基于预测控制的诱导引射式余热梯级回收装置
技术领域
本发明涉及蒸汽回收装置技术领域，特别是涉及一种基于预测控制的诱导引射式余热梯级回收装置。
背景技术
印染、纺织、造纸、化纤、食品等企业在生产过程中，无法避免会产生高温冷凝水或者不能满足工艺参数使用的低压乏汽。由于没有使用途径，最初的处理方式是直接排放至环境中。目前，国家和国际标准是禁止高于43℃的冷凝水排放至土地中，因为高于43℃的高温冷凝水会杀死土壤中的细菌和微生物等破环生态平衡，还容易导致土壤板结。低压乏汽会产生大气白色污染，增加温室效应。
目前在节能减排的政策形势下，针对企业工况各异而产生不同温度的高温冷凝水和不同压力、温度的低压乏汽等排放物的余热回收技术越来越受到国内外学者和企业广泛关注。最先采用的方法是高温冷凝水用于洗涤、供暖等，低压乏汽用于蒸汽伴热或者锅炉除氧等。但是排放物的热量并没有有效利用，该方法会造成能源和资源的浪费。由于工业生产过程中，符合工况要求的蒸汽可以直接利用，高温冷凝水比低压乏汽要多一步处理过程。随着技术的发展，当前常用的方法是将高温冷凝水在密闭的闪蒸罐内进行压降进行二次蒸发并使气液两相分离。但是闪蒸结束后排出的蒸汽温度较高，但压力较低，无法满足印染、纺织、造纸、化纤、食品等工业企业生产过程需求。传统处理方法为将蒸汽在蓄水池中冷却至允许排放的标准温度后，排放至环境中。上述操作方式导致蒸汽中所蕴含的热量完全损失，严重浪费能源。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种基于预测控制的诱导引射式余热梯级回收装置，能够对各级闪蒸后的蒸汽进行回收利用，且能够将回收后的蒸汽的温度和压力调整为生产所需状态，有效满足企业生产加工需求。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种基于预测控制的诱导引射式余热梯级回收装置，包括蒸汽主管道、蒸汽减温减压装置、第一单元和第二单元；
所述蒸汽减温减压装置上设有蒸汽进口和蒸汽出口；所述蒸汽减温减压装置的蒸汽进口与蒸汽主管道相连通；
所述第一单元包括第一换热设备、第一闪蒸设备和第一蒸汽喷射泵；所述第一换热设备上设有蒸汽进口和高温冷凝水出口；所述第一换热设备的蒸汽进口与蒸汽减温减压装置的蒸汽出口相连通；所述第一闪蒸设备上设有高温冷凝水进口和蒸汽出口；所述第一闪蒸设备的高温冷凝水进口与第一换热设备的高温冷凝水出口相连通；所述第一蒸汽喷射泵上设有第一端、第二端和第三端；所述第一蒸汽喷射泵的第一端与第一闪蒸设备的蒸汽出口相连通；所述第一蒸汽喷射泵的第二端与蒸汽主管道连通；
所述第二单元包括第二换热设备；所述第二换热设备上设有蒸汽进口；所述第二换热设备的蒸汽进口与第一蒸汽喷射泵的第三端相连通。
进一步的，所述第二单元包括第二闪蒸设备和第二蒸汽喷射泵；所述第二换热设备上设有高温冷凝水出口；所述第二闪蒸设备上设有高温冷凝水进口和蒸汽出口；所述第二闪蒸设备的高温冷凝水进口与第二换热设备的高温冷凝水出口相连通；所述第二蒸汽喷射泵上设有第一端、第二端和第三端；所述第二蒸汽喷射泵的第一端与第二闪蒸设备的蒸汽出口相连通；所述第二蒸汽喷射泵的第二端与蒸汽主管道连通；
所述余热梯级回收装置包括第三单元；所述第三单元包括第三换热设备；所述第三换热设备上设有蒸汽进口；所述第三换热设备的蒸汽进口与第二蒸汽喷射泵的第三端相连通。
进一步的，所述第三单元包括第三闪蒸设备和第三蒸汽喷射泵；所述第三换热设备上设有高温冷凝水出口；所述第三闪蒸设备上设有高温冷凝水进口和蒸汽出口；所述第三闪蒸设备的高温冷凝水进口与第三换热设备的高温冷凝水出口相连通；所述第三蒸汽喷射泵上设有第一端、第二端和第三端；所述第三蒸汽喷射泵的第一端与第三闪蒸设备的蒸汽出口相连通；所述第三蒸汽喷射泵的第二端与蒸汽主管道连通；所述余热梯级回收装置包括蒸汽收集箱；所述第三蒸汽喷射泵的第三端与蒸汽收集箱相连通。
进一步的，所述第一闪蒸设备和第二闪蒸设备上设有高温冷凝水出口；所述第一闪蒸设备的高温冷凝水出口和第二闪蒸设备的高温冷凝水出口分别与第三闪蒸设备的高温冷凝水进口相连通。
进一步的，所述余热梯级回收装置包括PLC控制器；所述PLC控制器分别与第一蒸汽喷射泵、第二蒸汽喷射泵以及第三蒸汽喷射泵相连。
进一步的，所述第三闪蒸设备上设有低温冷凝水出口；所述余热梯级回收装置包括储水罐；所述储水罐与所述第三闪蒸设备的低温冷凝水出口相连通。
进一步的，所述第一换热设备的高温冷凝水出口和第一闪蒸设备的高温冷凝水进口之间、所述第二换热设备的高温冷凝水出口和第二闪蒸设备的高温冷凝水进口之间、所述第三换热设备的高温冷凝水出口和第三闪蒸设备的高温冷凝水进口之间通过连接管道相连通；所述连接管道上设有疏水系统；所述疏水系统包括自动开关阀体和手动开关阀体；所述自动开关阀体和手动开关阀体并联设置于连接管道上。
进一步的，位于所述第一换热设备、第二换热设备和第三换热设备中的蒸汽温度数值和蒸汽压力数值不同，且蒸汽温度数值和蒸汽压力数值依次减小。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明增加有保持蒸汽排放初始状态的蒸汽主管道，该蒸汽主管道与各级蒸汽喷射泵相连通，通过各级蒸汽喷射泵的配合使用，从各级闪蒸设备闪蒸后的蒸汽能够与蒸汽主管道的蒸汽有效混合，从而能够提高混合后蒸汽的温度和压力，有效满足后续生产过程所需的蒸汽状态。闪蒸后的蒸汽热量被有效回收利用，避免热量的浪费。
2、本发明能够依据实际生产需要，将混合后的蒸汽的温度和压力调整为生产所需状态，从而能够提供多级不同温度和压力数值的蒸汽，有效满足不同类型的换热设备的蒸汽用量需求。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的疏水系统的结构示意图；
图3为图1中A处放大图；
其中：1、蒸汽主管道；2、蒸汽减温减压装置；3、第一换热设备；31、第一闪蒸设备；32、第一蒸汽喷射泵；4、第二换热设备；41、第二闪蒸设备；42、第二蒸汽喷射泵；5、第三换热设备；51、第三闪蒸设备；52、第三蒸汽喷射泵；521、第一端；522、第二端；523、第三端；6、连接管道；61、疏水系统；611、自动开关阀体；612、手动开关阀体；7、储水罐；71、水泵；8、蒸汽收集箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-3所示为本发明所述的一种基于预测控制的诱导引射式余热梯级回收装置，包括蒸汽主管道1、蒸汽减温减压装置2、第一单元和第二单元。蒸汽主管道1内通入3.5Mpa的过热蒸汽。蒸汽减温减压装置2为现有技术中的减温减压器，该蒸汽减温减压装置2上加工有蒸汽进口和蒸汽出口。蒸汽减温减压装置2的蒸汽进口与蒸汽主管道1相连通，从而蒸汽主管道内的过热蒸汽能够进入到蒸汽减温减压装置2中，并从蒸汽减温减压装置2的蒸汽出口出来。
上述的第一单元包括第一换热设备3、第一闪蒸设备31和第一蒸汽喷射泵32。第一换热设备3用于进行热交换，以将蒸汽中的热量转换为生产所需能量。第一换热设备3可以为现有技术中的盘管结构。第一换热设备3形成有蒸汽进口和高温冷凝水出口。第一换热设备3的蒸汽进口与蒸汽减温减压装置2的蒸汽出口相连通。经过减温减压的蒸汽可以由第一换热设备3的蒸汽进口进入到第一换热设备3中。第一闪蒸设备31为闪蒸罐结构，其为现有技术中的常规设备，不作赘述。第一闪蒸设备31上形成有高温冷凝水进口和蒸汽出口。第一闪蒸设备31的高温冷凝水进口与第一换热设备3的高温冷凝水出口相连通。蒸汽经过第一换热设备3进行热交换为产生高温冷凝水和蒸汽的混合物，该混合物通过第一闪蒸设备31的高温冷凝水进口进入到第一闪蒸设备31中进行闪蒸。第一蒸汽喷射泵32为现有技术中的常规部件，第一蒸汽喷射泵32上具有有第一端、第二端和第三端。第一端和第二端为进口端，第三端为出口端。第一蒸汽喷射泵32的第一端与第一闪蒸设备31的蒸汽出口相连通。第一蒸汽喷射泵32的第二端与蒸汽主管道1连通。
第二单元包括第二换热设备4。第二换热设备4的作用与第一换热设备3的作用相同。第二换热设备4上加工有蒸汽进口。第二换热设备4的蒸汽进口与第一蒸汽喷射泵32的第三端相连通。在第一蒸汽喷射泵32工作时，在第一闪蒸设备31中闪蒸后的蒸汽由第一闪蒸设备31的蒸汽出口导出，闪蒸后的蒸汽通过第一蒸汽喷射泵32工作所产生的负压对蒸汽主管道1中的的过热蒸汽进行诱导，闪蒸的蒸汽和过热蒸汽两者在第一蒸汽喷射泵32的混合室内进行混合，混合后的蒸汽从第一蒸汽喷射泵32的第三端导出，并进入到第二换热设备4中，从而供第二换热设备4使用。
在上述基础上，第二单元包括第二闪蒸设备41和第二蒸汽喷射泵42。第二换热设备4上形成有高温冷凝水出口。第二闪蒸设备41上形成有高温冷凝水进口和蒸汽出口。第二闪蒸设备41的高温冷凝水进口与第二换热设备4的高温冷凝水出口相连通。第二蒸汽喷射泵42上形成有第一端、第二端和第三端。第二蒸汽喷射泵42的第一端与第二闪蒸设备41的蒸汽出口相连通。第二蒸汽喷射泵42的第二端与蒸汽主管道1连通。本实施例的余热梯级回收装置包括第三单元。第三单元包括第三换热设备5。第三换热设备5的作用与第一换热设备3的作用相同。第三换热设备5上设有蒸汽进口。第三换热设备5的蒸汽进口与第二蒸汽喷射泵42的第三端相连通。上述的第二蒸汽喷射泵42所起作用与第一蒸汽喷射泵32相同，第二换热设备4排出的高温冷凝水进入第二闪蒸设备41中进行闪蒸，由第二闪蒸设备41闪蒸后的蒸汽和蒸汽主管道1内的蒸汽在第二蒸汽喷射泵42的作用下被相互混合，并输送至第三换热设备5中。
其中，本实施例的第三单元包括第三闪蒸设备51和第三蒸汽喷射泵52。第三换热设备5上加工有高温冷凝水出口。第三闪蒸设备51上加工有高温冷凝水进口和蒸汽出口、第三闪蒸设备51的高温冷凝水进口与第三换热设备5的高温冷凝水出口相连通。第三蒸汽喷射泵52上具有有第一端521、第二端522和第三端523。第一蒸汽喷射泵32、第二蒸汽喷射泵42以及第三蒸汽喷射泵52结构相同，且均为现有技术中的常规部件。第三蒸汽喷射泵52的第一端521与第三闪蒸设备51的蒸汽出口相连通。第三蒸汽喷射泵52的第二端522与蒸汽主管道1连通。本实施例的余热梯级回收装置包括蒸汽收集箱8。第三蒸汽喷射泵52的第三端523与蒸汽收集箱8相连通。第一蒸汽喷射泵32、第二蒸汽喷射泵42以及第三蒸汽喷射泵52结构、作用相同，且均为现有技术中的常规部件。第三换热设备5排出的高温冷凝水进入第三闪蒸设备51中进行闪蒸，由第三闪蒸设备51闪蒸后的蒸汽和蒸汽主管道1内的蒸汽在第三蒸汽喷射泵32的作用下被相互混合，并输送至蒸汽收集箱8中被收集，以进行后续的利用。
为提高热量的利用率，在第一闪蒸设备31和第二闪蒸设备41上加工有高温冷凝水出口。第一闪蒸设备31的高温冷凝水出口和第二闪蒸设备41的高温冷凝水出口分别与第三闪蒸设备51的高温冷凝水进口相连通。第一闪蒸设备31和第二闪蒸设备41中未闪蒸的高温冷凝水进入到第三闪蒸设备51中进行再次闪蒸，从而能够对高温冷凝水中的热量进行充分回收利用。
第三闪蒸设备51上加工有低温冷凝水出口，本实施例的余热梯级回收装置包括储水罐7。储水罐7与所述第三闪蒸设备51的低温冷凝水出口相连通。经由第三闪蒸设备51闪蒸后剩余的低温冷凝水进入到储水罐7中被收集。储水罐7和蒸汽减温减压装置2之间形成循环水路，循环水路上安装有水泵71。水泵71抽取储水罐7中的低温水喷洒进入蒸汽减温减压设备2中，以使经由蒸汽减温减压设备2中的蒸汽的温度降低。被利用后的水通过水泵71再次存储到储水罐7中。
本实施例的余热梯级回收装置包括PLC控制器。该PLC控制器分别与第一蒸汽喷射泵32、第二蒸汽喷射泵32以及第三蒸汽喷射泵52通过电缆线相连，从而能够控制第一蒸汽喷射泵32、第二蒸汽喷射泵32以及第三蒸汽喷射泵52启停作业。
其中，第一换热设备3的高温冷凝水出口和第一闪蒸设备31的高温冷凝水进口之间、第二换热设备4的高温冷凝水出口和第二闪蒸设备41的高温冷凝水进口之间、第三换热设备5的高温冷凝水出口和第三闪蒸设备51的高温冷凝水进口之间通过连接管道6相连通。连接管道6上安装有疏水系统61。疏水系统包括自动开关阀体611和手动开关阀体612。自动开关阀体611和手动开关阀体612并联安装于连接管道6上。自动开关阀体611和手动开关阀体612均为截止阀，通过疏水系统61，以达到节能减排的作用。
在本实施例中，位于第一换热设备3、第二换热设备4和第三换热设备5中的蒸汽温度数值和蒸汽压力数值不同，且蒸汽温度数值和蒸汽压力数值依次减小，从而形成高、中、低三个层次的蒸汽品质。具体的，在本实施例中，第一换热设备3中的蒸汽温度为220℃.蒸汽压力可为2.3Mpa,第二换热设备4中的蒸汽温度为210℃.蒸汽压力可为1.9Mpa,第三换热设备5中的蒸汽温度可为190℃.蒸汽压力为1.3Mpa。
本实施例各级蒸汽喷射泵采用两个或四个多通道喷嘴，调节比高，最高引射比可达1：1。
具体使用时，蒸汽主管道1内的高温高压过热蒸汽分成两路，一路继续在蒸汽主管道1中维持初始状态，另一路根据生产过程需要减温减压至一定状态后供第一换热设备3使用，排出的高温冷凝水进入第一闪蒸设备31进行闪蒸，闪蒸后排出的蒸汽通过第一蒸汽喷射泵32诱导和蒸汽主管道1中的初始状态的高温高压过热蒸汽进行混合，该混合过程和混合比例根据第二换热设备4所需蒸汽的热状态进行控制。当该混合蒸汽的温度和压力达到下一步生产过程所需状态后，通过第一蒸汽喷射泵32输入到第二换热设备4中。后续各级蒸汽的热量回收过程均同理。通过上述工作原理，本实施例中能够减少各级换热设备的蒸汽用量的10％-35％左右。
本实施例的蒸汽主管道1与各级蒸汽喷射泵相连通，通过各级蒸汽喷射泵的配合使用，从各级闪蒸设备闪蒸后的蒸汽能够与蒸汽主管道的蒸汽有效混合，从而能够提高混合后蒸汽的温度和压力，有效满足后续生产过程所需的蒸汽状态。闪蒸后的蒸汽热量被有效回收利用，避免热量的浪费。依据实际生成需要，能够将混合后的蒸汽的温度和压力调整为生产所需状态，从而能够提供多级不同温度和压力数值的蒸汽，有效满足企业生产加工需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
