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奥圣电气 ——专业变频器供应商

奥圣智能控制系统在印染废水热回收机组上的应用优点

日期:2018-05-28阅读次数:

余热回收机组

印染厂在其生产工艺过程中要消耗大量的热能,用于洗涤、漂白、染色等工序的热能消耗约占整个工艺过程中热能用量的70%。

在染色过程中,蒸汽提供的热量中约8%~10%的热量通过设备散热方式损耗,20%的热量被工艺冷却水带走,而其余70%的热量则通过废水被排放,浪费大量的热能,

同时在染色过程中又需要将进水用蒸汽加热,因此如果能把废水中的热量进行回收,对进水进行预加热,则可减少蒸汽消耗量,节约大量的蒸汽,降低生产成本,提高企业竞争力

另一方面,排放的废水送至污水处理池,由于排 放的染色废水温度较高(平均温度在50 ℃以上) ,对废水处理的质量影响较大,特别是生化处理工序,过高的水温将使生化细菌死亡,从而影响废水处理效果,给废水达标排放或中水回用带来严重影响。

由此可见,在印染厂进行废水余热回收即节省用水和蒸汽量、又环保,是一项非常合算的投资

 

余热站共有四个主要功能和三个辅助功能

主功能一:

a.   三台梯级配置的水泵由各自的变频拖动,(使用奥圣变频器)。

b.   加泵和减泵指令取自压力的上、下限设定值与测量值的比较结果的延时信号,高压延时结束触发一个减泵指令,低压延时结束触发一个加泵指令,延时是为了避免边界压力扰动而导致水泵频繁起、停。加泵顺序为从小到大,减泵目标为PLC计算结果。减到一台小泵工作时,如果流量到达下限时,小泵自动休眠,待用量增大时,小泵自动苏醒工作(实现此功能管路必须安装逆止阀)。

c.   在任何时刻,当前运行泵组中的小泵优先调速,同一时刻也只有一台调速。

d.   在触摸屏上输入A、B、C三泵各自对应的排量,PLC依据排量比例,确定三泵的组合供水(A、B、C、A+B、A+C、B+C、A+B+C)模式。

e.   任何时刻,清水池液位低于下限液位时,自动补加自来水,低于极限低液位时自动停泵,从极限低液位恢复到下限液位时,水泵自动启动。

f.    显示每台水泵的累计工作时间,设定每台水泵的定检时间。对应水泵距上次定检接近、到达、大于当前设定定检时间时,系统弹窗提示,触发一次事件。

主功能二:

a.   使用超声波液位计测量污水池和清水池液位。他优于电极式液位计之处为电极式是有限的3到4个液位固定测点,而超声波液位计是从零到额定量程的连续变量(4~20mA)。此外,电极式液位计与污水接触易腐蚀电极致使控制失灵,超声波液位计是非接触式测量的。故相比较电极式液位计,超声波液位计具备可靠、稳定、精度高、调整方便的优点。

b.   污水调节池和清水蓄水池的液位高低,直接牵涉着换热站的换热过程,污水调节池高液位或清水蓄水池低液位时,需要加大自来水和污水的流量,以兼顾污水排放温度与车间清水的需求量。但如果两项内只满足了其中一项,那么只能选择污水冷却排放尽管清水池虽然满水位但却是低温水(换热器内快速换热和自然冷却所致)。或者污水提前排放完毕,尽管清水池为低水位,但还是得补偿自来水,以上两例发生任何一例时都会导致整个系统效率下降。可见,具备预见性的以液位为参考数据的控制模式,控制进入换热站的污水和清水流量的解决方法是非常具有前瞻性的。而准确连续的预估性调节需要连续的液位信号作参考。

c.   在污水调节池低于危低液位时,污水泵停机保护指令触发,执行相应保护程序。在污水调节池液位高于极限高液位且温度高于排放目标上限温度时,启动污水冷却排放。如果清在清水集水池液位高于极限高液位时,关闭进入换热站的自来水阀门。污水改由冷却排放。

d.   因为发生污水极限高液位和清水极限高液位事件的概率极小,所以不考虑通过增加备用板换来增加换热面的加强冷却的硬件方法。

 

主功能三:

a.   除了硬件会影响污水换热站整体效率外管理和控制也是重要一环。

b.   从换热器单体工作效率来讲,温差越大效率越高,流量越大效率越高,这是铁定的事实。可是对于整个系统则需要另当别论。如果换热器清水的流量足够大,则会使清水出水温度降低,而清水流量只需要满足车间对清水的需求加一个安全余量就已足够,满足了供需平衡最大的水量也没有任何意义。但因为大流量会降低水温,同时清水温度也可能达不到目标设定温度,如此会使清水热值下降,而废水热排放增加。

c.   清水温度、清水池液位和清水耗量有个最佳的匹配点,在车间正常生产时我们可以把清水泵管道吸入口加一米的高度设定为安全保障水位,在保证该水位的前提下,清水流速应尽可能的低,以换取更接近目标清水温度的清水。同时测量清水池水温,当清水池水温低于目标水温时,通过自动提高换热器的目标清水出水温度来加热池中逐渐冷却的清水。

d.   一成不变的目标出水温度在系统中是不合理的。统筹兼顾才是系统的强大之处在换热后污水温度不超标的前提下,目标清水出水温度应与清水池液位相关联,其关系应如下:



换热器随动目标曲线图

黄色目标温度:与换热器的效率曲线对应关系随动

绿色目标温度:

DT=xy

1)       其中x≤ 清水池上限温度

2)       y=实数

3)       X为常量,y为PLC依据当前清水池的测量液位与清水池的温度计算所得的变量。

绿色曲线弧度随意可调。

a.   如果因为保证最大热回收而致使污水排放温度过高,则可将换热后的污水再通过其他换热器使用冷却水冷却。或者将污水泵管道的吸入口尽量靠近池底,这样可将有效增加污水安全蓄水量,等于间接增加了污水池容量。

b.   控制换热后的污水排放温度小于等于污水排放目标温度上限值,在污水排放温度接近排放温度上限值时减小污水流量,这样可以让自来水带走相对较多污水的余热同时降低污水排放温度。如果到达污水流量的下限值时污水排放温度仍超过排放上限温度(比如盛夏)时,则将换热后的污水以同时当污水池水位到达上限值时若因清水池水位与清水池温度均到达上限值时。自动导入(自动打开污水冷却阀)污水冷却系统,即在任何时刻都要让废热尽可能多的回收。同时为最大限度减小废热损失,控制污水冷却流量等于进入污水池的流量,即污水冷却阀打开时,保持污水池恒液位。

c.   在某些情况下污水池污水温度会很接近自来水温度,比如假期结束后,低温差使废热回收成本成倍增加。在二者温差很小时便无需换热而直接将污水抽干排入水处理站。以等待高温废水的高效换热。

d.   污水泵的速度尽可能的在稳态运行,而非时快时慢时停时开。并执行自动轮询换泵程序。

e.   鉴于以上种种原因,可将清水池液位、温度直接与进换热器的自来水阀控相关联,清水池液位与换热器随动目标温度可成某一函数的正比关系。

f.    建议增加一个板换,将污水与清水持续不间断的换热。

主功能四:

如上所述,最经济合理的方案是经自来水换热后的污水,如果高于目标上限污水排放温度,则自动启动冷却水方案。

a.   如遇特殊情况,则全部用冷却水对污水降温。


辅助功能一:

a.   换热材料的热阻与换热面积极大影响了换热效率。换热器表面污垢是热阻增大和换热面积减小的过渡过程。

b.   因为染色废水中含有的纤毛多、酸碱性强、含油量大、长期使用致使换热器堵塞严重而需要频繁拆卸清洗,在从拆洗后投运与拆洗日这段时间,换热器换热效率是一直在下降的。

c.   为了给维护、保养和反冲洗条件提供数据,系统在相对稳态时对同等工况(污水流量、自来水流量、污水温度、自来水温度)的数据检测、计算、比较、提示。

d.   因为是能效检测,系统问题将无可遁形。

辅助功能二:

a.   反冲洗指令触发条件可依据换热器差压信号,也可依据人工设定时间周期,也可依据检测到的能效数据。

b.   对每次执行反冲洗程序前后的能效数据进行比较,以监视反冲洗效果。

辅助功能三:

a.   为了便于统计,将当前效率和历史换热量换算成吨蒸汽,自动生成日报表、月报表等。

b.   为了适应近期与未来的管理需要,以及更大范围的联网调节,将此系统设计成具备并入企业局域网的所有条件,并开放各项数据,权限读写。


  1. A.  系统优点:

a.   持续的过程优化,持续的能耗降低,连续的数据采集,透明的工作现场,便捷的报表浏览,网络化的工业现场。

b.   出色的可扩展性、模块化的组合。

c.   集中管理,分散控制,风险的最小化。

d.   清楚明了的诊断功能可以帮您快捷、轻松的解决问题。

e.   快速工业以太网的集成架构,提供了车间级全局的设备访问。为通过持续的质量监控,高效的产能优化铺平道路。

 

  1. B.   报警与安全保护:

a.    水池低液位报警。

b.    变频故障报警。

c.     其它设备故障时报警。

d.    高低报警值可方便更改。

e.    报警发生时声光警示、触摸屏显示具体报警内容与报警原因及故障处理指导流程。

 

  1. C.  信息与管理:

a.   系统开放所有OPC服务器的数据,支持极大部分的办公管理软件(ERP等)自由访问控制电脑上所见的各项数据。

b.   各项数据与报警记录历史可查、可打印,数据可保存1年。

c.   局域网内计算机可用共享文件方式简单浏览各项数据。



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