蒸汽再壓縮設備的并聯控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及火電、鋼鐵、煤炭、冶金、制藥、水泥和石油化工行業中相關蒸發結晶、干燥、吸收劑吹脫再生、多相多組分反應分離、溶劑回收、蒸汽或乏汽提質再利用等工藝及其設備的技術領域，具體涉及一種蒸汽再壓縮設備的并聯控制系統及方法。
【背景技術】
[0002]蒸汽是工業中常用的原料介質，既可以用于間接加熱，又能夠直接參與反應，作為反應物和熱源，幾乎在各個行業都有廣泛應用。當然，蒸汽既然作為一種原料，就會被計入成本。隨著工業進步，各行業之間的銜接配合日益密切，相似工藝的跨行業應用或技術引申，以及裝置大型化的趨勢和要求越來越明確，一些原本亮點突出的工藝，因放大后蒸汽系統需追加的投入而喪失優勢。蒸汽再壓縮設備是一種通過外加機械能將低壓或低溫的蒸汽加壓、以達到工藝或工程所需溫度和壓力的轉動設備，為各類蒸汽耗量大的工藝系統帶來了扭轉劣勢的機會。當蒸汽作為反應原料而用于受溫度壓力影響較小的工藝系統時，蒸汽再壓縮設備能夠有效縮減設備的尺寸，減少用地、大幅削減成本;當蒸汽用于間接換熱而提供熱能時，蒸汽再壓縮設備能夠提升換熱后的乏汽品質，使之具備再次利用的價值。從工藝流程角度講，蒸汽再壓縮設備的投入可以解決許多工藝蒸汽耗量高的問題。然而，工程問題涵蓋的范圍遠比工藝流程問題寬泛，涉及的內容不僅限于工藝流程的優選設計，還包括關鍵設備的邏輯控制、復雜工況的工藝參數調節、配套的土建電氣結構、技術經濟性等方面的內容。所以，利用蒸汽再壓縮技術解決部分工藝系統蒸汽耗量大的問題還有很多需要研究和改進的地方。
[0003]蒸汽再壓縮設備并聯控制系統及方法的設計就是一個懸而未決的問題。難點在于，不僅蒸汽再壓縮設備自身需要達到長周期安穩運行的標準，而且要滿足工藝上的兩個要求，一是上游設備的運行壓力穩定，二是再壓縮設備出口介質的溫度壓力穩定。前者是系統穩定運行的前提條件，后者是下游流程正常維系的工藝要求。這些設備自身安全運轉及保障工藝參數穩定的雙重要求為蒸汽再壓縮設備并聯運行這一工程問題增加了難度。如果蒸汽再壓縮設備并聯運行出現異常，輕則會造成下游產品變質或產量降低，重則出現上游設備損壞、整個系統非計劃停工等嚴重事故，將直接導致巨大的經濟損失。
【發明內容】
[0004]本發明是為了克服以上的不足，提供一種既能保持上游運行設備壓力穩定又能維持再壓縮設備出口介質壓力穩定，同時保證產品質量和產量高、生產成本低、安全系數高的蒸汽再壓縮設備的并聯控制系統。
[0005]本發明通過以下的技術方案來實現:一種蒸汽再壓縮設備的并聯控制系統，包括:解析塔、第一蒸汽再壓縮設備及第一旁路、第二蒸汽再壓縮設備及第二旁路、第一再沸器、第二再沸器、第一冷卻器、第二冷卻器、汽水分離器，各部件之間通過管路及閥門控制連接；其中，解析塔塔頂出口并聯連接第一蒸汽再壓縮設備及其第一旁路和第二蒸汽再壓縮設備及其第二旁路的入口，第一蒸汽再壓縮設備和第二蒸汽再壓縮設備的出口分別與相應的第一再沸器和第二再沸器的入口連接，第一旁路和第二旁路的出口分別與第一冷卻器和第二冷卻器的入口連接，第一再沸器和第二再沸器的出口分別與第一冷卻器和第二冷卻器的入口連接，第一冷卻器和第二冷卻器的出口并聯于汽水分離器的入口。
[0006]其中，所述蒸汽再壓縮設備優選為蒸汽壓縮機。
[0007]其中，所述蒸汽再壓縮設備的數量為兩臺或三臺以上，控制原理不變。
[0008]其中，所述第一旁路和第二旁路具有各自的關斷閥，所述第一蒸汽再壓縮設備和第二蒸汽再壓縮設備具有各自的進口調節閥，所述第一再沸器和第二再沸器后具有各自的調節閥，第一冷卻器、第二冷卻器與汽水分離器之間具有各自的調節閥。
[0009]其中，所述調節閥為流量范圍寬泛且響應靈敏度高的調節閥。
[0010]其中，所述調節閥沒有限定個數，通常指的是單個的調節閥；但當單個調節閥無法滿足要求時，需要并聯兩個甚至更多個調節閥，即所述調節閥可以是單個的調節閥或并聯的兩個以上的調節閥。
[0011]總體上看，在蒸汽再壓縮設備的前后均布置有調節閥，蒸汽再壓縮設備前后的調節閥分別控制蒸汽再壓縮設備上游設備的壓力和蒸汽再壓縮設備出口介質壓力。
[0012]蒸汽再壓縮設備并聯系統需要滿足兩個工藝要求:I)維持蒸汽再壓縮設備上游設備的壓力恒定;2)維持蒸汽再壓縮設備出口介質壓力恒定。
[0013]為了解決蒸汽再壓縮設備并聯運行與維持系統工藝參數穩定的兼容問題，本發明又提供了一種蒸汽再壓縮設備的并聯控制系統運行時所采用的控制方法，其主要通過設置調節旁路以及設置調節等級的方式實現上述工藝要求。
[0014]此控制方法的要點在于通過蒸汽再壓縮設備前后的調節閥分別控制不同的工藝參數，同時調節設計再壓縮設備的旁路以滿足不同系統工況下的調節需要。
[0015]該控制方法說明如下:
蒸汽再壓縮系統并聯控制需要應對裝置運行的全工況。從設備配置上看是兩臺或多臺蒸汽再壓縮設備并聯運行，但實際會因系統負荷的不同而出現三類運行工況，分別是多臺同時投運、一部分投運且一部分停運以及全部停運。不同工況條件下，明顯變化的是再壓縮設備進口的總流量。若總流量改變卻還投用同樣多的再壓縮設備且不加任何調節，就會影響到工藝系統。
[0016]當裝置滿負荷狀況下，再壓縮系統全部的蒸汽再壓縮設備多臺同時都投運。上游設備壓力的控制相當于再壓縮設備進口壓力的控制，即設備自身運行特性的指定。而再壓縮設備出口介質壓力的控制，則與再壓縮設備下游的管網阻力特性密切相關。前者僅受到進口條件的約束，一旦進口條件確定，運行特性曲線就確定，而后者受到出口管系和再壓縮設備自身運轉條件的雙重制約。兩者存在較為明顯的主從搭配關系。因此，針對裝置滿負荷運行條件的控制方法是通過再壓縮設備進出口兩個調節閥的主從搭配動作來滿足上游的設備壓力和再壓縮設備出口介質壓力恒定的要求。
[0017]當裝置部分負荷運行狀況下，再壓縮系統的運行存在取舍問題。若投入的再壓縮設備運行總額定流量大于裝置總流量，則可能無法滿足單臺設備運轉最小流量要求，影響設備的正常運行和使用壽命。若投入的再壓縮設備總額定流量小于裝置總流量，則全部的流量無法及時輸出，肯定會導致上游設備壓力的升高，直至發生災情。因此，針對裝置部分負荷運行條件的控制方法是通過未投運側再壓縮設備下游的調節閥來控制上游設備壓力，而不影響投運再壓縮設備的正常調控。
[0018]當裝置蒸汽再壓縮設備全部停運的狀況下，此時蒸汽再壓縮設備下游的設備處于停運狀態，工藝上不再要求維持再壓縮設備出口壓力穩定，但上游設備壓力還需要控制。因此，針對裝置全部停運的控制方法是通過設置再壓縮設備旁路管道短路掉再壓縮設備，并且通過下游的調節閥來控制上游設備壓力。
[0019]此外，由于再壓縮設備并聯控制系統需要應對的裝置負荷狀況多，壓力波動范圍大，流量變化區間寬，再壓縮設備出口的調節閥選型需要考慮并聯拓寬調節范圍以及響應靈敏性等要求。
[0020]本發明與現有技術相比，具有的優點和有益效果如下:
(1)通過并聯控制系統解決了多臺蒸汽再壓縮設備并聯運行時難于同時保障上游運行設備壓力穩定和再壓縮設備出口介質壓力穩定的難題，使得蒸汽利用率高，所需蒸汽消耗等成本減少，大大降低生產成本，同時保證產品的高質量和高產量；
(2)可應用在廢氣處理等眾多行業中，應用前景廣泛；
(3)搭配蒸汽再壓縮設備的旁路后，還能很好的適應系統不同工況下的設計需求，消除了因液相產品深度反應變質而可能引發系統設備事故的隱患，安全系數高。
【附圖說明】
[0021]圖1為的一種蒸汽再壓縮設備(簡稱為MVR)的并聯控制系統及其運行的控制工藝簡圖。
[0022]圖中標號:1、解析塔，2、第一蒸汽壓縮機，3、第一再沸器，4、第一冷卻器，5、汽水分離器，6、第二蒸汽壓縮機，7、第二再沸器，8、第二冷卻器，9、第一旁路，10、第二旁路，Al、第一蒸汽壓縮機的進口調節閥，A2、第二蒸汽壓縮機的進口調節閥，B1、第一冷卻器的出口調節閥，B2、第二冷卻器的出口調節閥，Cl、第一再沸器后的調節閥，C2、第二再沸器后的調節閥，Dl、第一旁路的關斷閥，D2、第二旁路的關斷閥。
【具體實施方式】
[0023]為了加深對本發明的理解，下面將結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述說明:
如圖1所示，一種蒸汽再壓縮設備的并聯控制系統，蒸汽再壓縮設備(簡稱為MVR)優選為蒸汽壓縮機，該系統包括:解析塔1、第一蒸汽壓縮機2及第一旁路9、第二蒸汽壓縮機6及第二旁路10、第一再沸器3、第二再沸器7、第一冷卻器4、第二冷卻器8、汽水分離器5，各部件之間通過管路及閥門控制連接;其中，解析塔I塔頂出口并聯連接第一蒸汽壓縮機2及其第一旁路9和第二蒸汽壓縮機6及其第二旁路10的入口，第一蒸汽壓縮機2和第二蒸汽壓縮機6的出口分別與相應的第一再沸器3和第二再沸器7的入口連接，第一旁路9和第二旁路10的出口分別與第一冷卻器4和第二