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利用雷達液位計監測真空制鹽蒸發液位的方案探討

作者: 來源: 發布時間:2017-10-10 11:03:53

        摘要:介紹利用新型真空靜壓法蘭變送器與雷達液位計組成真空制鹽蒸發液位監測新技術方案,實現真空制鹽過程自動控制。實際運行證明,該監控方法提高系統運行效率。

 
        真空制鹽是當今世界普遍采用的現代化制鹽方法,指鹵水在不同真空壓力狀態下的蒸發罐中進行蒸發,逐級濃縮\結晶制鹽的過程。制鹽過程中,核心工序是蒸發,生產中通過蒸發罐中液位變化計算水分蒸發量,并達到控制溶液濃度的目的。生產中,強腐蝕\結晶堵塞\真空\高溫同時存在,導致現場液位測量儀表損壞率極高,生產自動化控制系統無法正常運行。論文將重點闡述真空制鹽蒸發液位的測量方法。
 真空制鹽流程圖
1、直空制鹽蒸發工藝
        真空蒸發技術起源于1812年英國糖廠的單效真空蒸發,1887 年美國將此技術用于制鹽, 194。年開始應用于中國制鹽行業。蒸發是液體表面發生汽化或溶液部分汽化的現象,蒸發時液體必須不斷吸收熱量,溫度越高蒸發越快,溶液沸騰時蒸發速度zui快。根據蒸發罐內壓力,蒸發分為加壓蒸發\常壓蒸發或負壓蒸發9在負壓下的蒸發,我們稱為真空蒸發。應用zui廣的是采用強制循環真空蒸發器9如圖 2。
強制循環真空蒸發器
        制鹽企業為提高競爭力,不斷降低成本、提高產品質量,同時滿足節能減排政策,就必須對蒸發工藝進行改進,提高自動化控制水平,使蒸發效率達到zui佳狀態。
        實行多效蒸發生產目的是為了多次重復利用二次蒸汽,以降低單位產品的能耗,有效節約能源。蒸汽利用的次數就是效數。蒸發效數越多,蒸汽用量越少,能耗越低,但效數增多,會增加設備成本。
        真空制鹽主要過程為蒸汽加熱一效鹵水,排出的二次蒸汽逐效加熱下一效鹵水。通過逐效蒸發,使鹽漿增稠,稠料液去離心機脫水,即為鹽。每一效蒸發的關鍵是控制鹽漿的濃度,而鹽漿有較強腐蝕性、容易結垢、粘結,濃度難以直接測量,通常是通過在封閉蒸發室中蒸發前后的液位比來間接控制鹽漿濃度。所以液位測量是真空制鹽zui重要的參數。
 
2蒸發液位監測
2.1原用方案分析
        用人工監測液位的方式,難以提高產品質量和生產效率,人們逐漸用“攝像視頻+雷達液位計”,實現自動化實時控制,如圖3,應用雷達液位計連續測量旁通管中的液位。
 雷達液位計 + 窺鏡液位測量法
        此方案在實際應用中,因鹽漿結垢,水平連通管、旁通管經常發生堵塞問題,造成旁通管內液位假象,需頻繁停車,拆裝法蘭并清洗管道。蒸發中,鹽漿在蒸發室內因攪拌產生大量的泡沫,使雷達測量液位假象。人工清洗工作量大,生產成本高,液位測量不準,自動控制難以連續運行。
 
2.2液位監測方案改進
        隨著儀器儀表技術的發展,市場上已出現真空專用的液位變送器以及管道清洗技術,為真空制鹽蒸發液位監測提供了新思路。
        在設計、應用中,建議液位監測采用“法蘭差壓變送器、雷達液位計、窺鏡”三重組合冗余方案,確保測量的準確性、安全性、可靠性。設計與安裝方案,如圖4。
 變送器\雷達液位計\窺鏡液位監測方案
2. 2. 1方案設計說明
        1)蒸發室與旁通管間的連接管,從水平改為斜角,角度控制在20“左右,延長結垢清洗周期;
        2)在連通管上安裝沖洗環和截止閥,可定期自動清洗;
        3)在旁通管面部安裝雷達液位計;
        4)在旁通管另一側安裝20°斜角的法蘭短管,再安裝雙法蘭液位變送器,用于液位直接測量。同時在法蘭之間加裝沖洗環(結構如圖5),沖洗環上配置沖洗用截止閥,可定期清洗;
        5)在旁通管底部可加裝一個清洗閥門,大修時可以使用;
        6)在蒸發室面部,仍安裝采光窗和視頻攝像窗;
        7)旁通管內徑建議在300 mm以上,由于蒸發液位較高,毛細管較長,建議采用DN80法蘭。
 沖洗環結構
2. 2. 2方案優勢
        1)變送器可直接測量液位,消除蒸發過程中攪拌產生的泡沫對雷達測量產生的誤差,提高測量精度和產品質量;
        2)能連續準確測量液位,為生產過程實現自動化控制提供依據;
        3)雷達液位計與法蘭變送器組合,實現冗余監控,提高自動化控制系統可靠性;
        4)傾斜的連接管、法蘭短管,可以減少沉淀結垢物的堆積,也便于沖洗;
        5)配置沖洗環與截止閥相連,zui好是電動截止,用程序控制,定期對連接管、法蘭、旁通管進行清,減少管道結垢堵塞的問題,提高設備維護效率,閥洗降低維護成本;
        6)保留窺鏡,配置視頻窗口,以便觀察、安全巡視。
 
3、儀表的選擇與配置
        根據上述設計方案,還需配置合適的儀表,才能確保裝置正常運行。
3. 1雷達液位計的選擇
        雷達液位計的傳感器以波束的形式發射雷達波信號,發射波在被測物料表面產生反射,反射回來的回波信號仍由天線接收。探頭與介質表面無接觸,屬非接觸測量,具有較高的測量精度。但在真空蒸發中,因攪拌產生的泡沫較厚,雷達難以穿透,影響測量精度。
        新推出的導波雷達液位計,其傳感器探頭發出高頻脈沖并沿纜式探頭傳播,脈沖遇到物料表面會反射回來被儀表內的接收器接收,并將距離信號轉化為物位信號。導波雷達式液位計傳感器與介質直接接觸,對蒸汽和泡沫有很強的抑制能力。
        相對于雷達液位計,導波式雷達價格更低。但因其為接觸式測量,需考慮介質的腐蝕性和粘附性,而且過長的導波雷達安裝和維護非常困難。另外,導波式雷達導波桿(纜)長度根據工況固定設計和加工,沒有互換性,因此導波雷達的選型要比普通雷達復雜得多。
        型號選擇具體可參照各制造商的相關資料,如VEGA、SIMENS、SC三暢儀表等。
 
3.2變送器的選擇
        真空制鹽蒸發工段,介質具有腐蝕性、易結晶沉淀,而且環境存在腐蝕性氣體,選擇變送器時,必須考慮以下因素:
        法蘭膜片材質—鹽對不銹鋼有極強的腐蝕性,建議選擇擔材。
        殼體材質—環境腐蝕嚴重,可選擇316不銹鋼。
        沖洗環—可選擇316L。為防止結晶顆粒較大,不易排出,建議沖洗孔選擇1/2NPT。
 
        變送器類型選擇—蒸發器的高度通常在6 m以上,屬于密封容器,根據方案應選擇通徑DN80以上的雙法蘭變送器。常見多效真空蒸發,在I效、且效工作為正壓,i效、W效、V效為負壓。根據操作壓力,工效、且效可選擇標準的雙法蘭變送器,而扭效、W效、V效蒸發器,需選擇雙法蘭真空靜壓遠傳差壓變送器。目前市面上的真空專用雙法蘭變送器主要有:三暢儀表SC3051、3851、1151等、艾默生的3051S,3051C系列和重慶川儀的PDS系列。
        根據上述條件,各效蒸發液位變送器選型基本要求可參考表1。
 魯效蒸發器液位變送器設計選型基本要求
4  結 論
        以上設計安裝方案 已在制糖 海綿鈦產業中得到成功試用 充分證明此方案可有效解決真空蒸發中因泡沫 結晶 真空 強腐蝕產生的液位測量難題
 
5  其他建議
        真空制鹽 一般采用差壓變送器配合孔板節流裝置測量蒸汽 鹵水和鹽液液位 近年來 許多廠家應用雷達液位計測量鹽液液位 但環境對碳鋼法蘭造成了嚴重的腐蝕 導致內襯 PTFE 發生變形損壞 因此 建議選擇的液位計必需內襯 PTFE 材質 并要求法蘭為 316 或 316L 材質。

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