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投入式液位变送器在烟厂制丝车间冷凝水回收中应用
     投入式液位变送器是一种基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理,采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应,将静压压力转化为电信号。经过数字计算单元的温度补偿和线性校正,转换成标准的4-20mADC电流信号输出。 投入式静压液位变送器在使用中大的优势就在于能安装使用极为方便,液位计的传感器部分可以直接投入到液体中,变送器部分既可以使用法兰安装亦可以使用支架固定安装。本文就投入式液位变送器在烟草行业中的冷凝水收集过程中的使用情况予以说明。
  在烟草生产行业中,制丝线过程中使用蒸汽的设备设施较多,生产中产生的冷凝水也较多,冷凝水必须及时排除,而排除冷凝水需要一定的压差作为动力,才能将贮水罐内的水排出,如何设计烟草生产车间中产生的冷凝水回收是及其重要的一环。而笔者在阐述了制丝线过程中冷凝水产生的原因后,对冷凝水的回收和设计进行了分析,并提出自己的方案。
投入式液位变送器
  在烟草生产行业中,烟厂制丝车间因其加工过程的需要,大量使用蒸汽,特别是各回潮、膨化等工序使用的蒸汽量更是巨大,气路管中由于温度降低而凝结的大量的水通过专门通道输送到冷凝水回收站,在回收站中冷凝水被集中处理。
  1 冷凝水回收站的建设
  1) 用汽设备疏水压力小于0.15MPa时,冷凝水可以利用重力自流回收。尽量用集水罐与水泵吸入口的液位差提供防汽蚀压头,如果工艺布置不能保证必要的防汽蚀压头,要采取专门的防汽蚀装置;
  2) 用汽设备疏水压力在0.15MPa~0.6MPa之间,多数采用增压回收方式回收冷凝水。要仔细核算阻力损失,设计集水罐超压排气装置,考虑直接喷淋吸收和增压回收两种方式利用超压排气。需要选用泵叶轮耐温150℃的水泵,配置专门的防汽蚀装置;
  3) 用汽设备冷凝水压力大于0.6MPa,采用高压、中压回收系统闪蒸汽,闪蒸汽供中压或低压用汽设备。闪蒸量小于或等于中低压热用户蒸汽使用量,具有相同使用周期时,可直接利用。无中、低压热用户时,设中压或低压热交换装置,加热其它工艺介质,以达到相同的热能利用效果采用喷射热泵方式,增压增量利用;
  4) 回收站的初步设计(图1)
  (1) 冷凝水由于重力作用,从高处流入集水罐,集水罐高于总出水口,当集水罐水位较低时,由重力作用将水排出,当集水罐水位过高时,由管路将水输送到下端冷凝水泵内,泵内水位到一定高度后,引入气压对其进行加压,将泵内的水扬到排水管路中,再由总排水口排出;
  (2) 为保证冷凝水的正常排出,需在管路中增加止回阀、排空阀、疏水阀等元件。
  2 冷凝水回收机械泵的原理
  1) 自动回收泵以蒸汽或压缩空气为动力,通常用于将冷凝水等液体提升到高位,在合适的工况下,可直接从闭式真空或有压力的设备中排出冷凝水。与浮球式蒸汽疏水阀组合使用时,可在任何工况下甚至是真空状态下从有温度控制的换热器中有效地排出冷凝水;
  2) 在注水冲程时:冷凝水在进口止回阀的作用下,单向进入阀体,再在出口止回阀的作用下单向排出,当进口水量大于出口时,泵体内的水位逐渐升高,水位的升高会带动浮球上升,浮球通过连杆联动排空口单向阀和动力气单向阀;
  3) 在排水冲程时:泵体内的水位上升到一定的高度,在浮球作用下推动连杆动作,关闭排空阀,打开动力输入阀,此时在气体动力的作用下,泵体内的水被压出,并有一定高度的扬程,完成冷凝水的排出。
  3 意外情况的预案
  在贮水罐底部设计了U型出水口,该出水口高于正常排水口,在冷凝水泵意外失去动力时,从生产现场流入贮水罐的水可以应急排出,但是泵和一部分管路在地底凹陷的地方,极易造成大量的积水而淹没泵和各个阀体,对于设备和管路的危害非常大,因此需要在泵体旁边再设置一更低的用于集水的水槽,并在水槽内安置液位计和排水泵,此排水泵应选用不同于冷凝水泵的动力,以免同时失去动力而使两个水泵失效。
  4 器件和动力选择
  4.1 液位计的故障
 1) 投入式液位计(静压液位计/液位变送器/液位传感器/水位传感器)是一种测量液位的压力传感器.静压投入式液位变送器(液位计)是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理,采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器,将静压转换为电信号,再经过温度补偿和线性修正,转化成标准电信号(一般为4 mA~20mA/1VDC~5VDC)。广泛用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。其特点是结构精巧,调校简单,安装灵活,并有多种标准信号输出方式。但是投入式液位计故障率较高,维护量大;
  2) 浮球式水位开关原理是一种结构简单,使用方便的液位控制零件,它设有复杂的电路,不会受到干扰, 只要材质选择正确,任何性质液体、压力、温度皆可使用。浮球式液位开关专门用于各种中小型常压和受压储液罐的液位检测、现场指示 信号远传、液位报警,可适用于各种卫生、有毒、腐蚀性介质及爆炸性气体危险场所。有多种安装形式,适用于各种形式的容器,且维护量小,成本低。
  在此处并不需要测试液位高度,而仅需要一个开关量来控制潜水泵的接触器以开关水泵,因此在这里适宜采用浮球式水位开关,当水位超出设定值时,水位开关将电信号送至地面电控箱内,启动潜水泵,将多余的水排出。
  4.2 冷凝水泵动力的选择
  冷凝水泵的动力可以选择蒸汽或者压缩空气,这两种气体均能使气泵正常工作且不会导致设备的损坏。
  4.2.1 使用蒸汽作为动力
  蒸汽压力一般为0.8MPa,根据总扬程的计算公式:高度(H)*0.0981+回收管内压力(bar)+下游管道内流体摩擦阻力(bar),足以将冷凝水排出。在每一次蒸汽喷吹时,高温气体会对堵头和气体机械元件进行高速冲击,对受冲击元件必然造成一定程度的损伤,增加设备消耗,增加维护成本。由于在车间使用,每天生产结束后,主蒸汽会被切断,如果时间掌握不好,距离回收间较远的冷凝水还没有流入水罐,或者还没有被排净,大量的冷凝水就会从集水罐底部的排水孔流出,造成大量的水满溢,淹没底部的冷凝水泵,对设备造成损伤,影响现场整洁,并有安全隐患。
  4.2.2 使用压缩空气作为动力
  压缩空气一般为0.6MPa,虽然比蒸汽压力小了0.2MPa,但是也足以将水从泵内排出。压缩空气从气压站送出后,经过长距离的输送,气源压力容易不稳定,可以在气源处增加贮气罐,以稳定气源,向泵内提供稳定、足量的压缩空气。压缩空气是不间断的,即使主蒸汽在生产结束后被关闭也不会影响冷凝水泵的正常工作。压缩空气是常温、干燥气体,对设备内部机械部件的损伤小,延长了设备的使用时间,减少了设备维护成本。
  5 结论
  烟厂制丝车间使用蒸汽,其目的是为烟叶物料进行加热和一定程度的增湿,主要是利用蒸汽的热效应,管道内的冷凝水顺畅排出能增加蒸汽的使用效率,减少能源消耗,但是,在对冷凝水进行回收过程中,也会对蒸汽有一定的消耗,而对于在冷凝水回收站的冷凝水也有一定的利用价值,如果对此一项设计进行深化,每年可少进行利用,可以产生较显著的经济效益和社会效益这,两点可以作为进一步的研究课题。
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