啤酒行業的蒸汽耗量非常大。尤其是三大鍋的釀造車間,蒸汽負荷*大;而且蒸汽使實際流量隨產量變化;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,現場蒸汽的實際用汽量*大時有幾十噸,而小的時候只有一兩頓左右,用氣量波動較大。
三大鍋的使用壓力一般為4bar g,,鍋爐產生的蒸汽壓力一般為8-12barg,這樣輸送管道比較小,也比較節能。所以現場需要減壓。常規的比例式的自力式減壓閥調節方式減壓,調節通過設定彈簧和下游反饋的蒸汽壓力達到平衡來開大或者是關小閥門,反應速度比電動閥快,但比氣動減壓閥慢,它具有的下列優點使得其在民用蒸汽系統中得到了廣泛的應用:
1. 簡單方便,具有“設定后不管”的特點;
2. 能用于潮濕、腐蝕、易燃、易爆的環境,且不需增加額外的費用;
3. 無需額外提供動力源,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),由于負荷變化較快,其減壓閥的的反應速度相對較慢,當下游的夾層鍋停止用汽或進汽的壓力突然升高時,需要減壓閥快速關小,以減少蒸汽的供應量,此時,自力式減壓閥的反應速度達不到這樣的要求,使得下游的壓力升高,導致**閥起跳;
糖化車間的有時長時間處于低負荷狀態,且這種變化非常頻繁。而自力式減壓閥在小開度時不穩定,當下游的夾層鍋處于保溫狀態時,或是只有CIP板換在用汽時,蒸汽的用量減小,此時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工作狀態并不是很穩定,經常容易出現閥門振蕩,下游壓力波動頻繁的現象,同樣會造成**閥起跳的情況出現。
有鑒于此,瑞克的工程師得出以下結論:該工藝的蒸汽用汽量是一個典型的負荷變化大而且快的壓力控制,而且進汽的壓力又不穩定,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控制閥能夠及時有效地穩定下游壓力,同時也為了保證控制閥能正常地工作和延長其使用壽命,我們設計了并聯分程控制的方式。具體說明如下:
我們設計了采用A、B兩只同向動作的電氣動控制閥構成并聯分程控制方案。
在小負荷時,比如說在保溫階段或是只有CIP板換工作時,控制器控制輸出使得B閥處于關閉狀態,只使用A控制閥的開度變化來調節蒸汽量;
當大負荷時,例如有兩臺及以上的夾層鍋工作時,A閥雖然已全開仍滿足不了蒸汽量的需求,這時控制器控制輸出讓B閥也開始打開,增加蒸汽供應量,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成的分程控制系統后,其控制閥的可調范圍比采用單臺大口徑控制閥進行控制時的可調范圍擴大了一倍,完全可以滿足不同生產負荷的要求,而且控制的精度也得到了提高,控制質量得以改善,同時生產的穩定性和**性亦進一步得到了提高;
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候,單臺大口徑控制閥會出現的長時間處于小開度,引起閥芯/閥座的“抽絲”損壞現象;
由于氣動減壓閥的快速反應,當下游的夾層鍋停止進汽時,閥門具有快速的響應能力,避免下游憋壓而引致的**閥起跳的現象出現。
上述方案為啤酒公司釀造車間選用,無論減壓站后端的設備是否開停機,蒸汽用量如何變化,減壓后的壓力始終在允許的范圍之內,滿足了現場的工藝要求。