蒸汽热泵在蒸发器中的应用

蒸汽热泵在蒸发器中的应用

马雄斌

从蒸发器出来的二次蒸汽仍然以汽态形式存在,如能找到一种方法来重新提高这些汽体的压力,再以较高的压力重新进入蒸发器的前一效,并重复蒸发循环,

将有利于节能。热泵是用一种较高压力的动力蒸汽,来压缩低压的二次蒸汽,产生介于两种压力之间的混合蒸汽。如果压缩1kg h蒸汽需要1kg h动力蒸汽,在喷射压缩器的压力一侧将产生2kg h的蒸汽。过量的蒸汽在第一效的下游支流处被输送至下一效。图1所示为带有热泵的降膜蒸发器。

一、应用情况

我公司于1997年引进美国Dedert公司的四效蒸发器,蒸发总面积达3900m2,冷凝器面积约达500m2,是国内最大型的蒸发器之一。1998年4月正式投产后,蒸发能力达40t h,蒸发每吨水的蒸汽消耗量约0.28t。

在线决策则包括控制方案和控制参数的调整,以达到适应各种工况变化的目的。同时,高级智能化的整合使系统可以连续可靠运行。

DMS2800系统投运后,首先进入寻优的第一阶段,除了适时地向控制回路推荐一些设定值外,更重要的是为在线建模准备原始数据。当收集的数据足以建立一个初步可用的模型时,DMS2800就自动进入智能化程度更高的第二阶段寻优。寻找当前最佳工况,使系统稳定运行在相对最佳工况点。

系统改造前状况

该厂的制粉系统在机组投产时设计了自动控制回路,但由于设计方案不完善,没有好的控制手段,加之钢球磨制粉系统运行特性复杂,导致自动控制无法投入。因此,在改造前一直是人工操作运动方式。系统的制粉单耗和煤粉细度不稳定,波动较大,好坏完全取决于各班组运行人员的水平和责任心。系统能耗处于比较高的水平。

改造后的运行状况采用DMS2800数字化控制系统后,制粉系统可在任何工况

图1

为进一步降低蒸汽的消耗,我们在二期改造工程引进了德国Korting公司的热泵技术,将第二效出口的一部分二次蒸汽经

动力蒸汽压缩变成混合蒸汽重新进入第一效,不但把蒸发能力从40t h提高到约45t h,而且进一步降低蒸汽消耗量,从原来单耗约0.28t降至约0.22t,达到世界先进水平。每年节省蒸汽就达100多万元人民币,不到2个月就可收回设备投资。

另外,我们在2000年投产高浓度废水治理工程(盐结晶项目)中引进了法国BALCKDURRSWENSONS.A.公司的18t h三效降膜蒸发器,并在第一效二次蒸汽出口安装了德国Korting公司的热泵。表1为蒸发器安装W2热泵前后的主要性能参数对比。从表1可知,安装热泵后,蒸发器蒸发每吨水的蒸汽消耗量约0.26t,大大节省了蒸汽消耗,比不装热泵每年可节省约100万元人民币。

就多效蒸发器而言,热泵是一种提高已使用二次蒸汽压力并重新进入前一效的有效方法,而且能降低总的蒸汽消耗量,虽然这也可通过增加多一效蒸发器来达到此目的,但投资一台热泵,远远低于一台蒸发器。如前面所述的大型四效蒸发器,增加

表1 安装热泵前后主要参数对比

项 目无热泵带W2热泵

蒸汽压力MPa0.350.35

动力蒸汽流量

kg h47757309

水消耗t h567382

蒸汽单耗

t0.40.26

下随时投入自动运行,系统控制可靠,对断煤、堵煤、门卡等故障能够及时预测报警,并能保障故障状态下系统的安全。可远程

操作、监控磨煤机制粉系统的运行,大大提高了系统自动化水平,降低了检修及运行人员劳动强度。增强了磨煤机运行的稳定性和安全性,提高磨煤机出力,降低制粉耗电量。同时,系统可实时、全信息显示运行状况,使运行人员了解安全运行、经济运行情况以及系统被扰动的原因和控制对策,使技术管理、运行管理、设备管理与数字化制粉系统相联系起来。

项目监测情况

1 年节约用电82万kW h,按电价0 36元 (kW h)计,年共节约费用29 57万元,平均节电率为12 4%。

2 提高生产管理水平,减轻运行人员劳动强度。

3 增强磨煤机运行稳定性和安全性,提高了磨煤机出力。4 减排CO2864 5t a。W03.11-26国家经贸委节能信息传播中心通联:北京市西城区六铺炕街1号北楼 100011

设备管理与维修 2003 11

一台热泵不到20万元人民币,而增加一台蒸发器则需200万元。

一般情况下对四效或三效蒸发器,热泵通常安装在第一效分离罐上。然而,热泵也可安装在第二效分离罐上,而且都把它们压缩到第一效加热器上,这能增加效能。因为第二效二次蒸汽已经被用于蒸发两倍的水。另一方面,能降低吸入的压力,这能大大减少蒸汽的消耗。

二、操作和维修注意事项

1.在第一次试运转前,要确保所有管道的清洁,尤其是动力蒸汽线,还有所有蒸汽过滤器和喷嘴之间的区域。检查所有的连接处无泄漏。

2.确保热泵在设计参数下运行,并设安全保护装置。3.如果在混合蒸汽出口处安装了阀门,该阀门必须在热泵运行之前打开。

4.通过排污装置(如蒸汽过滤器的排污阀)使动力蒸汽管线充分地排污,直到白色蒸汽痕消失。

5.关机时,必须首先关闭吸汽管线的阀门(假如安装了的话),然后关闭动力蒸汽的进口阀门。

6.较长时期停机时,必须充分排空排污装置中的冷凝水。7.维修时,如果此热泵是用于腐蚀性的物质,原则上在拆卸和维修工作开始之前必须进行清洗。如果热泵是在过高的压力或温度下运行的话,拆卸和维修工作必须在停止工作、系统内的压力已经下降、系统已经被冷却和排空的情况下进行。 3PN泵属于泥浆泵,原采用靠醪液冷却的单端面机械密封(图1中心线以下部分),但由于醪液中含有大量的固体颗粒物,泵高速运转(1470r min)时,固体颗粒会流进密封面,造成损坏。泵停止时,醪液中的颗粒物会沉积附着在密封面的周围,泵再次

启动时,密封面摩擦产生的热量不易散去,易造成机械密封烧毁,每台循环泵的机械密封使用寿命平均只有两个月左右(一般正常寿命为8个月)。

1.改进

把原来的单面单弹簧机械密封改为两套单面多弹簧机械密封,具体方法是,把原轴套肩部去掉,使其能安装两套单面机械密封(图1中心线以上部分)并在其中间部位作一凸台作为两密封环轴向定位之用。在轴套和泵轴上加工键槽,将原来的背帽紧固联接改为键联接,

图1

三、应用热泵的优点和限制条件1.优点

(1)降低蒸汽消耗。一台热泵通常相当于增加一效甚至多效蒸发器,而且初投资低。

(2)也能降低中压蒸汽压力达到设计值。

(3)也可用于饱和蒸汽,通过喷入从闪蒸罐出来的低温蒸汽进入较高温度的动力蒸汽。

(4)非常适于处理热敏性物料。

(5)结构简单,机械性能可靠,维修费用低和易于启动。

(6)所占的空间很少。2.限制条件

(1)由于带热泵的蒸发器能接受更多的蒸汽,所以需要更多的表面积,这是一项额外的投资。

(2)只能用于沸点升高值较低的蒸发器上。(3)不能用于易使蒸发器表面结垢的原料液。

(4)使用的动力蒸汽压力 0.5MPa(绝对压力),否则效率较低。(5)安装热泵后,原料液的二次蒸汽与动力蒸汽混合在一起。因此,蒸汽冷凝水被污染,不能回收到锅炉或使用蒸汽冷凝水的工艺中重新使用。W03.11-27

作者通联:广州奥桑味精食品有限公司 广州市海珠区工业大道中南石头南箕路 510280

编辑 王 其

并取消原泵轴上的一个紧固背帽(这样

能保证泵的整体结构尺寸不变)。在醪

3PN泵密封改进

刘晓峰

液侧加一密封压盖,密封压盖固定在泵托架上,使醪液和密封室分开,冷却介质由醪液改为水,减少密封磨损。

2.效果改进后,密封在循环水的冷却下运行,磨损减少,使用时间延长(8个

月以上),两套单端面机械密封1100元,平均使用寿命按6个月计算,原单端密封每套540元。本公司共有14台3PN泵,改进后年可节约维修费用14560元,且泄漏量少。

W03.11-28

作者通联:黑龙江华润酒精有限公司 黑龙江肇东 151100 编辑 利 文

声 明

中国机械工程学会设备与维修工程分会(原设备维修分会)在2000年与中国人力资源开发研究会培训中心合作举办过设备管理方面的研讨会(培训班),由于该 中心 在一些问题上处理欠妥,设备维修分会曾发表 声明 ,中止合作关系。事后该 中心 针对出现的问题对内部管理制度进行了完善,调整了有关人员。经考查后,设备与维修工程分会决定与该 中心 恢复合作关系,共同促进培训工作的开展。

中国机械工程学会设备与维修工程分会

2003年9月24日

设备管理与维修 2003 11

蒸汽热泵在蒸发器中的应用

马雄斌

从蒸发器出来的二次蒸汽仍然以汽态形式存在,如能找到一种方法来重新提高这些汽体的压力,再以较高的压力重新进入蒸发器的前一效,并重复蒸发循环,

将有利于节能。热泵是用一种较高压力的动力蒸汽,来压缩低压的二次蒸汽,产生介于两种压力之间的混合蒸汽。如果压缩1kg h蒸汽需要1kg h动力蒸汽,在喷射压缩器的压力一侧将产生2kg h的蒸汽。过量的蒸汽在第一效的下游支流处被输送至下一效。图1所示为带有热泵的降膜蒸发器。

一、应用情况

我公司于1997年引进美国Dedert公司的四效蒸发器,蒸发总面积达3900m2,冷凝器面积约达500m2,是国内最大型的蒸发器之一。1998年4月正式投产后,蒸发能力达40t h,蒸发每吨水的蒸汽消耗量约0.28t。

在线决策则包括控制方案和控制参数的调整,以达到适应各种工况变化的目的。同时,高级智能化的整合使系统可以连续可靠运行。

DMS2800系统投运后,首先进入寻优的第一阶段,除了适时地向控制回路推荐一些设定值外,更重要的是为在线建模准备原始数据。当收集的数据足以建立一个初步可用的模型时,DMS2800就自动进入智能化程度更高的第二阶段寻优。寻找当前最佳工况,使系统稳定运行在相对最佳工况点。

系统改造前状况

该厂的制粉系统在机组投产时设计了自动控制回路,但由于设计方案不完善,没有好的控制手段,加之钢球磨制粉系统运行特性复杂,导致自动控制无法投入。因此,在改造前一直是人工操作运动方式。系统的制粉单耗和煤粉细度不稳定,波动较大,好坏完全取决于各班组运行人员的水平和责任心。系统能耗处于比较高的水平。

改造后的运行状况采用DMS2800数字化控制系统后,制粉系统可在任何工况

图1

为进一步降低蒸汽的消耗,我们在二期改造工程引进了德国Korting公司的热泵技术,将第二效出口的一部分二次蒸汽经

动力蒸汽压缩变成混合蒸汽重新进入第一效,不但把蒸发能力从40t h提高到约45t h,而且进一步降低蒸汽消耗量,从原来单耗约0.28t降至约0.22t,达到世界先进水平。每年节省蒸汽就达100多万元人民币,不到2个月就可收回设备投资。

另外,我们在2000年投产高浓度废水治理工程(盐结晶项目)中引进了法国BALCKDURRSWENSONS.A.公司的18t h三效降膜蒸发器,并在第一效二次蒸汽出口安装了德国Korting公司的热泵。表1为蒸发器安装W2热泵前后的主要性能参数对比。从表1可知,安装热泵后,蒸发器蒸发每吨水的蒸汽消耗量约0.26t,大大节省了蒸汽消耗,比不装热泵每年可节省约100万元人民币。

就多效蒸发器而言,热泵是一种提高已使用二次蒸汽压力并重新进入前一效的有效方法,而且能降低总的蒸汽消耗量,虽然这也可通过增加多一效蒸发器来达到此目的,但投资一台热泵,远远低于一台蒸发器。如前面所述的大型四效蒸发器,增加

表1 安装热泵前后主要参数对比

项 目无热泵带W2热泵

蒸汽压力MPa0.350.35

动力蒸汽流量

kg h47757309

水消耗t h567382

蒸汽单耗

t0.40.26

下随时投入自动运行,系统控制可靠,对断煤、堵煤、门卡等故障能够及时预测报警,并能保障故障状态下系统的安全。可远程

操作、监控磨煤机制粉系统的运行,大大提高了系统自动化水平,降低了检修及运行人员劳动强度。增强了磨煤机运行的稳定性和安全性,提高磨煤机出力,降低制粉耗电量。同时,系统可实时、全信息显示运行状况,使运行人员了解安全运行、经济运行情况以及系统被扰动的原因和控制对策,使技术管理、运行管理、设备管理与数字化制粉系统相联系起来。

项目监测情况

1 年节约用电82万kW h,按电价0 36元 (kW h)计,年共节约费用29 57万元,平均节电率为12 4%。

2 提高生产管理水平,减轻运行人员劳动强度。

3 增强磨煤机运行稳定性和安全性,提高了磨煤机出力。4 减排CO2864 5t a。W03.11-26国家经贸委节能信息传播中心通联:北京市西城区六铺炕街1号北楼 100011

设备管理与维修 2003 11

一台热泵不到20万元人民币,而增加一台蒸发器则需200万元。

一般情况下对四效或三效蒸发器,热泵通常安装在第一效分离罐上。然而,热泵也可安装在第二效分离罐上,而且都把它们压缩到第一效加热器上,这能增加效能。因为第二效二次蒸汽已经被用于蒸发两倍的水。另一方面,能降低吸入的压力,这能大大减少蒸汽的消耗。

二、操作和维修注意事项

1.在第一次试运转前,要确保所有管道的清洁,尤其是动力蒸汽线,还有所有蒸汽过滤器和喷嘴之间的区域。检查所有的连接处无泄漏。

2.确保热泵在设计参数下运行,并设安全保护装置。3.如果在混合蒸汽出口处安装了阀门,该阀门必须在热泵运行之前打开。

4.通过排污装置(如蒸汽过滤器的排污阀)使动力蒸汽管线充分地排污,直到白色蒸汽痕消失。

5.关机时,必须首先关闭吸汽管线的阀门(假如安装了的话),然后关闭动力蒸汽的进口阀门。

6.较长时期停机时,必须充分排空排污装置中的冷凝水。7.维修时,如果此热泵是用于腐蚀性的物质,原则上在拆卸和维修工作开始之前必须进行清洗。如果热泵是在过高的压力或温度下运行的话,拆卸和维修工作必须在停止工作、系统内的压力已经下降、系统已经被冷却和排空的情况下进行。 3PN泵属于泥浆泵,原采用靠醪液冷却的单端面机械密封(图1中心线以下部分),但由于醪液中含有大量的固体颗粒物,泵高速运转(1470r min)时,固体颗粒会流进密封面,造成损坏。泵停止时,醪液中的颗粒物会沉积附着在密封面的周围,泵再次

启动时,密封面摩擦产生的热量不易散去,易造成机械密封烧毁,每台循环泵的机械密封使用寿命平均只有两个月左右(一般正常寿命为8个月)。

1.改进

把原来的单面单弹簧机械密封改为两套单面多弹簧机械密封,具体方法是,把原轴套肩部去掉,使其能安装两套单面机械密封(图1中心线以上部分)并在其中间部位作一凸台作为两密封环轴向定位之用。在轴套和泵轴上加工键槽,将原来的背帽紧固联接改为键联接,

图1

三、应用热泵的优点和限制条件1.优点

(1)降低蒸汽消耗。一台热泵通常相当于增加一效甚至多效蒸发器,而且初投资低。

(2)也能降低中压蒸汽压力达到设计值。

(3)也可用于饱和蒸汽,通过喷入从闪蒸罐出来的低温蒸汽进入较高温度的动力蒸汽。

(4)非常适于处理热敏性物料。

(5)结构简单,机械性能可靠,维修费用低和易于启动。

(6)所占的空间很少。2.限制条件

(1)由于带热泵的蒸发器能接受更多的蒸汽,所以需要更多的表面积,这是一项额外的投资。

(2)只能用于沸点升高值较低的蒸发器上。(3)不能用于易使蒸发器表面结垢的原料液。

(4)使用的动力蒸汽压力 0.5MPa(绝对压力),否则效率较低。(5)安装热泵后,原料液的二次蒸汽与动力蒸汽混合在一起。因此,蒸汽冷凝水被污染,不能回收到锅炉或使用蒸汽冷凝水的工艺中重新使用。W03.11-27

作者通联:广州奥桑味精食品有限公司 广州市海珠区工业大道中南石头南箕路 510280

编辑 王 其

并取消原泵轴上的一个紧固背帽(这样

能保证泵的整体结构尺寸不变)。在醪

3PN泵密封改进

刘晓峰

液侧加一密封压盖,密封压盖固定在泵托架上,使醪液和密封室分开,冷却介质由醪液改为水,减少密封磨损。

2.效果改进后,密封在循环水的冷却下运行,磨损减少,使用时间延长(8个

月以上),两套单端面机械密封1100元,平均使用寿命按6个月计算,原单端密封每套540元。本公司共有14台3PN泵,改进后年可节约维修费用14560元,且泄漏量少。

W03.11-28

作者通联:黑龙江华润酒精有限公司 黑龙江肇东 151100 编辑 利 文

声 明

中国机械工程学会设备与维修工程分会(原设备维修分会)在2000年与中国人力资源开发研究会培训中心合作举办过设备管理方面的研讨会(培训班),由于该 中心 在一些问题上处理欠妥,设备维修分会曾发表 声明 ,中止合作关系。事后该 中心 针对出现的问题对内部管理制度进行了完善,调整了有关人员。经考查后,设备与维修工程分会决定与该 中心 恢复合作关系,共同促进培训工作的开展。

中国机械工程学会设备与维修工程分会

2003年9月24日

设备管理与维修 2003 11