劉德潑，陳 軍，陸建軍，馬葛君，仇文倩

（江蘇金通靈流體機(jī)械科技股份有限公司，江蘇 南通 226001）

機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品加工、化工、紙業(yè)、鹽場(chǎng)、制藥等領(lǐng)域，其工作過(guò)程是將從分離器出來(lái)的低溫、低壓二次蒸汽經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮，蒸汽的溫度和壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)入換熱器給物料加熱，蒸汽放出熱量，冷凝成水，物料吸熱，形成二次蒸汽，重復(fù)以上過(guò)程。二次蒸汽狀態(tài)為飽和狀態(tài)，經(jīng)過(guò)壓縮之后，變成過(guò)熱態(tài)，如果直接進(jìn)入換熱器，過(guò)熱蒸汽先降溫變成飽和蒸汽，再發(fā)生相變，換熱效率低，換熱面積利用率下降。

為了提高換熱效率，在MVR系統(tǒng)中，通常采用噴水降溫方式，進(jìn)入換熱器前將過(guò)熱蒸汽變成飽和蒸汽。目前主要通過(guò)手動(dòng)控制噴水降溫水量，操作復(fù)雜、控制精度低、容易造成少?lài)娀蜻^(guò)噴問(wèn)題。本文利用PLC控制技術(shù)，由手動(dòng)控制改成自動(dòng)化控制，不需人員操作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件變化，比如蒸汽壓力、冷卻水水溫等，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴水量，避免了少?lài)姾瓦^(guò)噴的問(wèn)題出現(xiàn)。

1 噴水降溫裝置組成

采用變頻調(diào)節(jié)方式，噴水降溫裝置組成如圖1所示。

圖1 噴水降溫裝置圖

噴水降溫裝置主要包括過(guò)濾器、變頻水泵、壓力表、安全閥、霧化噴嘴、鉑熱電阻和壓力變送器等部件組成，冷卻水采用軟水，可防止長(zhǎng)時(shí)間使用后結(jié)垢，造成霧化噴嘴效果差問(wèn)題。經(jīng)過(guò)水泵提高壓力，將冷卻水送到噴嘴后進(jìn)行霧化，冷卻水以霧狀與過(guò)熱蒸汽混合吸熱蒸發(fā)，從而達(dá)到降低過(guò)熱蒸汽溫度的目的。

2 噴水降溫自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

噴水降溫控制原理是根據(jù)壓力變送器檢測(cè)蒸汽壓力P值，自動(dòng)計(jì)算該壓力P值對(duì)應(yīng)的飽和溫度T0；與鉑熱電阻檢測(cè)值T進(jìn)行比較，控制T－T0值在2～4℃。如果高于4℃，則說(shuō)明蒸汽過(guò)熱度高，提升水泵頻率，即增大噴水量；反之，如果低于2℃，則說(shuō)明蒸汽已接近或已是飽和態(tài)，避免冷凝水的形成，降低水泵頻率，即減少?lài)娝?。通過(guò)實(shí)時(shí)的壓力和溫度監(jiān)測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的頻率，降低了人員的操作難度?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，可將噴水降溫系統(tǒng)設(shè)置了就地和遠(yuǎn)程控制兩種方式，在中控室也可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水泵進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，改善了現(xiàn)場(chǎng)操作人員環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度。

由于飽和水蒸汽壓力值與溫度值一一對(duì)應(yīng)，如果采用查表法，則程序執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)、準(zhǔn)確性差。結(jié)合MVR系統(tǒng)使用情況，正常飽和溫度在30～200℃，可選取該段數(shù)據(jù)，利用擬合公式軟件，根據(jù)壓力值直接計(jì)算得飽和溫度，程序簡(jiǎn)單，擬合公式如下：

式（1）中：T0為飽和水蒸氣溫度，℃；P為壓力值，kPa。

3 噴水降溫在實(shí)際工程中的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

濃縮硫酸鈉溶液某MVR系統(tǒng)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)條件，蒸汽質(zhì)量流量30 t/h，出氣壓力（絕對(duì)壓力）為158.4 kPa，過(guò)熱蒸汽溫度為153℃，冷卻水溫度為113℃。

3.2 冷卻水量計(jì)算

根據(jù)熱平衡原理，即冷卻水完全蒸發(fā)吸收的熱量等于過(guò)熱蒸汽放出的熱量。平衡公式如下：

式（2）中：M0為冷卻水質(zhì)量流量；H1為飽和汽比焓；H0為飽和水比焓；M1為水蒸汽質(zhì)量流量；H2為過(guò)熱蒸汽比焓。

根據(jù)水蒸汽特性軟件查詢(xún)，H1=2 695.6 kj/kg；H0=474.07 kj/kg；H2=2 778.35 kj/kg。計(jì)算得M0=1.117 t/h，考慮到負(fù)荷、蒸發(fā)量變化、噴嘴的霧化效果，噴水量取20%裕量，即所需冷卻水量位1.341 t/h。

3.3 管徑選擇

根據(jù)《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中“離心泵出口管道及其他壓力管道”推薦的管道介質(zhì)流速為2～3 m/s，對(duì)于直徑小、介質(zhì)參數(shù)低的管道，宜采用較低值，且為開(kāi)式系統(tǒng)，流速選取為2 m/s，計(jì)算得管道直徑為15.4 mm。

3.4 霧化噴嘴和水泵選擇

選用實(shí)心噴嘴，噴霧形狀為圓錐形，霧化效果好，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便?？紤]霧化效果，控制進(jìn)噴嘴處冷卻水壓力在0.3～0.5 MPa。根據(jù)流量和壓力選擇噴嘴型號(hào)為3/8PZ172121QZ5，噴射角度121°；同樣，根據(jù)流量和壓力選擇水泵型號(hào)為CDM1-10。

3.5 噴水降溫使用效果

通過(guò)噴水降溫自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，實(shí)測(cè)過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)噴水降溫后能達(dá)到微過(guò)熱狀態(tài)，過(guò)熱度基本在3℃左右，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可設(shè)定過(guò)熱溫度，程序界面友好，自動(dòng)化程度高，大大減輕了操作者工作量。

4 結(jié)束語(yǔ)

該套裝置的鉑熱電阻所在的位置應(yīng)盡量靠近換熱器，這樣能使冷卻水充分蒸發(fā)，提高控制精度。隨著能源成本的上升，高效能量回收設(shè)備將成為今后發(fā)展的趨勢(shì)。噴水降溫自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)有效地解決了MVR系統(tǒng)中因過(guò)熱蒸汽導(dǎo)致的換熱面積的浪費(fèi)問(wèn)題，實(shí)踐證明，其能隨著工況的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)靈活，成本低。

參考文獻(xiàn)：

［1］姜志方，王孝軍，等.高爐煤氣噴水降溫控制系統(tǒng)［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2011（12）：61-63.

［2］朱國(guó)宇.濕法煙氣脫硫裝置噴水降溫方案設(shè)計(jì)［J］.電力科技與環(huán)保，2013，29（05）：8-10.