一种焦化循环氨水自清洗取热装置及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及一种焦化循环氨水自清洗取热装置及其运行控制方法。

背景技术

炼焦过程中产生的70～80℃循环氨水蕴藏着巨大的能量，以120万吨的焦化厂为例，循环氨水水量1000～1200m

循环氨水中含有少量焦油，降温时析出的焦油积存在换热器及管路表面，换热器换热效率衰减、阻力增加，进一步导致荒煤气冷却系统故障，严重影响焦化厂生产系统安全运行。同时，由于循环氨水温度较低，其适用场合受到限制。

公布号为CN109253558A的中国专利，公开了一种循环氨水余热利用制冷机组自动反冲洗装置及方法。当换热器脏堵时，压差传感器通过控制系统给电动阀信号，使氨水主管路关闭，旁通管路开启，利用循环氨水反向重新换热器。此专利采用常规反冲洗技术，忽略了焦油析出物的粘稠特性，采用相同温度的循环氨水反向冲洗无法达到效果。公布号为CN110332842B的中国专利，公开了一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置及其运行控制方法。采用多台宽通道螺旋板换热器并联的方式减少堵塞风险，采用换热量对比的方法判断换热器堵塞情况，采用高温蒸汽冲洗消除堵塞。此专利结构复杂、自控元件多、故障率高，可能影响焦化生产系统安全运行，且制取的软化水温度低，适用场合受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦化循环氨水自清洗取热装置，与现有技术相比，本发明采用单台换热器即可实现循环氨水余热提取、换热器堵塞清洗及软化水尖峰加热升温功能，结构简单、故障率低；通过三重措施保证焦化厂生产系统安全运行；通过软化水及蒸汽调节实现高温软化水温度稳定，继而实现本装置的长时间自动运行。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种焦化循环氨水串联取热装置，包括第一换热器、第一增压泵和中央控制器，所述第一换热器包括氨水放热管组、蒸汽放热管组和第一吸热管组，在所述氨水放热管组的入口端串接一高温氨水输送管道，在所述氨水放热管组的出口端串接一低温氨水输送管道，所述第一增压泵串接在所述高温氨水输送管道上，在所述高温氨水输送管道和低温氨水输送管道之间串接一第一旁通管道，在所述第一旁通管道上串接一第一电动开关阀，第一旁通管道与高温氨水输送管道的连接处位于第一增压泵的上游，在所述蒸汽放热管组的入口端设置一高温蒸汽输送管道，在所述高温蒸汽输送管道上串接一第一电动调节阀，在所述蒸汽放热管组的出口端设置一蒸汽冷凝水输送管道，在所述第一吸热管组的出口端串接一高温软化水输送管道，在所述第一吸热管组的入口端串接一低温软化水输送管道，在所述低温软化水输送管道上串接一第二电动调节阀；在所述低温氨水输送管道上设置有第一温度传感器和第一压力传感器，在所述高温氨水输送管道上设置一第二压力传感器，在所述高温软化水输送管道上设置一第二温度传感器，中央控制器控制器第一增压泵、第一电动开关阀、第一电动调节阀和第二电动调节阀的运行。

优选地，一清洗泵与第一增压泵以并联方式串接在所述高温氨水输送管道上，在所述高温蒸汽输送管道和高温氨水输送管道之间串接一第二旁通管道，在所述第二旁通管道上串接一第二电动开关阀，第二旁通管道与高温蒸汽输送管道的连接处位于所述第一电动调节阀的上游，第二旁通管道与高温氨水输送管道的连接处位于第一旁通管道与高温氨水输送管道的连接处与清洗泵的入口与高温氨水输送管道的连接处之间，中央控制器控制器清洗泵和第二电动开关阀的运行。

进一步地，蒸汽冷凝水输送管道通过一串接管路与所述高温软化水输送管道串接贯通。

进一步地，所述第一换热器为螺旋板式换热器，其包括循环氨水介质通道、软化水介质通道和蒸汽介质通道。

本发明还提供了一种焦化循环氨水串联取热装置的运行控制方法，包括以下步骤：

S1、启动中央控制器，中央控制器对各电控运行元件进行通电故障检测，如发现有故障，则中央控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；

S2、当各电控运行元件没有故障或者故障排除后，则中央控制器相应的启动各相关元件，使得该装置处于正常供热运行状态，在正常供热运行状态中，第一电动开关阀、第二电动开关阀、第一增压泵和清洗泵处于不运行状态，其余元件处于正常运行状态，工作人员设定好第一压力传感器的监测值P1的比较值P2，设定好第一温度传感器的监测值T1的比较值T3，设定好第二温度传感器的监测值T2的比较值T4，设定好第二压力传感器的监测值与第一压力传感器的监测值的压差ΔP的比较值ΔP1；

S2.1、在上述正常供热运行状态中，中央控制器实时将P1与P2进行比较，当P1≤P2时，中央控制器将第一增压泵开启；当P1＞P2时，中央控制器保持第一增压泵处于现有运行状态；

当T1≤T3+2时，中央控制器进一步进行T1与T3的比较，当T1≥T3，中央控制器检测第二电动调节阀的开口是否处于关闭状态，当第二电动调节阀的开口未处于关闭状态时，中央控制器调控第二调动调节阀的开口，使其开口变小；当第二电动调节阀的开口处于关闭状态时，中央处理器保持第二电动调节阀处于关闭状态；当T1＜T3时，中央处理器使得第一增压泵处于不运行状态，同时，开启第一电动开关阀并发出第一换热器故障报警信号，以便工作人员对第一换热器进行排查、检修；当T1＞T3+2，中央处理器保持第一增压泵、第一电动开关阀、清洗泵和第二电动调节阀处于现有运行状态；

当T2≤T4时，中央处理器检测第一电动调节阀是否处于全开状态，当第一电动调节阀处于全开状态时，中央处理器保持第一电动调节阀全开状态，当第一电动调节阀未全开时，中央处理器调控第一电动调节阀的开口度，使得第一电动调节阀的开口增大，第一电动调节阀开口调整完成后，中央控制器延时进行T2与T4的比较，延时到时后，重新实时进行T2与T4的比较；当T2＞T4时，中央处理器保持第一电动调节阀现有运行状态；

当ΔP＜ΔP1，中央处理器维持第二电动开关阀和清洗泵处于不运行状态，当ΔP≥ΔP1，中央处理器输出清洗信号，然后，使得第一增压泵处于未运行状态，使得第一电动开关阀、第二电动开关阀和清洗泵处于开启状态，中央处理器实时监测是否达到设定的清洗时间，当未达到清洗时间时，继续进行清洗流程，当达到清洗时间后，中央处理器使得使得第一增压泵处于运行状态，使得第一电动开关阀、第二电动开关阀和清洗泵处于关闭状态，然后，输出清洗完毕信号。

进一步地，第一电动调节阀和第二电动调节阀口开度调节梯度以10％为调节单位。

本发明的有益效果是：1、采用单台三通道螺旋板换热器，分别流通循环氨水、软化水和蒸汽，即可实现循环氨水余热提取、堵塞清洗及软化水尖峰加热升温功能，结构简单、故障率低。

2、三重措施保障焦化生产系统安全运行；堵塞前期，调整软化水流量提高换热器循环氨水出口温度；随着堵塞的加剧，进出口压差过大，确定堵塞，循环氨水不再进入换热器而是流经旁通管路，停止取热，开始清洗；当换热器出口压力降低时，启动氨水循环水泵，保持压力稳定。

3、蒸汽起到了清洗换热器、软化水尖峰加热及软化水补水的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的部分优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的构成框架示意图；

图2为本发明的运行控制逻辑流程图；

图中：1第一换热器、11氨水放热管组、12蒸汽放热管组、13第一吸热管组、2第一增压泵、3清洗泵、101低温氨水输送管道、102高温氨水输送管道、103高温蒸汽输送管道、104蒸汽冷凝水输送管道、105高温软化水输送管道、106低温软化水输送管道、107串接管道、201第一旁通管道、202第二旁通管道、301第一电动开关阀、302第二电动开关阀、401第一电动调节阀、402第二电动调节阀、501第一温度传感器、502第二温度传感器、601第一压力传感器、602第二压力传感器。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图1-2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似变形，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种焦化循环氨水串联取热装置(如图1所示)，包括第一换热器1、第一增压泵2和中央控制器，所述第一换热器1包括氨水放热管组11、蒸汽放热管组12和第一吸热管组13，在本具体实施例中，第一换热器1为螺旋板式换热器，其包括循环氨水介质通道、软化水介质通道和蒸汽介质通道；在所述氨水放热管组11的入口端串接一高温氨水输送管道102，在所述氨水放热管组11的出口端串接一低温氨水输送管道101，所述第一增压泵2串接在所述高温氨水输送管道102上，在所述高温氨水输送管道102和低温氨水输送管道101之间串接一第一旁通管道201，在所述第一旁通管道201上串接一第一电动开关阀301，第一旁通管道201与高温氨水输送管道102的连接处位于第一增压泵2的上游，通过高温氨水输送管道102和低温氨水输送管道101的输送作用，实现高位氨水在氨水放热管组11内的循环放热，在所述蒸汽放热管组12的入口端设置一高温蒸汽输送管道103，在所述高温蒸汽输送管道103上串接一第一电动调节阀401，在所述蒸汽放热管组12的出口端设置一蒸汽冷凝水输送管道104，通过高温蒸汽输送管道103和蒸汽冷凝水输送管道104的输送功能，实现高温蒸汽在蒸汽放热管组12内的循环放热；在所述第一吸热管组13的出口端串接一高温软化水输送管道105，在所述第一吸热管组13的入口端串接一低温软化水输送管道106，在所述低温软化水输送管道106上串接一第二电动调节阀402；在所述低温氨水输送管道101上设置有第一温度传感器501和第一压力传感器601，在所述高温氨水输送管道102上设置一第二压力传感器602，在所述高温软化水输送管道105上设置一第二温度传感器502，中央控制器控制器第一增压泵2、第一电动开关阀301、第一电动调节阀401和第二电动调节阀402的运行。

在实际应用中，因焦化氨水内含有焦油，在长时间运行后，氨水放热管组11内会粘附大量的焦油，从而阻挡了氨水在其内的正常流通，为实现氨水放热管组11内焦油的定期清洗功能，在此，在本装置中增加清洗管路，具体的实施方式为：一清洗泵3与第一增压泵2以并联方式串接在所述高温氨水输送管道102上，在所述高温蒸汽输送管道103和高温氨水输送管道102之间串接一第二旁通管道202，在所述第二旁通管道202上串接一第二电动开关阀302，第二旁通管道202与高温蒸汽输送管道103的连接处位于所述第一电动调节阀401的上游，第二旁通管道202与高温氨水输送管道102的连接处位于第一旁通管道201与高温氨水输送管道102的连接处与清洗泵3的入口与高温氨水输送管道102的连接处之间，中央控制器控制清洗泵3和第二电动开关阀302的运行。为实现高温软化水的补水功能，在此，使得蒸汽冷凝水输送管道104通过一串接管路107与所述高温软化水输送管道105串接贯通。

本发明还提供了一种焦化循环氨水串联取热装置的运行控制方法，包括以下步骤：

S1、启动中央控制器，中央控制器对各电控运行元件进行通电故障检测，如发现有故障，则中央控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；

S2、当各电控运行元件没有故障或者故障排除后，则中央控制器相应的启动各相关元件，使得该装置处于正常供热运行状态，在正常供热运行状态中，第一电动开关阀301、第二电动开关阀302、第一增压泵2和清洗泵3处于不运行状态，其余元件处于正常运行状态，在正常运行状态下，高温氨水在氨水放热管组11内进行循环放热，高温蒸汽在蒸汽放热管组12内进行循环放热，低温软化水在第一吸热管组内以串联方式依次吸收氨水和蒸汽释放的热量，工作人员设定好第一压力传感器的监测值P1的比较值P2，设定好第一温度传感器的监测值T1的比较值T3，设定好第二温度传感器的监测值T2的比较值T4，设定好第二压力传感器的监测值与第一压力传感器的监测值的压差ΔP的比较值ΔP1；

S2.1、在上述正常供热运行状态中，中央控制器实时将P1与P2进行比较，当P1≤P2时，中央控制器将第一增压泵2开启；当P1＞P2时，中央控制器保持第一增压泵2处于现有运行状态；

当T1≤T3+2时，中央控制器进一步进行T1与T3的比较，当T1≥T3，中央控制器检测第二电动调节阀402的开口是否处于关闭状态，当第二电动调节阀402的开口未处于关闭状态时，中央控制器调控第二调动调节阀402的开口，使其开口变小；当第二电动调节阀402的开口处于关闭状态时，中央处理器保持第二电动调节阀402处于关闭状态；当T1＜T3时，中央处理器使得第一增压泵2处于不运行状态，同时，开启第一电动开关阀301并发出第一换热器故障报警信号，以便工作人员对第一换热器进行排查、检修；当T1＞T3+2，中央处理器保持第一增压泵2、第一电动开关阀301、清洗泵3和第二电动调节阀402处于现有运行状态；

当T2≤T4时，中央处理器检测第一电动调节阀401是否处于全开状态，当第一电动调节阀401处于全开状态时，中央处理器保持第一电动调节阀401全开状态，当第一电动调节阀401未全开时，中央处理器调控第一电动调节阀401的开口度，使得第一电动调节阀401的开口增大，第一电动调节阀401开口调整完成后，中央控制器延时进行T2与T4的比较，延时到时后，重新实时进行T2与T4的比较；当T2＞T4时，中央处理器保持第一电动调节阀401现有运行状态；

当ΔP＜ΔP1，中央处理器维持第二电动开关阀402和清洗泵3处于不运行状态，当ΔP≥ΔP1，中央处理器输出清洗信号，然后，使得第一增压泵2处于未运行状态，使得第一电动开关阀301、第二电动开关阀302和清洗泵3处于开启状态，中央处理器实时监测是否达到设定的清洗时间，当未达到清洗时间时，继续进行清洗流程，当达到清洗时间后，中央处理器使得使得第一增压泵2处于运行状态，使得第一电动开关阀301、第二电动开关阀302和清洗泵3处于关闭状态，然后，输出清洗完毕信号。

在上述第一调节阀401和第二调节阀402的开口度调节过程中，可使得第一电动调节阀401和第二电动调节阀402口开度调节梯度以10％为调节单位。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。