啤酒行業(yè)的蒸汽耗量非常大。尤其是三大鍋的釀造車間,蒸汽負(fù)荷最大;而且蒸汽使實(shí)際流量隨產(chǎn)量變化;自身也有周期性用量變化。
釀造車間里面使用蒸汽的設(shè)備除了(夾層鍋如)糊化鍋、糖化鍋和煮沸鍋以外,還有一些小的板式換熱器,用于CIP清洗。因此,現(xiàn)場蒸汽的實(shí)際用汽量最大時(shí)有幾十噸,而小的時(shí)候只有一兩頓左右,用氣量波動(dòng)較大。
三大鍋的使用壓力一般為4bar g,,鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力一般為8-12barg,這樣輸送管道比較小,也比較節(jié)能。所以現(xiàn)場需要減壓。常規(guī)的比例式的自力式減壓閥調(diào)節(jié)方式減壓,調(diào)節(jié)通過設(shè)定彈簧和下游反饋的蒸汽壓力達(dá)到平衡來開大或者是關(guān)小閥門,反應(yīng)速度比電動(dòng)閥快,但比氣動(dòng)減壓閥慢,它具有的下列優(yōu)點(diǎn)使得其在民用蒸汽系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用:
1. 簡單方便,具有“設(shè)定后不管”的特點(diǎn);
2. 能用于潮濕、腐蝕、易燃、易爆的環(huán)境,且不需增加額外的費(fèi)用;
3. 無需額外提供動(dòng)力源,既不需要電,也不需要壓縮空氣,沒有停電停氣即停閥的擔(dān)憂。
但是,對于啤酒釀造車間的蒸汽減壓站來說,使用自力式減壓閥(如瑞克的PRV2000),由于負(fù)荷變化較快,其減壓閥的的反應(yīng)速度相對較慢,當(dāng)下游的夾層鍋停止用汽或進(jìn)汽的壓力突然升高時(shí),需要減壓閥快速關(guān)小,以減少蒸汽的供應(yīng)量,此時(shí),自力式減壓閥的反應(yīng)速度達(dá)不到這樣的要求,使得下游的壓力升高,導(dǎo)致安全閥起跳;
糖化車間的有時(shí)長時(shí)間處于低負(fù)荷狀態(tài),且這種變化非常頻繁。而自力式減壓閥在小開度時(shí)不穩(wěn)定,當(dāng)下游的夾層鍋處于保溫狀態(tài)時(shí),或是只有CIP板換在用汽時(shí),蒸汽的用量減小,此時(shí)減壓閥的開度必須很小。但是,大口徑的自力式減壓閥在小開度時(shí)工作狀態(tài)并不是很穩(wěn)定,經(jīng)常容易出現(xiàn)閥門振蕩,下游壓力波動(dòng)頻繁的現(xiàn)象,同樣會造成安全閥起跳的情況出現(xiàn)。
有鑒于此,瑞克的工程師得出以下結(jié)論:該工藝的蒸汽用汽量是一個(gè)典型的負(fù)荷變化大而且快的壓力控制,而且進(jìn)汽的壓力又不穩(wěn)定,采用自力式控制很困難。了解到上述情況以后,提出了如下的建議:
考慮到釀造車間的蒸汽峰值用汽量與正常的用汽量相差較大,為了確保蒸汽流量變化時(shí)控制閥能夠及時(shí)有效地穩(wěn)定下游壓力,同時(shí)也為了保證控制閥能正常地工作和延長其使用壽命,我們設(shè)計(jì)了并聯(lián)分程控制的方式。具體說明如下:
我們設(shè)計(jì)了采用A、B兩只同向動(dòng)作的電氣動(dòng)控制閥構(gòu)成并聯(lián)分程控制方案。
在小負(fù)荷時(shí),比如說在保溫階段或是只有CIP板換工作時(shí),控制器控制輸出使得B閥處于關(guān)閉狀態(tài),只使用A控制閥的開度變化來調(diào)節(jié)蒸汽量;
當(dāng)大負(fù)荷時(shí),例如有兩臺及以上的夾層鍋工作時(shí),A閥雖然已全開仍滿足不了蒸汽量的需求,這時(shí)控制器控制輸出讓B閥也開始打開,增加蒸汽供應(yīng)量,滿足下游的蒸汽壓力的要求;
采用兩臺流通能力相同的控制閥構(gòu)成的分程控制系統(tǒng)后,其控制閥的可調(diào)范圍比采用單臺大口徑控制閥進(jìn)行控制時(shí)的可調(diào)范圍擴(kuò)大了一倍,完全可以滿足不同生產(chǎn)負(fù)荷的要求,而且控制的精度也得到了提高,控制質(zhì)量得以改善,同時(shí)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性亦進(jìn)一步得到了提高;
之所以沒有采用單臺大口徑控制閥的原因,除了上面的采用兩臺DN100的控制閥,還可以徹底地避免在蒸汽用汽量小的時(shí)候,單臺大口徑控制閥會出現(xiàn)的長時(shí)間處于小開度,引起閥芯/閥座的“抽絲”損壞現(xiàn)象;
由于氣動(dòng)減壓閥的快速反應(yīng),當(dāng)下游的夾層鍋停止進(jìn)汽時(shí),閥門具有快速的響應(yīng)能力,避免下游憋壓而引致的安全閥起跳的現(xiàn)象出現(xiàn)。
上述方案為啤酒公司釀造車間選用,無論減壓站后端的設(shè)備是否開停機(jī),蒸汽用量如何變化,減壓后的壓力始終在允許的范圍之內(nèi),滿足了現(xiàn)場的工藝要求。
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