本實用新型涉及制糖和智能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高效利用糖廠汽凝水智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

作為食品行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)及多種產(chǎn)品的原料工業(yè)，制糖工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位，制糖工業(yè)也是輕工領(lǐng)域有機污染比較嚴重的工業(yè)之一。目前，制糖工業(yè)在清潔生產(chǎn)和污染防治工作中取得了較大的進展。經(jīng)過技術(shù)改造，已實現(xiàn)了部分用水循環(huán)生產(chǎn)，主要解決了：蒸發(fā)、煮糖抽真空和蒸汽冷凝用水進行循環(huán)使用；I效蒸發(fā)汽凝水作為鍋爐補給水；鍋爐除塵及水沖灰用水的循環(huán)使用；汽輪發(fā)電機的冷卻水作為全廠用水補充，解決了糖廠生產(chǎn)用水量的50-60％左右，大大減少外源水的用量。但是目前糖廠生產(chǎn)的用水量仍為每噸甘蔗4～6噸，甘蔗自身水分還沒得到充分利用。與先進國家相比，噸成品耗水量仍有較大差距。

目前，制糖廠水系統(tǒng)主要存在的主要問題之一是，多效蒸發(fā)系統(tǒng)的II效汽凝水因技術(shù)、設(shè)備等多方面原因，有時含糖分超過50ppm(汽凝水回用于鍋爐補給水質(zhì)要求為：所含糖分小于25ppm以下)，不能全部回鍋爐充分利用。目前大多數(shù)企業(yè)的II效汽凝水均直接排入循環(huán)水系統(tǒng)。II效汽凝水直接排入循環(huán)水系統(tǒng)會造成循環(huán)水系統(tǒng)CODcr值的升高，循環(huán)水的“富營養(yǎng)化”現(xiàn)象加劇，進而影響整個生產(chǎn)工藝。且該部分水水溫較高(一般在60℃以上)，直排會造成能源損失及循環(huán)水系統(tǒng)的蒸發(fā)損失加大，浪費水資源。由于這些循環(huán)使用的汽凝水來自于蒸發(fā)的糖液，帶有一定的糖分，如果汽凝水中糖分濃度超過一定限額，一是容易引起結(jié)垢，導(dǎo)致爆管，造成重大事故；二是爐水容易起泡沫，出現(xiàn)假水位，嚴重影響鍋爐的安全運行；三是必須增加排污，導(dǎo)致?lián)p失大量熱能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種高效利用糖廠汽凝水智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對糖廠蒸發(fā)或煮糖的汽凝水的糖分進行檢測，并對符合入爐標(biāo)準和不符合入爐標(biāo)準的蒸發(fā)或煮糖汽凝水進行自動分流控制，既充分利用了糖分達標(biāo)的汽凝水替代除鹽水，又阻止了超標(biāo)汽凝水入爐，最終實現(xiàn)了高效利用糖廠汽凝水、節(jié)能節(jié)水的最大化，又保證了鍋爐的安全運行，為糖廠提高綜合效益和節(jié)能減排水平發(fā)揮重要作用。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

高效利用糖廠汽凝水智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括除氧器1、除鹽水箱2、除鹽水泵3、冷凝水泵4、汽凝水箱5、除糖分處理設(shè)備6和自動控制系統(tǒng)7；在I效蒸發(fā)汽凝水管、II效蒸發(fā)汽凝水管、除糖分處理設(shè)備6分別安裝在線糖分檢測儀01AT、04AT、07AT，在I效蒸發(fā)汽凝水管道安裝控制閥02AV和03AV、在II效蒸發(fā)汽凝水管道安裝控制閥05AV和06AV、在除糖分處理設(shè)備6出口管道安裝控制閥08AV；汽凝水箱5通過2個冷凝水泵4與除氧器1連接；除鹽水箱2通過2個除鹽水泵3與除氧器1連接；在汽凝水箱5安裝液位變送器10LT、在除鹽水箱2安裝液位變送器09LT、在除氧器1出口管道安裝流量計11FT、在除鹽水箱2出口管道安裝流量計12FT、在汽凝水箱5出口管道安裝流量計13FT；

II效蒸發(fā)汽凝水管道與煮糖、清汁一級、中和汁二級汽凝水管道為同一管道；

上述所有的在線糖分檢測儀、液位變送器、流量計和控制閥通過控制電纜與自動控制系統(tǒng)7連接。

所述自動控制系統(tǒng)7為DCS系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng)，并預(yù)置有通訊功能。

本智能控制系統(tǒng)可以通過通訊方式與全廠乃至集團的自動化信息化系統(tǒng)連接，實現(xiàn)糖廠全流程自動化信息化。

該系統(tǒng)的控制方式為：

（1）安裝在I效蒸發(fā)汽凝水管道上的在線糖分檢測儀01AT測量到的糖分信號送到DCS或PLC控制器,當(dāng)糖分低于25PPm時，符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，打開達標(biāo)汽凝水控制閥02AV、關(guān)閉超標(biāo)汽凝水控制閥03AV，讓達標(biāo)的I效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱、除氧器送入鍋爐；當(dāng)糖分高于25PPm時，不符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，馬上關(guān)閉達標(biāo)汽凝水控制閥02AV、打開超標(biāo)汽凝水控制閥03AV，阻止超標(biāo)的I效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱5、除氧器1送入鍋爐，讓其送去處理；

（2）安裝在II效蒸發(fā)汽凝水管道上的在線糖分檢測儀04AT測量到的糖分信號送到DCS或PLC控制器,當(dāng)糖分低于25PPm時，符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，打開達標(biāo)汽凝水控制閥05AV、關(guān)閉超標(biāo)汽凝水控制閥06AV，讓達標(biāo)的II效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱、除氧器送入鍋爐，當(dāng)糖分高于25PPm時，不符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，馬上關(guān)閉達標(biāo)汽凝水控制閥05AV、打開超標(biāo)汽凝水控制閥06AV，阻止超標(biāo)的I效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱5、除氧器1送入鍋爐，讓其送去處理；

（3）安裝在除糖分處理設(shè)備6上的糖分檢測儀07AT測量到的糖分信號送到DCS或PLC控制器,當(dāng)糖分低于25PPm時，符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，打開控制閥08AV、讓達標(biāo)的汽凝水經(jīng)汽凝水箱、除氧器送入鍋爐，當(dāng)糖分高于25PPm時，不符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，馬上關(guān)閉08AV、阻止超標(biāo)的汽凝水經(jīng)汽凝水箱5、除氧器1送入鍋爐，讓其繼續(xù)處理。

自動控制系統(tǒng)7根據(jù)達標(biāo)汽凝水的流量信號12FT、除氧器出口流量信號11FT、除鹽水箱出口流量信號13FT智能地自動調(diào)節(jié)除鹽水流量：除氧器1出口的水是送入鍋爐的，其流量11FT是固定的，按照生產(chǎn)要求，11FT=12FT+13FT,達標(biāo)汽凝水的流量信號12FT由于含糖分不一定達標(biāo)，所以是波動的，本智能控制系統(tǒng)能根據(jù)這三個流量信號在優(yōu)先使用達標(biāo)汽凝水12FT的前提下，不足的水量由本智能控制系統(tǒng)控制除鹽水流量13FT補充。

本智能控制系統(tǒng)可以通過通訊方式與全廠乃至集團的自動化信息化系統(tǒng)連接，實現(xiàn)糖廠全流程自動化信息化。

本實用新型的優(yōu)點是：

1、實現(xiàn)對糖廠蒸發(fā)或煮糖的汽凝水的糖分進行檢測，并對符合入爐標(biāo)準和不符合入爐標(biāo)準的蒸發(fā)或煮糖汽凝水進行自動分流控制，既充分利用了糖分達標(biāo)的汽凝水替代除鹽水，又阻止了超標(biāo)汽凝水入爐，最終實現(xiàn)了高效利用糖廠汽凝水、節(jié)能節(jié)水的最大化，又保證了鍋爐的安全運行，為糖廠提高綜合效益和節(jié)能減排水平發(fā)揮重要作用；

2、本系統(tǒng)是高效利用糖廠汽凝水、保障生產(chǎn)安全、有效節(jié)能減排、提高效益的智能化控制系統(tǒng)，還可以避免因含糖分超標(biāo)進入鍋爐導(dǎo)致鍋爐爆管而停產(chǎn)維修所造成的動輒數(shù)十萬甚至數(shù)百萬元的損失；

3、本系統(tǒng)還可以與企業(yè)或集團的信息化管理系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成，相關(guān)數(shù)據(jù)自動傳入信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)自動分類、統(tǒng)計、優(yōu)化，為制糖企業(yè)的原料采購、物料管理、生產(chǎn)平衡調(diào)度、財務(wù)管理、人力資源合理調(diào)配、設(shè)備智能管理、全面質(zhì)量管理提供快速、準確、全面的數(shù)據(jù)，為管理者正確決策打下堅實的基礎(chǔ)，可以全面提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、節(jié)能減排、提高綜合效益；

4、本系統(tǒng)成本低，收效高，僅需要約一百萬元的投入就可以為糖廠每個榨季創(chuàng)造千萬元以上的綜合效益，若在我國的制糖行業(yè)推廣使用，將會給整個行業(yè)帶來巨額的經(jīng)濟和節(jié)能減排效益。

附圖說明

圖1是本實用新型高效利用糖廠汽凝水智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，圖中標(biāo)號及名稱為：除氧器1、除鹽水箱2、除鹽水泵3、冷凝水泵4、汽凝水箱5、除糖分處理設(shè)備6、自動控制系統(tǒng)7。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。

高效利用糖廠汽凝水智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括除氧器1、除鹽水箱2、除鹽水泵3、冷凝水泵4、汽凝水箱5、除糖分處理設(shè)備6和自動控制系統(tǒng)7；在I效蒸發(fā)汽凝水管、II效蒸發(fā)汽凝水管、除糖分處理設(shè)備6分別安裝在線糖分檢測儀01AT、04AT、07AT，在I效蒸發(fā)汽凝水管道安裝控制閥02AV和03AV、在II效蒸發(fā)汽凝水管道安裝控制閥05AV和06AV、在除糖分處理設(shè)備6出口管道安裝控制閥08AV；汽凝水箱5通過2個冷凝水泵4與除氧器1連接；除鹽水箱2通過2個除鹽水泵3與除氧器1連接；在汽凝水箱5安裝液位變送器10LT、在除鹽水箱2安裝液位變送器09LT、在除氧器1出口管道安裝流量計11FT、在除鹽水箱2出口管道安裝流量計12FT、在汽凝水箱5出口管道安裝流量計13FT；

II效蒸發(fā)汽凝水管道與煮糖、清汁一級、中和汁二級汽凝水管道為同一管道；

上述所有的在線糖分檢測儀、液位變送器、流量計和控制閥通過控制電纜與自動控制系統(tǒng)7連接。

所述自動控制系統(tǒng)7為DCS系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng)，并預(yù)置有通訊功能。

本智能控制系統(tǒng)可以通過通訊方式與全廠乃至集團的自動化信息化系統(tǒng)連接，實現(xiàn)糖廠全流程自動化信息化。

該系統(tǒng)的控制方式為：

（1）安裝在I效蒸發(fā)汽凝水管道上的在線糖分檢測儀01AT測量到的糖分信號送到DCS或PLC控制器,當(dāng)糖分低于25PPm時，符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，打開達標(biāo)汽凝水控制閥02AV、關(guān)閉超標(biāo)汽凝水控制閥03AV，讓達標(biāo)的I效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱、除氧器送入鍋爐；當(dāng)糖分高于25PPm時，不符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，馬上關(guān)閉達標(biāo)汽凝水控制閥02AV、打開超標(biāo)汽凝水控制閥03AV，阻止超標(biāo)的I效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱5、除氧器1送入鍋爐，讓其送去處理；

（2）安裝在II效蒸發(fā)汽凝水管道上的在線糖分檢測儀04AT測量到的糖分信號送到DCS或PLC控制器,當(dāng)糖分低于25PPm時，符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，打開達標(biāo)汽凝水控制閥05AV、關(guān)閉超標(biāo)汽凝水控制閥06AV，讓達標(biāo)的II效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱、除氧器送入鍋爐，當(dāng)糖分高于25PPm時，不符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，馬上關(guān)閉達標(biāo)汽凝水控制閥05AV、打開超標(biāo)汽凝水控制閥06AV，阻止超標(biāo)的I效蒸發(fā)汽凝水經(jīng)汽凝水箱5、除氧器1送入鍋爐，讓其送去處理；

（3）安裝在除糖分處理設(shè)備6上的糖分檢測儀07AT測量到的糖分信號送到DCS或PLC控制器,當(dāng)糖分低于25PPm時，符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，打開控制閥08AV、讓達標(biāo)的汽凝水經(jīng)汽凝水箱、除氧器送入鍋爐，當(dāng)糖分高于25PPm時，不符合入爐標(biāo)準，DCS或PLC控制器輸出信號，馬上關(guān)閉08AV、阻止超標(biāo)的汽凝水經(jīng)汽凝水箱5、除氧器1送入鍋爐，讓其繼續(xù)處理。

自動控制系統(tǒng)7根據(jù)達標(biāo)汽凝水的流量信號12FT、除氧器出口流量信號11FT、除鹽水箱出口流量信號13FT,智能地自動調(diào)節(jié)除鹽水流量：除氧器1出口的水是送入鍋爐的，其流量11FT是固定的，按照生產(chǎn)要求，11FT=12FT+13FT,達標(biāo)汽凝水的流量信號12FT由于含糖分不一定達標(biāo)，所以是波動的，本智能控制系統(tǒng)能根據(jù)這三個流量信號在優(yōu)先使用達標(biāo)汽凝水12FT的前提下，不足的水量由本智能控制系統(tǒng)控制除鹽水流量13FT補充。

本智能控制系統(tǒng)可以通過通訊方式與全廠乃至集團的自動化信息化系統(tǒng)連接，實現(xiàn)糖廠全流程自動化信息化。

應(yīng)用實施例：

在廣西貴港某中型糖廠應(yīng)用本申請的高效利用糖廠汽凝水智能控制系統(tǒng)，該糖廠榨季為120天，其榨糖量為10000噸/日。Ⅰ效蒸發(fā)汽凝水約4164噸/天，Ⅱ效汽凝水約3640噸/天，經(jīng)過統(tǒng)計得到：

1、節(jié)省外源水3640噸/天，工商業(yè)用水:4.10元/噸算，就節(jié)省

3640噸/天x4.1元/噸=14924元/天；

2、節(jié)省外源水凈化處理費用：

3640噸/天x 0.5元/噸=1820元/天：

3、節(jié)省化學(xué)水處理費用5990元/天：

（1）總消耗電能成本402.45kW x 24小時x 0.5元/度=4829.4元/天

（2）人工費按80元一天每人，需要2人 2x80=160元/天

（3）消耗的化學(xué)藥品約1000元/天

4、節(jié)省把常溫20℃水加熱到符合入爐標(biāo)準的125℃所需要的費用72000元/天：

20℃水熱值為84kj/kg ，125℃飽和水熱值為525kj/kg ，198℃、0.294MPa 的加熱蒸汽熱值為2862kj/kg

把常溫20℃水加熱到125℃所需要的198℃、0.294MPa 蒸汽：D=80x103x2x（525-84）/98%x（2862-525）=30.8t/h

這30.8t/h的蒸汽，含有的熱能為30.8x103x 2862=88149600kj/h

1噸國標(biāo)標(biāo)煤=7000kcal/kg=7000×4.1868J=29307.6kJ≈29307kJ

因此，30.8t/h的蒸汽折標(biāo)煤=88149600/29307≈3008kg/h=3t/h

標(biāo)煤價格按1000元/t算，則每天節(jié)省1000x3x24=72000元/天

5、節(jié)省把105℃Ⅱ效汽凝水降溫到40℃常溫所消耗的冷卻水費用39450元/天：

Ⅱ效汽凝水3640t/天，105℃，熱值為440kj/kg，需要用15℃熱值為63kj/kg的水冷卻到40℃（熱值為168kj/kg）需要冷卻水的流量為：

D=3640x1000x（440-168）/98%x（168-63）= 9621768.71 kg/天=9621.8 t/天

冷卻水按：工商業(yè)用水:4.10元/立方米算

則需要 9621.8 t/天 x 4.1元/立方米≈39450元/天

6、節(jié)?、蛐畯?05℃到40℃被白白浪費的熱能折33783元/天：

Ⅱ效汽凝水從105℃到40℃浪費掉的熱能:

（440-168）x3640x1000=990080x1000kj/天

1噸國標(biāo)標(biāo)煤=7000kcal/kg=7000×4.1868kJ/kg=29307.6kJ/kg≈29307kJ/kg

因此，折算為標(biāo)煤=990080x1000/29307≈33783kg/天=33.783t/天

標(biāo)煤價格按1000元/t算，則每天需要1000x33.783=33783元/天

結(jié)論

綜上所述，日榨10000噸的糖廠采用本系統(tǒng)能有效利用Ⅱ效汽凝水，每天可以節(jié)省：

14924元+1820元+5990元+72000元+39450元+33783元

=167967元≈16.8萬元

糖廠榨季一般為120天，那么一個榨季就節(jié)?。?/p>

16.8萬元x120天=2016萬元

由此推算，日榨20000噸的大型糖廠如果能采用本系統(tǒng)有效利用Ⅱ效汽凝水，那么，一個榨季就能節(jié)省約4032萬元。