Способ управления процессом выпаривания

ОПИСАНЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Саез Советских Социапистических Республик(22) Заявлено 130278 (21) 2579391/23-26с присоединением заявки Мо(51)М. Кл.з В 01 О 1/26 6 05 0 27/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫПАРИВАНИЯ 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 11 .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 Я .Указанные способы применяются для управления выпариванием в установившемся рабочем режиме и предназначены для регулирования качественных показателей процесса в эа. висимости от его входных и выходныхпеременных. Указанные способы осуществляются без учета информациинепосредственно о самом процессекипения в выпарных аппаратах и поэтому не могут быть использованыдля контроля и управления режимами останова и пуска выпарных станций, что является их недостатком.Между тем, останов, промывка и последующий пуск ИВУ являются регулярно повторяемыми технологическимиоперациями в связи с периодическимзагрязнением теплопередающих поверх ностей выпарнык аппаратов в процессе работы. Отсутствие способов управления МВУ в пусковых режимахнаходит отражение в длительностии трудоемкости этих режимов и, в 20 случае пенящихся растворов, приводит к.возникновению интенсивныхпенных перебросов вызывающих потери химикатов и загрязнение сточныхвод предприятия. Целью изобретения является улучшение качества управления процессом путем сокращения длительности пенных перебросов раствора в выпарных ЗО аппаратах и снижения вызываемых имипотерь 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 гидростатичес. кого давления в первых по ходу раствора аппаратах от его фиксированного значения.Данный способ основан на использовании в качестве информативного параметра отклонения величины гидро- статического давления в выпарном аппарате, поскольку этот параметр содержит важную информацию о процессе, происходящем внутри аппарата. Гидро- статическое .давление столба кипяще,го раствора однозначно 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 составляющая перепада давления 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 сульфатцеллюлоэных заводов, пренебрежимо малы но сравнению с весовой составляющей, называемой гидростатическим давлением.Известно, что нахождение гидростатического давления Р ниже определенного фиксированного значения, называемого граничной величиной Р дает гарантию отсутствия пенногопереброса в выпарном аппарате. Значение Р зависит от плотности выпариваемого раствора. Таким образом, выполнение условия 1Р( Р (1)является признаком отсутствия пенного переброса и установления необходимого для нормальной работы режимакипения в выпарном аппарате, Следовательно, управление процессом выпаривания с выполнением условия 1обеспечивает резкое сокращение илиполное отсутствие пенного перебросав выпарных аппаратах,Установление необходимого режимакипения также в значительной степени зависит от величины вакуума, создаваемого в аппаратах за счет работвакуум-насоса. Это объясняется тем,что движущей силой процесса выпари"О вания 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 счетсоздания в них достаточного вакуума. Если воздействия, приводящиек пОнижению вакуума, каковыми являются увеличение подачи исходного раствора и повышение давлениягреющего пара, происходят при не достаточно большом абсолютном значении вакуума, то эти воздействияприводят к снижению интенсивностикипения в последних аппаратах и возникновению пенных перебросов. Таким Щ образом, достаточно высокий вакуумв последних аппаратах является важнейшим условием интенсивного выпаривания при отсутствии перебросов.На чертеже представлена схемареализации способа управления процессом 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 давленияв аппаратах (дифманометры-уровнемеры), датчик 10 вакуума в последнем выпарном аппарате и вакуум-насос 11Измерение гидрастатического дав ления следует осуществлять в тех выпарных аппаратах, в которые поступает исходный (слабый) раствор. Этообъясняется тем, что чем меньше концентрация раствора, тем больше егопенообразующая. способность и темболее необходим контроль эа процессом выпаривания. Установка измерителей уровня на всех выпарных аппаратах нецелесообразна с экономической точки зрения.Способ осуществляется следующимобразом.Исходный раствор подают в аппа:раты 1 и 2, в которых и осущест вляют измерение гидростатическихдавлений датчиками 9. Сигналы отних и от датчика 10 вакуума поступают в анализирующее устройство 8,в которое введены заданное значениевакуума и значение давления Р, эа висящее от плотности подаваемогораствора. Сигналы от анализирующего,устройства 8 поступают в качестве заданий локальным системам б изначений вакуума и гидростатических давлений с заданными значениями и в зависимости от величины и знака рассогласования на локальные регуляторы поступают задания увеличить, уменьшить или застабилизировать 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 увеличить давление греющего пара и величину вакуума в последней аппарате, и наоборот.Посредством таких действий оператор реализует способ и при управлении ИВУ в установившемся рабочем режиме, когда по каким-либо причинам, например в результате срыва вакуума, происходит нарушение ее работы и возникают перебросы.П р и м е р. управление пусковым режимбм МВУ осуществляется следующим образом.Запускают вакуум-насос и начинают набор вакуума в выпарных аппаратах. 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 ат открывают паровую задвижку и устанавливают давление пара 0,55 ат. При этом в первом выпарном аппарате начинается незначительное кипения 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 увеличениеподачи исходного раствора. Для того, чтобы гидростатическое давление при этом не превышало Р, параллельно осуществляют ступенчатое увеличение давления греющего пара, т.к.в каждом аппарате должно быть определенное соответствие между тепло-.выми и материальными потоками, мерой.которого и является величина гидростатического давления.Если на каком-то промежутке времени. все-таки РР , то необходимо 15 прекратить увеличение питания станции слабым раствором, подождать, когда процесс стабилизируется и прекратятся пенные перебросы, о чем свиде"тельствует установление гидростати О ческих давлений Р Р, и только затем продолжать увеличение питаниястанции слабым раствором до номинальной величины.Ожидаемый экономический эффект100 тыс руб/год.Формула изобретенияСпособ управления процессом выЗО паривания путем регулирования:подачи исходного раствора и давлениягреющего пара, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества управления путем сокращенияЗ 5 длительности пенных перебросов раствора в выпарных аппаратах, регулирование подачи исходного раствора й давления греющего пара осуществляют в зависимости от заданного4 О значения вакуума в последнем по ходу пара выпарном аппарате и величины отклонения гидростатическогодавления в первых по ходу растворааппаратах от его фиксированногозначения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3176755,кл. 259"44, 1965.2. Авторское свидетельство СССРО 483984, кл. В 01 0 1/00, 1975.Составитель Т.ЧулковаРедактор Л.Новожилова ТехредЕ.Гаврилешко КорректорС.Цогиак Заказ 0669 0 П одписноеСР д филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектф 73ВНИИпо1130 Тираж 8 Государствен елам изобретеМосква Ж9ого комитета С ий и открытийРаушская наб