醋酸纤维丝束成型工段疏水系统优化方法

醋酸纤维丝束成型工段疏水系统优化方法

喻飞,郑恒谷,羌培华

(珠海醋酸纤维有限公司,广东珠海519050)

摘要:醋酸纤维丝束成型工段的管道疏水工艺主要设计方式是将各冷凝段冷凝水导入大容积凝结水储罐中进行收集,管路复杂、管件数量庞大,多种热力下的凝结水交叉汇集,阀门检修维护率高,水锤现象多有发生,导致维护工作量大,影响到丝束成型工段的经济性和安全性,针对此,本文提出丝束成型工段疏水系统优化方法,为疏水系统设计及维保提供思路。关键词:醋酸纤维丝束成型;疏水系统;优化中图分类号:TQ352.5

文献标志码:B

doi:10.3969/j.issn.1672-500x.2018.01.005

收稿日期:2018-2-11

作者简介:喻飞(1987-),男,湖北人,助理工程师,从事工艺及设备技术管理及支持。

文章编号:1672-500X (2018)01-0019-04

第47卷第1期化纤与纺织技术

Vol.47No.1

2018年3月

Chemical Fiber &Textile Technology

Mar.2018

0引言

醋酸纤维丝束成型工段需要用到大量的热力设备,包括热浆、热水、热风等加热介质,涉及到多种设备,管路从DN400mm 至DN15mm 各型号管径均有布置,蒸汽的供应压力从高压到低压均有运用,各种汽管道的热力值梯度分布不均,疏水系统复杂而庞大,在设计阶段如果不逐一梳理,管路布置很难做到高效和优化。针对以上存在的客观因素,结合实际生产过程中遇到的难点,重点对目前典型的常规疏水系统设计中存在的问题进行优化,再辅助日常维保过程中需关注的核心点,本文介绍了该疏水系统的优化方案及维保措施。

1疏水系统存在的问题

醋酸纤维丝束成型工段疏水系统主要包括

两大部分,第一部分即设备台套的疏水,主要

包括溶解装置、回收装置、板式换热器、蒸发装置、热水预热器、浆液预热器、单体冷凝水泵、多联冷凝泵组、工艺风预热器、暖通器等,涉及到的设备种类繁多,对所用蒸汽要求不尽相同;第二部分即蒸汽管路的疏水,主要包括主蒸汽、再热蒸汽、旁路蒸汽、排气以及辅助蒸汽管路等。这些疏水系统的设计原则是要做到回收工质和热量以及保证设备的安全和经济运行[1]。整个疏水系统大部分属于典型的常规疏水系统设计,也有个别非常规的疏水设备需要单独设计,如热水预热器则采用气液混合相加热后疏水。该系统主要问题集中在常规疏水系统设计方面,具体问题如下。

1.1

Δ和饱和蒸汽压变化前后的影响

该系统管道布置复杂,各路疏水交叉汇集,

这直接导致了以下两个方面的问题:首先不同设备不同工况下疏水器前后的放热量是完全不同的,即各疏水汇集管路前后的Δ会发生很大

设备与控制

变化,尤其是对于相变化,如气体变为液体都要放出热量,所以同种物质的不同聚集状态在同一温度下的焓值不相等,且(g)>(l)>(s),在当前的管道布置中存在大量的不同类设备疏水汇集的现象,汇集后会出现非规律性气堵、水堵现象,主要的原因是在布管时没有对焓值的变化进行细分。其次依据水的饱和蒸汽压公式Lg =7.07406-(1657.46/(+227.02)),10℃≤≤168℃,可以非常明确不同温度下疏水管路中水的饱和蒸汽压是完全不同的,不同饱和蒸汽压的水汇集后也会出现不同程度的水锤现象。在出现水锤现象严重的管路上,对其表征温度用红外测温仪进行采集,其中“疏水温度”为正常工况下多次采集的均值,发现不同管路汇集时温差越大,水锤现象越严重。1.2热能浪费和回收品质难保证

热能回收过程中正常的冷凝液回收一般按照一定的温度梯度进行收集,在梯度外的冷凝液最后要经过闪蒸装置的处理后才能进行回收利用,这样才能保证再利用的热能品质。然而,闪蒸装置的频繁触发,不仅浪费二次利用的热能而且还会影响疏水效果,运行中经常会出现正常疏水不畅,正常水位运行不稳定,背压阀频繁开启,大量梯度外的疏水进入热能回收装置,直接影响整个回收系统的效率。

2

疏水系统的优化措施及维保过程中的要点

2.1

按疏水温度梯度规律重新改造疏水系统理清工艺流程图(PID)和物料平衡图

(PFD)中涉及到醋酸纤维丝束成型工段疏水系统的工艺条件和设计,对于疏水阀组的设计原

则必须按照以下要求进行[2]:

(1)疏水阀不串联使用,并联使用时一定要汇入温度梯度一致的疏水管网;

(2)每台设备需至少对应一套疏水阀组,

即使是同类设备也不能共用疏水阀组;

(3)对于管径在DN50mm 及以上的疏水管路须加装过滤器;

(4)疏水管路前后1m 的距离内不能出现2

个以上的弯头,沿流向必须保证仰角6.98°的坡度设计和安装要求;(5)在疏水阀组末端需配置观察镜、温度

表。

在正常工况的条件下对每个疏水阀的下游温度逐一进行采集,依据水的饱和蒸汽压与温度的曲线图(见图1),对温度进行一个梯度分类,按照曲率的变化幅度并结合本疏水系统实际的疏水温度采集均值大致将其分为三个区间,即低温梯度区间(温度≤58℃),中温梯度区间(59℃≤温度≤68℃),高温梯度区间(温度≥69℃)。

一旦出现冷凝水温度超过80℃的表征温度,通常需检查管件并判断是否存在漏汽现象,除非有特殊工艺要求

。

图1水的饱和蒸气压曲线图

化纤与纺织技术第47卷

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2.2安装合理适用的疏水阀组

在现场改造的过程中一定要注意疏水阀组

的安装形式,尤其要严格按照图2带过滤装置无旁路的疏水阀组的形式进行标准安装。

A—前排空阀;B—进汽切断阀;C—过滤器;D—疏水阀;

E—后排空阀;F—疏水切断阀;G—现场温度指示表;H—观察镜

图2带过滤装置无旁路的疏水阀组安装图

表1不同直径疏水管道集液包尺寸的选择疏水管路/mm 集液包尺寸/mm

DN15~DN25DN50

DN40~DN80DN300≥DN100

DN400

这种改进的疏水阀组安装形式有三个方面的优点:第一是组件布置紧促,单流向上减少布管时的弯头用量;第二是增加Y 型过滤器,有效杜绝固体杂物进入阀A 和阀E 之间的管件中;第三是安装现场疏水温度表和视镜后出现问题能够及时发现,并可以根据疏水温度梯度对问题进行快速分析和排查,有利于生产过程中“点巡检”工作的开展。

2.3设置独立的小容量疏水集液包

该疏水系统布管复杂,各温度梯度的疏水从不同管径汇集入槽,再加上部分疏水管件的泄露,蒸汽直接进入疏水系统,为避免对大容积凝结水回收装置造成过载荷负担,设置独立的设备和蒸汽管道小容量疏水集液包,其中设备用集液包按照2.1中温度梯度的划分设置低温、中温、高温三种,管道用设置中温集液包。推荐的集液包的尺寸大小可参见表1[3],仅供参考。

2.4设置高压蒸汽管路疏水扩容器

为了避免因高压蒸汽管道疏水阀泄漏而导致高压蒸汽直接进入热能回收系统,而影响整个热能回收的正常温度波动范围,设置独立的高压蒸汽管路疏水扩容器,该扩容器主要接收

DN400mm、DN300mm 和DN150mm 主蒸汽管

道和干燥用换热器的疏水,扩容器闪蒸产生的二次蒸汽直接安全排空,该优化设计原则为:(1)扩容器疏水入口管路上依次接入高压主蒸汽和干燥用换热器疏水管道,按照压力高低顺序排布,压力越低越靠近入口处,并且接入的角度以45°最佳[1],总之接入原则为疏水介

质更加顺利地进入扩容器。

(2)扩容器应布置在热能回收装置正上方,同时要保证接入扩容器入口位置的疏水管路在15m 的距离内不可设置爬高段。

(3)扩容器在选型计算时,考虑到醋酸纤维丝束成型工段工艺工改会出现用汽量和疏水

量的变化,且变化趋势为增大,因此在保证良好蒸发效果的前提下,扩容器的容积放大1.5倍进行选型。

(4)扩容器顶部二次闪蒸安全排空阀应具

有调节和控制扩容器内部压力的功能,可以根据不同压力要求和工况进行适当的调整。2.5

定时巡检和定期维护

各疏水管路的表征温度是反映该疏水管路

是否正常工作的重要参数,尤其是同一稳定工况下的疏水温度应该是平稳有规律地进行波动,因此对各疏水管路的表征温度进行定时巡检和记录,能够有效地帮助现场工艺人员发现加热设备、疏水管件、阀门等部件的工作状态,并根据表征温度的高低对出现异常的情况进行排除判断。

表征温度反映的是整个疏水系统的状态,

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