蒸汽再压缩设备的并联控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及火电、钢铁、煤炭、冶金、制药、水泥和石油化工行业中相关蒸发结晶、干燥、吸收剂吹脱再生、多相多组分反应分离、溶剂回收、蒸汽或乏汽提质再利用等工艺及其设备的技术领域，具体涉及一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]蒸汽是工业中常用的原料介质，既可以用于间接加热，又能够直接参与反应，作为反应物和热源，几乎在各个行业都有广泛应用。当然，蒸汽既然作为一种原料，就会被计入成本。随着工业进步，各行业之间的衔接配合日益密切，相似工艺的跨行业应用或技术引申，以及装置大型化的趋势和要求越来越明确，一些原本亮点突出的工艺，因放大后蒸汽系统需追加的投入而丧失优势。蒸汽再压缩设备是一种通过外加机械能将低压或低温的蒸汽加压、以达到工艺或工程所需温度和压力的转动设备，为各类蒸汽耗量大的工艺系统带来了扭转劣势的机会。当蒸汽作为反应原料而用于受温度压力影响较小的工艺系统时，蒸汽再压缩设备能够有效缩减设备的尺寸，减少用地、大幅削减成本;当蒸汽用于间接换热而提供热能时，蒸汽再压缩设备能够提升换热后的乏汽品质，使之具备再次利用的价值。从工艺流程角度讲，蒸汽再压缩设备的投入可以解决许多工艺蒸汽耗量高的问题。然而，工程问题涵盖的范围远比工艺流程问题宽泛，涉及的内容不仅限于工艺流程的优选设计，还包括关键设备的逻辑控制、复杂工况的工艺参数调节、配套的土建电气结构、技术经济性等方面的内容。所以，利用蒸汽再压缩技术解决部分工艺系统蒸汽耗量大的问题还有很多需要研究和改进的地方。
[0003]蒸汽再压缩设备并联控制系统及方法的设计就是一个悬而未决的问题。难点在于，不仅蒸汽再压缩设备自身需要达到长周期安稳运行的标准，而且要满足工艺上的两个要求，一是上游设备的运行压力稳定，二是再压缩设备出口介质的温度压力稳定。前者是系统稳定运行的前提条件，后者是下游流程正常维系的工艺要求。这些设备自身安全运转及保障工艺参数稳定的双重要求为蒸汽再压缩设备并联运行这一工程问题增加了难度。如果蒸汽再压缩设备并联运行出现异常，轻则会造成下游产品变质或产量降低，重则出现上游设备损坏、整个系统非计划停工等严重事故，将直接导致巨大的经济损失。
【发明内容】
[0004]本发明是为了克服以上的不足，提供一种既能保持上游运行设备压力稳定又能维持再压缩设备出口介质压力稳定，同时保证产品质量和产量高、生产成本低、安全系数高的蒸汽再压缩设备的并联控制系统。
[0005]本发明通过以下的技术方案来实现:一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统，包括:解析塔、第一蒸汽再压缩设备及第一旁路、第二蒸汽再压缩设备及第二旁路、第一再沸器、第二再沸器、第一冷却器、第二冷却器、汽水分离器，各部件之间通过管路及阀门控制连接；其中，解析塔塔顶出口并联连接第一蒸汽再压缩设备及其第一旁路和第二蒸汽再压缩设备及其第二旁路的入口，第一蒸汽再压缩设备和第二蒸汽再压缩设备的出口分别与相应的第一再沸器和第二再沸器的入口连接，第一旁路和第二旁路的出口分别与第一冷却器和第二冷却器的入口连接，第一再沸器和第二再沸器的出口分别与第一冷却器和第二冷却器的入口连接，第一冷却器和第二冷却器的出口并联于汽水分离器的入口。
[0006]其中，所述蒸汽再压缩设备优选为蒸汽压缩机。
[0007]其中，所述蒸汽再压缩设备的数量为两台或三台以上，控制原理不变。
[0008]其中，所述第一旁路和第二旁路具有各自的关断阀，所述第一蒸汽再压缩设备和第二蒸汽再压缩设备具有各自的进口调节阀，所述第一再沸器和第二再沸器后具有各自的调节阀，第一冷却器、第二冷却器与汽水分离器之间具有各自的调节阀。
[0009]其中，所述调节阀为流量范围宽泛且响应灵敏度高的调节阀。
[0010]其中，所述调节阀没有限定个数，通常指的是单个的调节阀；但当单个调节阀无法满足要求时，需要并联两个甚至更多个调节阀，即所述调节阀可以是单个的调节阀或并联的两个以上的调节阀。
[0011]总体上看，在蒸汽再压缩设备的前后均布置有调节阀，蒸汽再压缩设备前后的调节阀分别控制蒸汽再压缩设备上游设备的压力和蒸汽再压缩设备出口介质压力。
[0012]蒸汽再压缩设备并联系统需要满足两个工艺要求:I)维持蒸汽再压缩设备上游设备的压力恒定;2)维持蒸汽再压缩设备出口介质压力恒定。
[0013]为了解决蒸汽再压缩设备并联运行与维持系统工艺参数稳定的兼容问题，本发明又提供了一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统运行时所采用的控制方法，其主要通过设置调节旁路以及设置调节等级的方式实现上述工艺要求。
[0014]此控制方法的要点在于通过蒸汽再压缩设备前后的调节阀分别控制不同的工艺参数，同时调节设计再压缩设备的旁路以满足不同系统工况下的调节需要。
[0015]该控制方法说明如下:
蒸汽再压缩系统并联控制需要应对装置运行的全工况。从设备配置上看是两台或多台蒸汽再压缩设备并联运行，但实际会因系统负荷的不同而出现三类运行工况，分别是多台同时投运、一部分投运且一部分停运以及全部停运。不同工况条件下，明显变化的是再压缩设备进口的总流量。若总流量改变却还投用同样多的再压缩设备且不加任何调节，就会影响到工艺系统。
[0016]当装置满负荷状况下，再压缩系统全部的蒸汽再压缩设备多台同时都投运。上游设备压力的控制相当于再压缩设备进口压力的控制，即设备自身运行特性的指定。而再压缩设备出口介质压力的控制，则与再压缩设备下游的管网阻力特性密切相关。前者仅受到进口条件的约束，一旦进口条件确定，运行特性曲线就确定，而后者受到出口管系和再压缩设备自身运转条件的双重制约。两者存在较为明显的主从搭配关系。因此，针对装置满负荷运行条件的控制方法是通过再压缩设备进出口两个调节阀的主从搭配动作来满足上游的设备压力和再压缩设备出口介质压力恒定的要求。
[0017]当装置部分负荷运行状况下，再压缩系统的运行存在取舍问题。若投入的再压缩设备运行总额定流量大于装置总流量，则可能无法满足单台设备运转最小流量要求，影响设备的正常运行和使用寿命。若投入的再压缩设备总额定流量小于装置总流量，则全部的流量无法及时输出，肯定会导致上游设备压力的升高，直至发生灾情。因此，针对装置部分负荷运行条件的控制方法是通过未投运侧再压缩设备下游的调节阀来控制上游设备压力，而不影响投运再压缩设备的正常调控。
[0018]当装置蒸汽再压缩设备全部停运的状况下，此时蒸汽再压缩设备下游的设备处于停运状态，工艺上不再要求维持再压缩设备出口压力稳定，但上游设备压力还需要控制。因此，针对装置全部停运的控制方法是通过设置再压缩设备旁路管道短路掉再压缩设备，并且通过下游的调节阀来控制上游设备压力。
[0019]此外，由于再压缩设备并联控制系统需要应对的装置负荷状况多，压力波动范围大，流量变化区间宽，再压缩设备出口的调节阀选型需要考虑并联拓宽调节范围以及响应灵敏性等要求。
[0020]本发明与现有技术相比，具有的优点和有益效果如下:
(1)通过并联控制系统解决了多台蒸汽再压缩设备并联运行时难于同时保障上游运行设备压力稳定和再压缩设备出口介质压力稳定的难题，使得蒸汽利用率高，所需蒸汽消耗等成本减少，大大降低生产成本，同时保证产品的高质量和高产量；
(2)可应用在废气处理等众多行业中，应用前景广泛；
(3)搭配蒸汽再压缩设备的旁路后，还能很好的适应系统不同工况下的设计需求，消除了因液相产品深度反应变质而可能引发系统设备事故的隐患，安全系数高。
【附图说明】
[0021]图1为的一种蒸汽再压缩设备(简称为MVR)的并联控制系统及其运行的控制工艺简图。
[0022]图中标号:1、解析塔，2、第一蒸汽压缩机，3、第一再沸器，4、第一冷却器，5、汽水分离器，6、第二蒸汽压缩机，7、第二再沸器，8、第二冷却器，9、第一旁路，10、第二旁路，Al、第一蒸汽压缩机的进口调节阀，A2、第二蒸汽压缩机的进口调节阀，B1、第一冷却器的出口调节阀，B2、第二冷却器的出口调节阀，Cl、第一再沸器后的调节阀，C2、第二再沸器后的调节阀，Dl、第一旁路的关断阀，D2、第二旁路的关断阀。
【具体实施方式】
[0023]为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述说明:
如图1所示，一种蒸汽再压缩设备的并联控制系统，蒸汽再压缩设备(简称为MVR)优选为蒸汽压缩机，该系统包括:解析塔1、第一蒸汽压缩机2及第一旁路9、第二蒸汽压缩机6及第二旁路10、第一再沸器3、第二再沸器7、第一冷却器4、第二冷却器8、汽水分离器5，各部件之间通过管路及阀门控制连接;其中，解析塔I塔顶出口并联连接第一蒸汽压缩机2及其第一旁路9和第二蒸汽压缩机6及其第二旁路10的入口，第一蒸汽压缩机2和第二蒸汽压缩机6的出口分别与相应的第一再沸器3和第二再沸器7的入口连接，第一旁路9和第二旁路10的出口分别与第一冷却器4和第二