Способ управления водооборотным циклом

Способ управления водооборотным циклом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам управления водооборотным циклом, в частности процессом аккумулирования низкопотенциальной тепловой энергией в оборотном водоснабжении, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной и химической отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение экономичности за счет увеличения утилизации низкопотенциальной тепловой энергии оборотной воды и повышения точности регулирования. Изобретение решает задачу повышения эффективности очистки воды в условиях замкнутого водооборотного цикла путем стабилизации температуры оборотной воды. Способ осуществляется следующим образом. Стабилизируют температуру оборотной воды путем регулирования расхода технологического пара, свежей воды, хладагента в систему охлаждения, соотношение частей потоков оборотной воды. Поставленная задача решается за счет предотвращения подачи на очистные сооружения (биологическая очистка) оборотной воды с температурой, при которой процесс очистки не будет эффективно протекать. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4431054/26 (22) 24.05.88 (46) 30.08.91. Бюл. гя 32 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г. С. Бут, M. 3, Кваско и В. П. Св тельский (53) 66.052-12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 899413, кл. С 02 F 1/04, G 05 D 27/00,1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1096226, кл. С 02 F 1/04, G 05 0 27/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВОДООБОРОТ Н Ы М ЦИ КЛ ОМ (57) Изобретение относится к способам управления водооборотным циклом, в частности процессом аккумулирования низкопотенциальной тепловой энергией в оборотном водоснабжении, и может быть

Изобретение относится к способам управления водооборотным циклом, в частности процессом аккумулирования низкопотенциальной тепловой энергией в оборотном водоснабжении, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной и химической отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение экономичности за счет уваличения утилизации низкопотенциальной тепловой энергии оборотной воды и повышение точности регулирования.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы водооборотного цикла, „„ЯЦÄÄ 1673521 А1 (s»s С 02 F 1/04, G 05 D 27/00 использовано в целлюлозно-бумажной и химической отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение экономичности за счет увеличения утилизации ниэкопотенциальной тепловой энергии оборотной воды и повышения точности регулирования, Изобретение решает задачу повышения эффективности очистки воды в условиях замкнутого водооборотного цикла путем стабилизации температуры оборотной воды. Способ осуществляется следующим образом. Стабилизируют температуру оборотной воды путем регулирования расхода технологического пара, свежей воды, хладагента в систему охлаждения, соотношение частей потоков оборотной воды. Поставленная задача решается эа счет Я предотвращения подачи на очистные сооружения (биологическая очистка) оборотной воды с температурой, при которой процесс очистки не будет эффективно протекать. 2 ил. реализующая предлагаемый способ с использованием в качестве системы охлаждения оборотной воды теплонасосную установку (ТНУ); на фиг. 2 — функциональная схема управляющего вычислительного блока (УВ6).

Способ осуществляют следующим образом.

Свежую воду подают в производство 1 по трубопроводу 2. Расход свежей воды и ее температуру измеряют соответственно датчиками расхода 3 и температуры 4, сигналы с которых поступают на входы преобразователей 5 и 6, а с их выхода — на вход УВБ 7. В

1673521

Освмин < Осв < Освмакс (4)

Цмин < g < макс (5)

Ообомин < Ообо < Ообомвкс (6)

Оосомин < Qoco< Оосомакс (7)

45 Кмин < К < Кмакс (8) гдеО,в, О,амин, Освмакс — текущий,минимальный и максимальный обьемы свежей воды, которые подаются в производство;

g, мин, цмакс — текущий, минимальный и максимальный объемы технологическосп пара, подаваемого в производство;

Ообо, Ообомин, Ообомакс тЕкУЩий, МИНИмальный и максимальный объемы оборотной воды без дополнительного охлаждения, подаваемых в производство;

0 со, Оосомин, Оос а c — текущий, минимальный и максимальный объемы оборотной воды с дополнительным охлаждением в

ТНУ, подаваемые в производство; производство подают технологический пар по трубопроводу 8. Расход пара и его температуру измеряют соответственно датчиками 9 и 10, с которых сигналы поступают на входы преобразователей 11 и 12, а с их выхода — на вход УВБ 7. Температуру воды, выходящей из производства по трубопроводу 13 и поступающей на локальные очистные сооружения 14, измеряют датчиком 15, температуры, сигнал с которого поступает на вход преобразователя 16, а с его выхода— на вход УВБ 7, Воду после локальных очистных сооружений 14 частично подают непосредственно в производство по трубопроводу 17, а частично по трубопроводу 18 в систему охлаждения, включающую испаритель 19 теплонасосной установки 20, а также конденсатор 21. Соотношение этих объемов воды устанавливается с помощью регулятора 22 и регулирующего клапана 23 для воды, поступающей без дополнительного охлаждения, и с помощью регулятора 24 и регулирующего клапана 25 для воды, поступающей в теплонасосную установку 20.

Объемы воды, поступающей в производство без дополнительного охлаждения и с дополнительным охлаждением (после ТНУ), измеряют соответственно датчиками 26 и 27 расхода, сигналы с которых подаются на вход преобразователей 28 и 29, а с их выхода — на вход УВБ 7. Температура оборотной воды, поступающей на дополнительное охлаждение в ТНУ и охлажденная после ТНУ, измеряется соответственно датчиками 30 и

31 температуры, сигналы с которых поступают на входы преобразователей 32 и 33 и с их выхода — на вход УВБ 7. Эти значения температур необходимы для определения значения коэффициента отбора тепла из оборотной воды в ТНУ: а= —" —, (1)

Т„ где а — коэффициент отбора тепла в СО;

Т nT — температура оборотной воды после ТНУ;

Тат — температура оборотной воды перед ТНУ.

Управление значением коэффициента отбора тепла осуществляют путем регулирования подачи дополнительного количества х ладагента из резервуара 34 в систему его

5 циркуляции в ТНУ с помощью регулятора 3 и регулирующего клапана 36. установленных на линии 37 подачи хладагента в ТНУ.

Конденсатор 21 THY используется для подогрева воды (оборотной воды после локальных очистных сооружений или свежей), поступающей по трубопроводу 38. Подогретая вода по трубопро иоду 39 подается для использования в различных точках технологического процесса производства или используется для вспомогательных целей (горячее водоснабжение).

5 Регулирование объемов подаваемых в производство технологического пара и свежей воды производится соответственно регуляторами 40 и 41 и регулирующими клапанами 42 и 43.

10 От датчиков температуры 10, 4, 15, 30 и

31 на вход УВБ 7 поступают сигналы соответственно о температуре технологического пара, свежей воды, воды перед локальными очистными сооружениями, перед ТНУ и по15 сле ТНУ.

По значениям сигналов от датчиков 30 и

31 определяется в вычислительном блоке значение коэффициента отбора тепла а и сравнивается с а н и амакс

20 амин < а < амакс ° (2) где а„и„, а, a»« — минимальное, текущее и максимальное значение коэффициента отбора тепла.

По значению сигнала от датчика 15 проверяется условие

Ттек < Тмакс, (3) где Ттек, Тмакс — текущая и максимально допустимая температура воды перед локальными очистными сооружениями, например перед аэротенками биологической очистки

Т»кс = 38 С.

От датчиков 3, 9, 26 и 27 на вход УВБ 7 поступают сигналы соответственно о расходах свежей воды, технологического пара, оборотной воды без дополнительного ее охлаждения, оборотной воды с дополнительным охлаждением в ТНУ.

По значениям сигналов от этих датчиков проверяются условия

1673521

Кмин. Кмэкс текущее, минимальное, максимальное значения коэффициента соотношения обьемов воды без дополнитель-, ного и с дополнительным охлаждением, подаваемых в производство и определяемых по выражению

0обо (9)

Qoco

По сигналам от датчиков 3, 4, 9, 26, 27, 30 и 31 в вычислительном блоке в случае невыполнения условий (2 — 8) по полученной функциональной зависимости произвОдится прогноз температуры в системе

Тп

0 К (1-а) где Tn — прогноз на значение температуры воды в системе;

Qcs, Тсв — объем и температура свежей воды, соответственно; — расход технологического пара;

y — величина тепловых потерь в системе оборотного водоснабжения;

0 — объем воды, поступающей на локальные Очистные сооружения;

К вЂ” коэффициент соотношения объемов воды, подаваемых в производство без дополнительного охлаждения и с дополнительным охлаждением в ТНУ; а — коэффициент отбора тепла из оборотной воды в ТНУ.

Если выполняется условие

Тп < Такс, (11) тО ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ЭНаЧЕНИЯ 0С, д, Ообо, Оо о, К,а.

Эти значения с выхода вычислительного блока в виде установок подаются на входы регуляторов 40, 41, 22, 24 и 35, которые воздействуют на регулирующие клапаны соответственно 42, 43, 23, 25 и 36 и изменяют соответственно объем подаваемого в производство технологического пара, свежей воды. оборотной воды без дополнительного охлаждения, оборотной воды с дополнительным охлаждением. обьем хладагента, подаваемого в ТНУ, Регулирование этих величин способствует поддержанию температуры воды в системе оборотного водоснабжения предприятия на уровне, не превышающем значения Twxc. Если Tn > Такс, то производится расчет по функциональной зависимости (10) новых значений Qcs д, Qoeo Qoco, К, атак, чтобы выполнялось условие (11).

Если условия (2-8) выполнены, то производится поддержание значений величин

0са, g, 0обо, Qoco K,а так,чтобы выполнялось Условие Тт ;сопэ1, 15 цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) . 45-49 (на основе микросхемы К252 ПА 2) и коммутатора 50 аналоговых сигналов от дат20

30

45

55

10

Управляющий вычислительный блок 7 может быть реализован, например, на базе средств микропроцессорной техники. Этот блок выполняет функции по приему информации от датчиков 3, 4, 9, 10, 15, 26, 27, 30 и

31, выработке сигналов управления и их выдаче на исполнительные механизмы.

Блок 7 состоит из двух плат.

Первая плата — плата серийной микроЭВМ "Электроника К1-20", вторая плата— плата сопряжения, которая выполняет функции сбора сигналов управления на исполнительные механизмы. Эта плата состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП)

44 (на основе микросхемы КР572 ПВ2),пяти чиков 3, 4, 9, 10, 15, 26, 27, 30 и 31.Коммутатор выполнен на основе микросхем KP 143

КТ1. Связь микро-ЭВМ и "Электроника К120" с платой сопряжения осуществляется через параллельные интерфейсы ПИ1 51, ПИ2 52, ПИз 53 типа К580ИК55. ПИ 51 используется для выдачи управляющих цифровых кодов, изменения расхода свежей воды и технологического пара, поступающих в производство, причем через ЦАП| 45 и регулятор 41 и через него на регулирующий клапан 43 производится выдача сигнала для изменения расхода свежей воды, а через ЦАП2 46, регулятор 40. а через него на регулирующий клапан 42 производится выдача сигнала для изменения расхода технологического пара.

ПИг 52 используется для выдачи управляющего цифрового кода, изменения расхода оборотной воды без дополнительного ее охлаждения через ЦАПз на регулятор 22 и через него на регулирующий клапан 23. Кроме того, через ПИз вводятся преобразованные в цифровую форму. сигналы от датчиков

3, 4, 9, 10, 15, 26, 27, 30 и 31(через коммутатор АЦП). а также выдается сигнал запуска

АЦП (линия "Запуск" ) и сигналы адресации (" Адрес" ) на коммутатор, используемые для выбора одного из девяти входных измерительных сигналов.

ПИз 53 используется для выдачи управляющих цифровых кодов изменения расхода оборотной воды с дополнительным ее охлаждением и изменения расхода хладагента, подаваемого в ТНУ, причем через

ЦАП4 48. регулятор 24 и через него на регулирующий клапан 25 производится выдача сигнала для изменения расхода оборотной воды с дополнительным ее охлаждением, а через ЦАПб 49 на регулятор 35 и через него нэ регулирующий клапан 36 производится

1673521

Тп а К(1 -а) 35

55 выдача сигнала для изменения расхода хладагента, подаваемого в ТНУ.

Ввод-вывод сигналов и вычисление управляющих воздействий производит процессор (Пр) 54 (КР 580 ИК 80А) под управлением программы, записанной в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ)

55. Программа реализует следующие функции: управление вводом-выводом, масштабирование переменных, реализация программирующих функций для регуляторов расхода пара, свежей воды, оборотной воды без ее дополнительного охлаждения, оборотной с ее дополнительным охлаждением, изменения расхода хладагента в ТНУ.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 56 служит для записи и считывания из него информации.

Использование предлагаемого способа управления существенно облегчает управление процессом накопления тепловой энергии, содержащейся в оборотной воде, и позволяет оптимально производить производственный процесс с точки зрения ведения технологического регламента и экономических показателей, с максимально возможной утилизацией низкопотенциальной тепловой энергии, позволяет снизить расход технологического пара и расход свежей воды. Кроме того, предлагаемый способ также предотвращает подачу на биологическую очистку сточной воды с температурой, при которой процесс очистки не будет эффективно протекать.

В качестве системы охлаждения может быть использовано любое техническое устройство, с помощью которого можно производить охлаждение оборотной воды: вентиляторная градирня, теплообменник. В этом случае по значению аопределяется для теплообменника — дополнительное количество теплообменников, которые необходимо включить в работу; для вентиляторной градирни — дополнительное число включаемых в работу секций градирни.

Кроме того, способ позволяет повысить точность стабилизации значения температуры оборотной воды (за счет регулирования пяти управляющих воздействий); производить охлаждение не всего объема оборотной воды, а лишь ее определенной части; исключить значительные потери воды, связанные с испарениями в градирне (5-7 от производительности градирни), а также "тепловое загрязнение" окружающей среды отводимой тепловой энергией.

Все это создает условия для ритмичной работы производственного процесса в условиях замкнутого водооборотного цикла.

Формула изобретения

Способ управления водооборотным циклом, включающий подачу свежей и оборотной воды в систему производства и измерение температуры оборотной воды, подаваемой в систему охлаждения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности за счет утилизации ниэкопотенциальной тепловой энергии оборотной воды и повышения точности регулирования, в систему производства подают технологический пар, из которой воду подают на локальные очистные сооружения, после которых поток воды разделяют на два, один иэ которых подают в систему производства, а другой — в систему охлаждения, измеряют температуру технологического пара и свеЪ жей воды, подаваемых в систему производства, температуру оборотной воды, подаваемой на локальные очистные сооружения и в систему производства после системы охлаждения, измеряют расходы технологического пара и свежей воды, подаваемых в систему производства, оборотной воды, подаваемой в систему производства с выхода локальных очистных сооружений и системы охлаждения, по измеренным величинам прогнозируют температуру оборотной воды локальных очистных сооружений по формуле где Тп — прогнозируемая температура на локальных очистных сооружениях;

Qca — расход свежей воды;

҄— температура свежей воды; 7 — расход технологического пара; у — величина тепловых потерь в системе производства;

0 — расход воды, поступающей на локальные очистные сооружения;

К = 0оооИосо коэффициент распределения потоков оборотной воды;

Q бо — текущее значение расхода оборотной воды на линии локальные очистные сооружения — система производства;

Q«o — текущее значение расхода оборотной воды на линии система охлаждения— система производства;

a = T»ITäT коэффициент отбора тепла в системе охлаждения;

Т» — температура оборотной воды после системы охлаждения;

Тд, — температура оборотной воды перед системой охлаждения, сравнивают прогнозируемую температуру с максимально возможной температурой и по

1573527

Составитель А,Прусковцов

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Моргентал КоРРектоР М.Демчик

Заказ 2893 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 результатам сравнения регулируют расход технологического пара, хладагента в систему охлаждения, свежей воды в систему производства, соотношения расходов оборотной воды на систему охлаждения и систему производства до получения заданного значения температуры на локальных очистных сооружениях, 5