一种化工厂水循环控制方法及设备与流程

1.本技术涉及自动控制领域，尤其涉及一种化工厂水循环控制方法及设备。


背景技术：

2.化工厂中有大量的用水设备与用热工段，因此化工厂对水资源和热能的需求非常高。特别是过热蒸汽在化工厂车间生产中用途尤为广泛，脱硫工段、硫铵工段等工段的生产以及各工段的取暖对过热蒸汽的需求都很大。为节约水资源，每个化工厂都有自己的水循环系统，用来循环利用废水。
3.在实际生产过程中，蒸汽锅炉一般采用天然气、燃油、电加热来提供热量，但是这些能源的成本高且对环境有一定的污染。在产生过热蒸汽后，各工段取暖后的废蒸汽、脱硫工段加热熔硫釜后的废蒸汽、硫铵工段蒸汽加热器加热空气后的废蒸汽都排放到了大气中，造成了热能和水资源的浪费。并且化工厂现有的水循环系统控制模式较为单一，多数只能按照统一的模式进行水循环过程，不能根据具体情况智能化控制水循环系统，造成能耗浪费。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种化工厂水循环控制方法及设备，用于解决如下技术问题：现有的化工厂水循环系统浪费能源且控制模式单一。
5.本技术实施例采用下述技术方案：
6.一方面，本技术实施例提供了一种化工厂水循环控制方法，方法包括：基于太阳能集热器的温度，控制循环油泵运行，以使导热油在所述太阳能集热器与换热器之间进行循环流动，以通过所述换热器对蒸汽发生器中的水进行加热产生蒸汽；通过蒸汽管路将所述蒸汽发生器中的蒸汽输送到需要使用蒸汽的工段；通过冷凝器收集使用后的蒸汽并进行冷凝，并将所述冷凝器中的冷凝水输送到冷却塔中；基于所述冷却塔中的温度，控制第一水泵运行，以将所述冷却塔中的冷却水输送到需要用水的工业设备中；通过管路将所述需要用水的工业设备产生的废水收集到废水处理装置中进行处理；通过第二水泵将处理后的废水输送入所述蒸汽发生器中。
7.在一种可行的实施方式中，所述基于太阳能集热器的温度，控制循环油泵运行，以使导热油在所述太阳能集热器与换热器之间进行循环流动，具体包括：通过安装于太阳能集热器上的第一温度传感器，获取所述太阳能集热器的温度；在所述太阳能集热器的温度达到第一预设阈值的情况下，控制第一循环油泵开始运行，以在导热油箱中抽取导热油到所述太阳能集热器中加热；通过安装于太阳能集热器内部的第二温度传感器，获取所述太阳能集热器中导热油的温度；在所述太阳能集热器中导热油的温度达到第二预设阈值的情况下，控制所述第一循环油泵将所述太阳能集热器中的导热油输送到换热器中；其中，所述换热器置于所述蒸汽发生器中。
8.在一种可行的实施方式中，所述方法还包括：在所述太阳能集热器的温度不大于
第一预设阈值的情况下，控制第二循环油泵开始运行，以在导热油箱中抽取导热油到电加热器中加热；或者，在所述第一循环油泵开始运行的预设时间内，控制所述第一循环油泵与所述第二循环油泵同时运行，以使所述导热油同时通过太阳能集热器与电加热器进行加热，直至所述太阳能集热器中导热油的温度达到所述第二预设阈值。
9.在一种可行的实施方式中，在通过所述换热器对蒸汽发生器中的水进行加热产生蒸汽之前，所述方法还包括：通过安装于蒸汽发生器中的液位传感器，获取所述蒸汽发生器中的水位；在所述蒸汽发生器的水位小于第三预设阈值的情况下，控制雨水净化装置向所述蒸汽发生器中注入净化后的雨水；在注入雨水后所述蒸汽发生器的水位仍小于所述第三预设阈值的情况下，控制备用储水箱向所述蒸汽发生器中注水，直至所述蒸汽发生器的水位达到预设停止注水高度。
10.在一种可行的实施方式中，通过所述换热器对蒸汽发生器中的水进行加热产生蒸汽，具体包括：基于需要使用蒸汽的各工段的蒸汽使用规律，建立所述蒸汽发生器的蒸汽用量模型；其中，所述蒸汽使用规律的影响因素至少包括以下一项或多项：温度因素、设备额定蒸汽用量因素；基于所述蒸汽用量模型，确定当前各工段的蒸汽用量；在所述蒸汽发生器中的蒸汽产生量达到所述蒸汽用量的情况下，控制所述循环油泵停止运行。
11.在一种可行的实施方式中，通过冷凝器收集使用后的蒸汽并进行冷凝，并将所述冷凝器中的冷凝水输送到冷却塔中，具体包括：基于化工厂所在地的海拔以及地理位置，确定供暖月份；若当前月份不属于所述供暖月份，则控制所述冷凝器的第一自动阀门打开且第二自动阀门关闭，以将所述冷凝器中的冷凝水输送到冷却塔中；若当前月份属于所述供暖月份，则控制所述冷凝器的第一自动阀门关闭且第二自动阀门打开，以将所述冷凝器中的冷凝水输送到供暖循环系统。
12.在一种可行的实施方式中，基于所述冷却塔中的温度，控制第一水泵运行，以将所述冷却塔中的冷却水输送到需要用水的工业设备中，具体包括：通过安装于冷却塔中的第三温度传感器，获取所述冷却塔中的水温；在所述冷却塔中的水温低于第五预设阈值的情况下，控制第一水泵运行，以将所述冷却塔中的冷却水输送到各工业设备中；其中，所述冷却塔中包括所述冷凝水以及其他用水设备产生的废热水。
13.在一种可行的实施方式中，在控制第一水泵运行之后，所述方法还包括：通过安装于所述冷却塔出水管中的压差流量计，采集所述冷却塔出水管中的压差；基于所述压差与所述冷水塔出水管的管长比阻，确定所述冷却塔出水管中的流量；基于所述流量与所述冷水塔出水管的内径，确定所述冷却塔出水管中的流速；基于所述压差、所述流量以及所述流速，调整变频器的输出频率，以调整所述第一水泵电机的转速；或者，响应于接收到的变频指令，向变频器发送信号，调整所述变频器的输出频率，以调整所述第一水泵电机的转速。
14.在一种可行的实施方式中，在基于太阳能集热器的温度，控制循环油泵运行，以使导热油在所述太阳能集热器与换热器之间进行循环流动之前，所述方法还包括：与化工厂的erp管理系统关联，并在所述erp管理系统中获取订单信息；对所述订单信息中的关键词进行分析，得到所述订单的任务需求；若所述任务需求包含蒸汽使用需求，则获取所述任务需求中的时间需求；根据所述时间需求，提前控制所述循环油泵运行。
15.另一方面，本技术实施例还提供了一种化工厂水循环控制设备，设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被
所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项实施方式。
16.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
17.1.本技术实施例通过太阳能加热导热油，再用加热后的导热油加热蒸汽发生器中的水来产生蒸汽，使用太阳能这种清洁能源可以减少对环境的污染，节约能源。在太阳能不足以将导热油加热到预设温度时，可自动开启电热对导热油加热，从而保证蒸汽的持续产生。
18.2.本技术实施例建立模型预测化工厂中需要使用蒸汽的工段所需要的蒸汽用量，然后通过控制循环油泵来控制蒸汽发生器产生的蒸汽量，从而避免不必要的蒸汽浪费。
19.3.本技术实施例将使用后的废蒸汽收集到冷凝器中，得到高温冷凝水，若是供暖月份则把高温冷凝水输送到供暖循环系统，不是供暖月份则把高温冷凝水输送到冷却塔中冷却，再将冷却后的水送到各用水设备进行再次利用。最后对用水设备用过的废水进行处理达标后再次输送到蒸汽发生器中循环利用。本方案可以较大限度地利用化工厂中的水资源，节约水资源。
20.4.本技术实施例通过一套完备的控制系统，控制水循环系统中的各个泵和阀门，从而控制水循环系统中各节点按照预设规则自动运行，还可以在控制系统中灵活设置各个泵和阀门的状态和转速，从而控制水循环系统的运行模式，具有多种控制模式，实现了化工厂水循环系统的智能化运行。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
22.图1为本技术实施例提供的一种化工厂水循环控制设备结构示意图；
23.图2为本技术实施例提供的一种化工厂水循环系统结构示意图；
24.1、导热油箱，2、第一循环油泵，3、太阳能集热器，4、蒸汽发生器，5、换热器，6、第二循环油泵，7、电加热器，9、冷凝器，10、第一冷凝器阀门，12、第二冷凝器阀门，13、冷却塔，15、第一水泵，17废水处理装置，18第二水泵，19、雨水净化装置，20、雨水净化装置阀门，21、备用储水箱，22、备用储水箱阀门；
25.图3为本技术实施例提供的一种化工厂水循环控制方法流程图；
26.图4为本技术实施例提供的另一种化工厂水循环控制设备结构示意图。
具体实施方式
27.本技术实施例提供一种化工厂水循环控制方法及设备。
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的
范围。
29.图1为本技术实施例提供的一种化工厂水循环控制设备结构示意图，如图1所示，化工厂水循环控制设备100包括：采集设备110、plc控制器120以及变频器130。
30.具体地，采集设备110包括温度采集设备111、液位采集设备112以及压差流量计113。温度采集设备111包括若干个温度传感器，分别安装在化工厂水循环系统中需要测量温度的装置中。液位采集设备112包括若干个液位传感器，分别安装在化工厂水循环系统中需要测量液位的装置中。压差流量计113安装于冷却塔的出水管路中。
31.plc控制器120用于接收采集设备110采集的各种数据，并对上述各种数据进行计算、处理，根据预设程序或根据人工输入的指令向变频器130发送变频指令。plc控制器120还与化工厂水循环系统中各自动阀门相连接，以根据预设程序远程控制各自动阀门打开或关闭。
32.变频器130与化工厂水循环系统中各油泵、水泵连接，在接收到变频指令后，改变输出频率，从而改变各油泵、水泵中电机的转速，进而控制液体流速。
33.图2为本技术实施例提供的一种化工厂水循环系统结构示意图，如图2所示，导热油箱1分别通过太阳能集热器3以及电加热器7与换热器5的进油口相连，换热器5的出油口再与导热油罐1相连形成导热油循环路线。可以通过控制第一循环油泵2或者第二循环油泵6的来控制导热油通过太阳能加热还是通过电热加热。换热器5置于蒸汽发生器4内，用于加热蒸汽发生器4中的水产生蒸汽。蒸汽发生器4与用蒸汽的工段8通过蒸汽管路连接，用蒸汽的工段8与冷凝器9连接。冷凝器9通过第一冷凝器阀门10与供暖循环系统11相连，以及通过第二冷凝器阀门12与冷却塔13相连。冷却塔13通过第一水泵15以及送水管路与工业设备16相连。工业设备16与废水处理装置17相连。废水处理装置17通过第二水泵18以及送水管路与蒸汽发生器相连。此外，雨水净化装置19通过雨水净化装置阀门20与蒸汽发生器4相连，备用储水箱21通过备用储水箱阀门22与蒸汽发生器4相连。
34.基于如图1所示的化工厂水循环控制设备100以及如图2所示的化工厂水循环系统，可以实现本技术实施例提供的一种化工厂水循环控制方法。如图3所示，化工厂水循环控制方法具体可包括s301
‑
s306：
35.s301：化工厂水循环控制设备100基于太阳能集热器3的温度，控制循环油泵运行，以使导热油在太阳能集热器3与换热器5之间进行循环流动。
36.具体地，化工厂水循环控制设备100通过安装于太阳能集热器3上的第一温度传感器，获取太阳能集热器3的内表面温度。在太阳能集热器3的内表面温度达到第一预设阈值的情况下，控制第一循环油泵2开始运行，以在导热油箱1中抽取导热油到太阳能集热器3中加热。通过安装于太阳能集热器3内部的第二温度传感器，获取太阳能集热器3中导热油的温度，在太阳能集热器3中导热油的温度未达到第二预设阈值时，控制第一循环油泵2暂停启动，直至导热油的温度达到第二预设阈值，再控制第一循环油泵2开始运行，将导热油输送到换热器5中。
37.进一步地，在太阳能集热器3的温度不大于第一预设阈值的情况下，plc控制器120控制第二循环油泵6开始运行，以在导热油箱1中抽取导热油到电加热器7中加热。或者，在第一循环油泵2开始运行的预设时间内，控制第一循环油泵2与第二循环油泵6同时运行，以使导热油同时通过太阳能集热器与电加热器进行加热，直至太阳能集热器中导热油的温度
达到第二预设阈值。
38.在一个实施例中，若第一预设阈值为55摄氏度，第二预设阈值为150摄氏度。当太阳能集热器的内表面温度达到55摄氏度以上时，plc控制器120向第一循环油泵2发送开启指令，第一循环油泵2将导热油箱1中的导热油抽取到太阳能集热器3中进行加热，随后暂停运行第一循环油泵2，使导热油在太阳能集热器3中持续加热。在将导热油加热到150摄氏度以上之后，plc控制器120继续第一循环油泵2继续运行，将导热油泵入换热器5中。若太阳能集热器3的内表面的当前温度没有达到55摄氏度，则控制第二循环油泵6运行，将导热油箱1中的导热油抽取到电加热器7中进行加热，然后输送入换热器5中。为节省太阳能集热器3加热导热油到120摄氏度所浪费的时间，可以在太阳能集热器3将导热油加热到120摄氏度之前，控制第一循环油泵2和第二循环油泵6同时运行，直到太阳能集热器3将导热油加热到120摄氏度以上，控制第二循环油泵6停止运行。
39.进一步地，化工厂水循环控制设备100通过安装于蒸汽发生器4中的液位传感器，获取蒸汽发生器4中的水位。在蒸汽发生器4的水位小于第三预设阈值的情况下，plc控制器120控制雨水净化装置19的雨水净化装置阀门20打开，向蒸汽发生器4中注入净化后的雨水。在注入雨水后，若蒸汽发生器4中的水位仍小于第三预设阈值，则控制备用储水箱21的备用储水箱阀门22打开，向蒸汽发生器4中注入备用水，直至蒸汽发生器4的水位达到预设停止注水高度。
40.在一个实施例中，若第三预设阈值3米，预设停止注水高度为6米。在液位传感器检测到蒸汽发生器4中的水位低于3米时，控制雨水净化装置阀门20打开，向蒸汽发生器4中注水直至水位达到6米。若雨水净化装置19中的净化雨水已经全部注入蒸汽发生器4中，但蒸汽发生器中的水位仍然低于3米，则控制备用储水箱阀门22打开，向蒸汽发生器4中注入备用水源，直至蒸汽发生器中的水位达到6米。
41.作为一种可行的实施方式，化工厂水循环控制设备100与化工厂的erp管理系统关联，并在erp管理系统中获取订单信息。然后对订单信息中的关键词进行分析，得到该订单的任务需求。若该订单的任务需求包含蒸汽使用需求，则获取该蒸汽使用需求的时间需求。根据上述时间需求，提前控制第一循环油泵2或第二循环油泵6运行。
42.在一个实施例中，若一个订单信息中的商品需要通过使用蒸汽的工段进行生产，则获取该工段的生产时间，在生产时间之前一段时间开启循环油泵。根据太阳能集热器的温度确定开启第一循环油泵2还是第二循环油泵6还是同时开启，对导热油进行预加热，以节省生产时间。
43.s302：化工厂水循环控制设备100通过换热器对蒸汽发生器中的水进行加热产生蒸汽。
44.具体地，基于需要使用蒸汽的各工段在温度不同、设备额定蒸汽用量不通过的情况下的蒸汽使用规律，在plc控制器120中建立蒸汽发生器4的蒸汽用量模型，用于预测当前时刻化工厂中各用蒸汽工段的蒸汽用量。基于蒸汽用量模型，确定当前各工段的蒸汽用量。在蒸汽发生器4中的蒸汽产生量达到该蒸汽用量的情况下，控制循环油泵停止运行。
45.作为一种可行的实施方式，基于需要使用蒸汽的各工段的设备本身的额定蒸汽用量以及温度对设备蒸汽用量的影响，通过非线性规划技术建立蒸汽用量数学模型，在该数学模型中输入当前环境温度，即可预测各工段的预测蒸汽用量，从而得出当前时刻各工段
的总蒸汽用量。在蒸汽发生器4中的蒸汽产生量已达到总蒸汽用量时，可控制循环油泵停止运行，在循环油泵停止运行后，高温的导热油在一段时间内仍可加热蒸汽发生器4中的水产生一定量的蒸汽，从而避免因预测误差导致蒸汽产生量不够的情况。
46.s303：化工厂循环系统通过蒸汽管路将蒸汽发生器4中的蒸汽输送到需要使用蒸汽的工段；通过冷凝器9收集使用后的蒸汽并进行冷凝，并将冷凝器9中的冷凝水输送到冷却塔13中。
47.具体地，plc控制器120提前根据化工厂所在地的海拔、地理位置或根据人工输入的信息，确定化工厂内的供暖月份。在化工厂循环系统运行时，plc控制器120会判断当前月份是否属于供暖月份，若不属于供暖月份，则控制冷凝器9的第一自动阀门打开且第二自动阀门关闭，即第一冷凝器阀门10打开且第二冷凝器阀门12关闭，以将冷凝器9中的冷凝水直接输送到冷却塔13中。若属于供暖月份，则控制冷凝器9的第一自动阀门关闭且第二自动阀门打开，即第一冷凝器阀门10关闭且第二冷凝器阀门12打开，以将冷凝器9中的冷凝水输送到供暖循环系统11。
48.在一个实施例中，若某化工厂位于北方地区或者海拔较高的地区，供暖月份为10月、11月、12月、1月、2月、3月以及4月，则在这几个月的时间内，plc控制器120根据当前月份与预存的供暖月份表，判断当前月份属于供暖月份，则控制第一冷凝器阀门关闭，第二冷凝器阀门12打开，冷凝器9中产生的高温冷凝水会输入供暖循环系统11中，与该系统中的冷水混合，得到合适温度的水进行供暖。
49.s304：化工厂水循环控制设备100基于冷却塔13中的温度，控制第一水泵15运行，以将冷却塔13中的冷却水输送到需要用水的工业设备16中。
50.具体地，通过安装于冷却塔13中的第三温度传感器，获取冷却塔13中的水温；在冷却塔13中的水温低于第五预设阈值的情况下，控制第一水泵15运行，以将冷却塔13中的冷却水输送到工业设备16中。另外，冷却塔中不仅包含冷凝器9输送过来的高温冷凝水，还会接收各工段产生的废热水。
51.进一步地，plc控制器120通过安装于冷却塔13出水管路中的压差流量计113，采集冷却塔13出水管路中的压差p。根据公式得到冷却塔出水管路中水的流量，其中，q为流量，s为冷水塔出水管路的管长比阻。然后根据公式得到冷却塔出水管中的流速，其中，v为流速，d为冷水塔出水管路的内径。
52.进一步地，将冷却塔13出水管路中的压差、流量以及流速，与plc控制器120中预存的压差阈值、流量阈值以及流速阈值相比较，根据实际压差、流量、流速超出阈值或低于阈值的程度，调整变频器的输出频率，以调整第一水泵15的电机的转速。或者，响应于接收到的变频指令，向变频器发送信号，调整变频器的输出频率，以调整第一水泵15的电机的转速。
53.s305：化工厂水循环系统通过管路将需要用水的工业设备16产生的废水收集到废水处理装置17中进行处理。
54.s306：在废水处理装置17中的水处理达标后，plc控制器控制第二水泵18将处理后的废水输送入蒸汽发生器4中，从而完成水的循环利用。
55.另外，图4为本技术实施例提供的另一种化工厂水循环控制设备结构示意图，如图4所示，化工厂水循环控制设备400包括至少一个处理器401；以及，与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够：
56.基于太阳能集热器的温度，控制循环油泵运行，以使导热油在太阳能集热器与换热器之间进行循环流动，以通过换热器对蒸汽发生器中的水进行加热产生蒸汽；通过蒸汽管路将蒸汽发生器中的蒸汽输送到需要使用蒸汽的工段；通过冷凝器收集使用后的蒸汽并进行冷凝，并将冷凝器中的冷凝水输送到冷却塔中；基于冷却塔中的温度，控制第一水泵运行，以将冷却塔中的冷却水输送到需要用水的工业设备中；通过管路将需要用水的工业设备产生的废水收集到废水处理装置中进行处理；通过第二水泵将处理后的废水输送入所述蒸汽发生器中。
57.本技术实施例通过太阳能加热导热油，再用导热油加热水来产生蒸汽，节约了能源。使用后的废蒸汽并不排放到空气中，而是将蒸汽收集起来进行冷凝，然后将冷凝水再次利用在供暖系统中，或者通过冷却再次利用在用水设备中，最后再将净化后的废水回收到蒸汽发生器中形成水资源的循环利用，实现了一水多用，最大限度地节约了能源，具有重要的积极意义。且全程通过控制装置控制阀门、水泵或油泵来实现水循环系统的智能化控制，既可以实现自动运行，也可以人工控制各个节点，控制模式多样，用户体验大大提升。
58.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
59.上述对本技术特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
60.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术的实施例可以有各种更改和变化。凡在本技术实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。