05D27/00 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫПАРИВАНИЯ

1

Изобретение относится к области управления технологическими процессами в целлюлозно-бумажной промышленности и может быть применено при управлении процессом выпаривания сульфатных щелоков в многокорпусных выпарных установках (МВУ) при их работе в установившихся и пусковых режимах.

Известен способ управления процессом выпаривания, заключающийся в регулировании расхода греющего пара и расхода исходного раствора в зависимости от соотношения между концентрацией раствора, поступающего на выпаривание, и концентрацией упаренного раствора I .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления процессом выпаривания путем регулирования подачи исходного раствора и давления греющего пара в зависимости от расхода отходящего продукта и конденсата вторичного пара 2 . , .

Указанные способы применяются для.управления выпариванием в установившемся рабочем режиме и предназначены для регулирования качественных показателей процесса в зависимости от его входных и выходных переменных. Указанные способы осуществляются без учета информации непосредственно о самом процессе кипения в выпарных аппаратах и поэтому не могут быть использованы для контроля и управления режимами останова и пуска выпарных станций, что является их недостатком. Между тем, останов, промывка и последующий пуск МВУ являются регулярно повторяемыми технологическими операциями в связи с периодическим загрязнением теплопередающих поверхностей выпарных аппаратов в процессе работы. Отсутствие способов управления М1У в пусковых режимсос Нс1ходит отражение в длительности и трудоемкости этих режимов и, в случае пеняйшхся растворов, приводит к возникновению интенсивных пенных перебросов, вызывающих потери химикатов и загрязнение сточных вод предприятия.

Целью изобретения является улучшение качества управления процессом путем сокращения длительности пенных перебросов раствора в выпарных 30 аппаратах и снижения вызываемых ими

потерь химикатов и загрязнения сточных вод предприятия.

Поставленная цель достигается тем, что регулирование подачи исходного раствора и давления греющего пара осуществляют в зависимости от заданного значения вакуума в последнем по ходу пара выпарном аппарате и величины отклонения гидростатйческого давления в первых по ходу раствора аппаратс1Х от его фиксированного значения.

Данный способ основан на использовании в качестве информативного параметра отклонения величины гидростатического давления в выпарном аппарате, поскольку этот параметр содержит важную информацию о процессе происходящем внутри аппарата. Гидростатическое давление столба кипяще го раствора однрзначно характеризует режим кипения в аппарате. Это объясняется тем, что, например, при пуске МВУ, по мере постепенного увеличения тепловой нагрузки в выпарных аппаратах и связанного с этим усилением интенсивности и сменой режимов кипения, гидростатическое давление в аппарате уменьшается, так как увеличивается паросодержание двухфазного потока в кипятильных трубках аппарата. Здесь имеется в виде только весовая составляюдая перепада давлений двухфазной смеси в трубке, поскольку составляющие потерь давления на .трение и ускорение при течении этой смеси в трубках выпарных аппаратов в условиях работы выпарных станций сульфатцеллюлозных заводов, пренебрежимо малы по сравнению с весовой составляющей, называемой гидростатическим давлением.

Известно, что нахождение гидростатического давления Р ниже определенного фиксированного значения, называемого граничной величиной , дает гарантию отсутствия пенного переброса в выпарном аппарате. Значние Ррр зависит от плотности выпариваемого раствора. Таким образом, выполнение условия 1

(1)

Pi Р,

гр

является признаком отсутствия пенного переброса и установления необходимого для нормальной работы режима кипения в выпарном аппарате. Следовательно, управление процессом выпаривания с выполнением условия 1 обеспечивает резкое сокращение или полное отсутствие пенного переброса в выпарных аппаратах.

Установление необходимого режима кипения также в значительной степени зависит от величины вакуума, создаваемого в аппаратах за счет работь вакуум-насоса. Это объясняется тем, что движущей силой процесса выпаривания является общий температурный напор, определяемый разницей давления греющего пара и вакуумом в последнем аппарате, соединенном непосредственно с вакуум-насосом. При этом, если в первых по пару аппаратах кипение происходит за счет воздействия со стороны греющего пара, то в последних интенсификации кипения можно достичь только за счет создания в них достаточного вакуума. Если воздействия, приводящие к понижению вакуума, каковыми являются увеличение подачи исходного раствора и повышение давления греющего пара, происходят при недостаточно большом абсолютном значении вакуума, то эти воздействия приводят к снижению интенсивности кипения в последних аппаратах и возникновению пенных перебросов. Таким образом, достаточно высокий вакуум в последних аппаратах является важнейшим условием интенсивного выпаривания при отсутствии перебросов.

На чертеже представлена схема реализации способа управления процесом выпаривания.

Схема содержит 1, 2, 3, 4, 5 выпарные аппараты многокорпусной выпарной установки, локальную систему б регулирования давления греющего пара, локальную систему 7 регулирования расхода исходного раствора } анализирующее устройство 8 (оператор-выпарщик или УВМ); датчики 9 гидростатического давления в аппаратах (дифманометры-уровнемеры), датчик 10 вакуума в последнем выпарном аппарате и вакуум-насос 11.

Измерение гидростатического давления следует осуществлять в тех выпарных аппаратах, в которые поступает исходный (слабый) раствор. Это объясняется тем, что чем меньше концентрация раствора, тем больше его пенообразующая способность и тем более необходим контроль за процессом выпаривания. Установка измерителей уровня на всех выпарных аппаратах нецелесообразна с экономической точки зрения.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный раствор подают в аппа:раты 1 и 2, в которых и осущест-вляют измерение гидростатических давлений датчиками 9. Сигналы .от них и от датчика 10 вакуума поступают в анализирующее устройство 8, в которое введены заданное значение вакуума и значение давления , зависящее от плотности подаваемого раствора. Сигналы от анализирующего, устройства -8 поступают в качестве заданий локальным системам 6 и 1. в анализирующем устройстве 8 осуществляют сравнение измеренных

значений вакуума и гидростатических давлений с заданными значениями и в зависимости от величины и знака рассогласования: на локальные регуляторы поступают задания увели- чить, уменьшить или засаабилизировать соответствующий параметр.

Функциональная связь между гидростатическим давлением в выпарном аппарате и воздействиями по давлению греющего пара и расходу .подаваемого раствора является в рабочем диапазоне параметров линейной. Она очевидна из физических соображений, а именно: чтобы уменьшить величину гидростатического давления, надо уменьшить величину подаваемого на выпаривание раствора, либо увеличит давление греющего пара и величину вкуума в последней аппарате, и наоборот .

Посредством таких действий оператор реализует способ и при управлении МВУ в установившемся рабочем режиме, когда по каким-либо причинам, например в результате срыва вакуума происходит нарушение ее работы и возникают перебросы.

Приме р. Управление пусковым режимом МВУ осуществляется следующим образом.

Запускают вакуум-насос и начинают набор вакуума в выпарных аппаратам. До момента достижения вакуума в последнем аппарате 0,58 ат на выпарную станцию не подают на греющий пар, ни исходный раствор, подлежащий выпариванию. При установлении вакуума в последнем аппарате 0,58 а открывают паровую задвижку и устанавливают давление пара 0,55 ат. При этом в первом выпарном аппарате начинается незначительное кипени раствора.-При установлении рабочей величины вакуума в последнем аппарате, равной 0,82 ат, начинают подавать слабый (исходный)раствор в выпарные аппараты. Начальное значение расхода устанавливают равным примерно половине номинального.

Если в результате выполнения предыдущей операции гидростатические давления в аппаратах увеличатся и превысят граничные значения, прекращают увеличение питания раствором и повышают давление пара примерно на 0,3 ат.

Производят дальнейшее увеличение подачи исходного раствора. Для тос ГО, чтобы гидростатическое давление при этом не превьшало Р , параллельно осуществляют ступенчатое увеличение давления греющего пара, т.к. в каждом аппарате должно быть опре,- деленное соответствие между тепло- выми и материальными потоками, мерой .которого и является величина гидростатического давления.

Если на каком-то промежутке времени, все-таки Р Р, то необходимо

Л fiv

I5 прекратить увеличение питания станции слабым раствором, подождать, когда процесс стабилизируется и прекратятся пенные перебросы, о чем свидетельствует установление гидростатических да1злений Р. Р , и только затем продолжать увеличение питания станции слабым раствором до номинальной величины.

Ожидаемый экономический эффект

25 100 тыс. руб./год.

Формула изобретения Способ управления процессом выпаривания путем регулирования: подачи исходного раствора и давления греющего пара, отличающийс я тем, что, с целью улучшения качества управления путем сокращения

длительности пенных перебросов раствора в выпарных аппаратах, регулирование подачи исходного раствора и давления греющего пара осуществляют в зависимости от заданного

значения вакуума в последнем по ходу пара выпарном аппарате и величины отклонения гидростатического давления в первых по ходу раствора аппаратах от его фиксированного

значения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3176755, кл. 259-44, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 483984, кл. Б 01 D 1/00, 1975.

IТ

//I

щг

у