鹽水膜法除硝蒸發(fā)系統(tǒng)自動化改造

戴相進(jìn)

（南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司，江蘇 南通226017）

1 裝置概述

原設(shè)計中以靶式流量開關(guān)作為檢測鹽水流動信號，一旦檢測到流量信號時，蒸發(fā)器控制系統(tǒng)開始工作。蒸發(fā)器出口鹽水溫度與氣相溫度導(dǎo)閥構(gòu)成單控制回路。溫度傳感器所采集的不銹鋼臥式蒸發(fā)器出口鹽水溫度值與溫度控制器上的設(shè)定值進(jìn)行比較，給出控制信號，經(jīng)溫度導(dǎo)閥的作用調(diào)節(jié)氣相管路主閥，改變蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)量，使出口鹽水溫度保持相對恒定；當(dāng)出口溫度低于設(shè)定值時，由電子調(diào)節(jié)器發(fā)出信號，經(jīng)溫度導(dǎo)閥作用，關(guān)小主閥，使蒸發(fā)壓力升高；當(dāng)出口溫度高于設(shè)定值時，由電子調(diào)節(jié)器發(fā)出信號，經(jīng)溫度導(dǎo)閥作用，開大主閥，使蒸發(fā)壓力降低，從而保證出水溫度保持在規(guī)定范圍內(nèi)。蒸發(fā)器設(shè)置下列保護(hù)功能。

（1）蒸發(fā)器冷媒液位采用浮球開關(guān)控制，當(dāng)達(dá)到高液位時，關(guān)閉伺服主控膨脹閥（電磁導(dǎo)閥斷電），蒸發(fā)器停止進(jìn)冷媒，同時發(fā)出聲光報警信號。

（2）當(dāng)不銹鋼臥式蒸發(fā)器出口溫度達(dá)到下限時，停止回氣主閥工作（電磁導(dǎo)閥斷電），從而達(dá)到低溫保護(hù)。

（3）當(dāng)蒸發(fā)器超壓時，壓力導(dǎo)閥（LP）控制主閥強(qiáng)行開啟，降低不銹鋼臥式蒸發(fā)器內(nèi)壓力到設(shè)定壓力之下，以確保設(shè)備安全和系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

2 運行時存在的問題及原因分析

（1）蒸發(fā)器初始投入運行時氟里昂進(jìn)液量大，靶式流量開關(guān)一旦檢測到有鹽水流過時冷媒供液閥打開，大量冷媒進(jìn)入蒸發(fā)器氣化，使鹽水溫度急劇下降，芒硝結(jié)晶析出，粘附在蒸發(fā)器列管管壁上，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效果下降；嚴(yán)重時堵塞列管，須打開蒸發(fā)器封頭用水或蒸汽對列管進(jìn)行疏通或用熱水溶化，清洗工作量大，溫差變化大，容易引起列管焊縫開裂，設(shè)備損壞。

（2）靶式流量開關(guān)傳感器探頭容易腐蝕失效。靶式流量開關(guān)傳感器探頭由于選材有誤，不耐鹽水腐蝕，使用一段時間后腐蝕掉落，流量計故障。為維持蒸發(fā)器運行，將靶式流量開關(guān)旁路開關(guān)打開，使靶式流量開關(guān)失效，無法監(jiān)控鹽水流量，如果開車時鹽水未進(jìn)入蒸發(fā)器控制系統(tǒng)就送電，整個系統(tǒng)開始工作，大量冷媒進(jìn)入蒸發(fā)器得不到氣化而產(chǎn)生大量積液。運行過程中如果鹽水流量低或缺失，會導(dǎo)致列管內(nèi)物料結(jié)晶堵塞。

（3）蒸發(fā)器列管結(jié)晶堵塞不能第一時間發(fā)現(xiàn)。蒸發(fā)器是否結(jié)晶堵塞只能從循環(huán)泵出口壓力上升及鹽水溫度上升來判斷，一旦壓力或溫度異常，列管已堵塞非常嚴(yán)重。

（4）蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)冷媒量沒有檢測設(shè)備，無法實時顯示蒸發(fā)器內(nèi)冷媒量。浮球閥控制液位不精確，可靠性差，失靈后引起蒸發(fā)器內(nèi)冷媒過多來不及氣化或進(jìn)冷媒量不足，導(dǎo)致蒸發(fā)器工作不正常。

（5）清洗蒸發(fā)器全部人工操作，在發(fā)現(xiàn)換熱效果差時須停下來進(jìn)行清洗操作，閥門動作全部現(xiàn)場人工切換，花費人力且時間比較長，且清洗效果只能憑經(jīng)驗判斷，往往存在清洗不徹底的情況。

3 自動化改造內(nèi)容

為了解決以上存在的問題及提升自動化水平，并可遠(yuǎn)程DCS進(jìn)行自動、手動操作，改造內(nèi)容如下。

（1）鹽水流量信號檢測。將目前蒸發(fā)器進(jìn)口靶式流量開關(guān)取消，在其出口增加流量計，在鹽水流量達(dá)額定流量的80%時逐步開啟冷媒供液閥。在正常運行時當(dāng)流量降低10%說明蒸發(fā)器列管局部堵塞或循環(huán)泵有異常，此時關(guān)閉冷媒供液閥，待流量恢復(fù)正常時再自動打開冷媒供液閥，如在30 min內(nèi)鹽水流量不能恢復(fù)，則提醒員工執(zhí)行蒸發(fā)器切換流程。

（2）蒸發(fā)器液位檢測與控制。目前蒸發(fā)器液位用浮球閥控制，當(dāng)液位達(dá)高限時關(guān)閉冷媒供液閥，蒸發(fā)器內(nèi)冷媒液位不能精準(zhǔn)控制，換熱效率波動大。為了精準(zhǔn)控制蒸發(fā)器液位，防止積液或缺液，將浮球閥控制液位改為液位變送器和調(diào)節(jié)閥控制，冷媒供液管線增加調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時設(shè)定相應(yīng)保護(hù)，當(dāng)循環(huán)泵無運行信號、鹽水流量低于額定流量80%或鹽水低溫時調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉。

（3）蒸發(fā)器切換。目前依靠人工進(jìn)行切換，在蒸發(fā)器的進(jìn)出口將原手動閥改為氣動切斷閥，在DCS設(shè)定相應(yīng)的切換程序。切換時動作順序為擬投入運行蒸發(fā)器出口打開—擬投入運行蒸發(fā)器進(jìn)口打開—擬退出運行蒸發(fā)器進(jìn)口關(guān)閉—擬退出運行蒸發(fā)器出口關(guān)閉。

（4）清洗自動化。在蒸發(fā)器原清洗進(jìn)出口管道上將手動閥改為氣動切斷閥，以回收鹽水作為清洗液，在執(zhí)行清洗程序時先打開出口閥，啟動回收鹽水泵，然后打開進(jìn)口閥，以流量逐步上升至穩(wěn)定流量為清洗合格的判斷條件，停止清洗程序，蒸發(fā)器處于備用狀態(tài)。

（5）蒸發(fā)器的安全保護(hù)。利用原保護(hù)系統(tǒng)，不作改動。

（6）鹽水溫度控制改進(jìn)。原出口鹽水溫度與冷媒氣相溫度導(dǎo)閥構(gòu)成單控制回路，實際運行時，因換熱和鹽水溫度檢測有滯后，溫度導(dǎo)閥CVQ動作頻繁，且鹽水溫度有波動，溫度控制不平穩(wěn)。分析影響鹽水溫度的因素為冷媒蒸發(fā)量和鹽水流量。改進(jìn)控制回路，將出口溫度和出口鹽水流量與冷媒氣相溫度導(dǎo)閥組成雙回路控制系統(tǒng)，溫度和導(dǎo)閥為主回路，鹽水流量和導(dǎo)閥為副回路，可以消除鹽水流量波動對鹽水出口溫度造成的干擾，控制回路示意圖見圖1。

圖1 控制回路示意圖

4 改造后運行總結(jié)

經(jīng)過以上改造，設(shè)備投入運行后取得了良好的效果。

（1）人力資源優(yōu)化。在DCS上監(jiān)控蒸發(fā)器運行情況非常直觀，并能遠(yuǎn)程操控蒸發(fā)器的切換、清洗，現(xiàn)場原來需配備1人值守操作，改造后基本實現(xiàn)了無人值守。

（2）蒸發(fā)器堵塞不易出現(xiàn)。蒸發(fā)器連續(xù)運行一個月未出現(xiàn)換熱效果下降，鹽水出口溫度幾乎沒有波動，說明了冷媒蒸發(fā)量得到精準(zhǔn)控制。從而保證了膜法除硝裝置穩(wěn)定運行。

（3）工作強(qiáng)度降低。蒸發(fā)器的切換和清洗以前全部靠人工現(xiàn)場操作，改造后全部由DCS控制自動進(jìn)行，且清洗效果有量化判斷指標(biāo)，延長了設(shè)備穩(wěn)定運行的時間。