CN101352638B - 吸附床的热能回收系统 - Google Patents

Abstract

一种吸附床的热能回收系统，包括：吸附床，设有混合气入口、尾气排放口、蒸汽入口及解析气出口，其中解析气出口处设有解析气阀；与吸附床串联设有热能回收换热器，其通过管道与吸附床及其它设备相连，以吸附床解析出来的解析气为加热介质，以锅炉用除盐水为冷却介质。可有效回收吸附床解析气冷凝释放的热能，节约能源。

Description

吸附床的热能回收系统

技术领域

本发明涉及一种吸附床的热能回收方法及系统，尤其是烟用二醋酸纤维丝束生产过程中丙酮回收用吸附床的热能回收方法及系统。

背景技术

化工单元中多采用吸附床进行有机气体的回收，一个吸附和解析单元一般有多台吸附床。以烟用二醋酸纤维丝束生产过程中的丙酮回收为例，含丙酮和空气的混合气体进入吸附床后，其中的丙酮吸附在床内活性碳的微孔中，而其余几乎不含丙酮的气体则通过活性碳层后排入大气中，达到排放要求。经过一段时间，活性碳微孔中吸附了足够的丙酮后，吸附床就由吸附阶段转入解析阶段，此时，给吸附床通入一定量的低压过热蒸汽，被吸附的丙酮就被解析出来，随着低压过热蒸汽一起进入吸附床冷凝/冷却器，解析结束后，吸附床又转入吸附阶段。这个过程中，从吸附床解析出来的丙酮与低压过热蒸汽一起称为解析气。

解析气进入吸附床冷凝/冷却器后，其中的气体大部分被冷凝、冷却为丙酮水溶液(我们称之为稀丙酮溶液)而进入稀丙酮贮槽。解析气在该冷凝过程中会产生大量的热，但该大量的热目前并没有被充分利用，而是用大量的循环水吸收后，随着循环水排入地沟，白白浪费掉。

发明内容

本发明目的在于提供一种吸附床的热能回收系统，以将吸附床解析气冷凝过程中产生的热量加以回收并有效利用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：吸附床的热能回收系统，包括：吸附床，设有混合气入口、尾气排放口、蒸汽入口及解析气出口，其中解析气出口处设有解析气阀；热能回收换热器，与吸附床串联，其通过管道与吸附床及其它设备相连，以吸附床解析出来的解析气为加热介质，以锅炉用除盐水为冷却介质；除盐水内循环管线，其与所述热能回收换热器并联设置；电磁开关阀一，设在除盐水内循环管线上，与所述吸附床的解析阀联动；蓄水槽，其内部在水平方向上被分隔为低温区、中温区和高温区，其中所述低温区设有除盐水入口一、除盐水出口一；所述中温区设有除盐水入口二；所述高温区设有除盐水入口三和除盐水出口二。

来自化水车间的锅炉用除盐水通常为常温，用于锅炉除氧器前需加热，这个过程需要使用大量的蒸汽。通过上述在吸附床后设置热能回收换热器，使解析气部分冷凝，并用解析气冷凝产生的热量预热用除盐水，不但可回收解析气冷凝释放的潜热，还可减少除盐水加热用的蒸汽用量，有效节约能源。

因吸附床的解析过程的特殊性，即在解析开始时解析气处于升温阶段，这段时间的热量不能回收，所以用于加热锅炉用除盐水的热量供给也不连续。通过与热能换热器并联设置除盐水循环管线和与吸附床的解析阀联动的电磁开关阀一，可在解析气不能对除盐水进行加热时，使除盐水进行内循环，以保证吸附床热能回收系统的连续运作。

通过将蓄水槽内部被分成三个区，可使蓄水槽实现一罐多能，减少蓄水槽的数量，节约成本与空间。蓄水槽的低温区可用以储存供给热能回收换热器的除盐水，高温区用以储存经热能回收换热器加热的热除盐水的功能，中温区用以平衡高温区的除盐水温度，以保证供给下面工序，即锅炉除氧器的热水温度稳定。

再好的方案是吸附床热能回收系统进一步包括：冷水泵、热水泵、除盐水管线二、除盐水管线三、除盐水管四、除盐水管线五、除盐水管线六、电磁开关阀二，其中电磁开关阀二安装在除盐水管线六上。

更具体地，来自化水车间的除盐水从除盐水入口一进入所述低温区；在所述吸附床的解析气阀打开后，电磁开关阀一和电磁开关阀二均关闭，所述低温区的除盐水从除盐水出口一，经冷水泵、除盐水管线二供给至热能回收换热器，从热能回收换热器出来的已被加热的高温除盐水经除盐水管线三、除盐水管线四，从除盐水入口三进入所述高温区，经与中温区的除盐水温度平衡后，从除盐水出口二供出，经热水泵、除盐水管线五输送至供电站，供锅炉除氧器用；在所述吸附床的解析气阀关闭后，所述电磁开关阀一和电磁开关阀二均打开，所述低温区的除盐水从除盐水出口一，经冷水泵、除盐水管线二、除盐水内循环管线和电磁开关阀一、除盐水管线三、除盐水管线六及电磁开关阀二，从除盐水入口二进入中温区。

附图说明

图1是丙酮回收用吸附床的热能回收系统工艺流程图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明予以详细说明。

具体实施方式

图1是丙酮回收用吸附床的热能回收系统工艺流程图。参见图1，吸附床的热能回收系统包括吸附床1和热能回收换热器2。

吸附床1设有混合气入口11、尾气排放口12、蒸汽入口13及解析气出口14，各出口及入口处均设有阀门，并通过管线与其它单元相连，其中解析气出口14处的阀门15称为解析气阀。

热能回收换热器2与吸附床1串联设置，其通过管道与吸附床1及其它设备相连，以吸附床1解析出来的解析气为加热介质，以供电站的锅炉用除盐水为冷却介质，通过解析气与除盐水之间的热交换，加热除盐水，回收解析气冷凝释放的热能。本实施例中，一个吸附单元有5台吸附床1，每小时每台吸附床1排除解析气的时间为20分钟，解析气流量为7.14吨，冷凝后稀丙酮溶液的浓度为57％，解析气冷凝释放的潜热可将流量为36吨每小时的30℃除盐水加热至54℃，此过程回收的热量约为963900千卡每小时。

在热能回收换热器2的下游，与热能回收换热器2串联还设有吸附床冷凝器和吸附床冷却器。从吸附床1出来的解析气经解析气出口14、解析气管线16先进入热能回收换热器2，流经热能回收换热器2的解析气部分冷凝，形成稀丙酮液，从热能回收换热器2流出后送往吸附床冷却器，还有部分解析气未冷凝，从热能回收换热器2流出后被送往吸附床冷凝器。因为从吸附床1出来的解析气经过热能回收换热器2进行热能回收后已部分冷凝，因此送往吸附床冷凝器的解析气少了，吸附床冷凝器的循环水用量亦可减少，有效降低能耗。

因吸附床1的解析过程的特殊性，即在解析开始时解析气处于升温阶段，这段时间的热量不能回收，所以用于加热除盐水的热量供给也不连续。本实施例中，每台吸附床1的解析过程为10分钟零5秒，其中的前7分钟是吸附床1加热升温过程，解析气温度从35℃升至80℃，这段时间的热量是不能回收的，因此每个解析过程能够从吸附床1的解析气中回收热量的时间约为3分钟零5秒，合计每小时只有约20分钟。为了在解析气不能对除盐水进行加热时，仍能保证吸附床热能回收系统的连续运作，吸附床热能回收系统还设有与热能回收换热器2并联的除盐水内循环管线3和与吸附床1的解析阀15联动的电磁开关阀一4，其中 电磁开关阀一4设在除盐水内循环管线3上。较好的是除盐水内循环管线3和电磁开关阀一4的安装高度低于热能回收换热器2的高度。热能回收换热器2具有一定阻力，加之其安装高度高于除盐水内循环管线3和电磁开关阀一4，所以在电磁开关阀一4打开的情况下，除盐水会选择从阻力较小的除盐水内循环管线3通过，而不经过阻力较大热能回收换热器2，籍此，在热能回收换热器2前不需安装电磁开关阀，可以降低成本。根据装置现场的具体情况，可以选择将热能回收换热器2安装在较高的安装平台，如二楼或三楼等，而除盐水内循环管线3及电磁开关阀一4安装较低的安装平台上，如一楼。

热能回收系统还包括一蓄水槽5。蓄水槽5的内部在水平方向上被分隔为低温区、中温区和高温区(未示出)，三个区之间通过溢流孔或顶部相通，其中低温区可用以储存供给热能回收换热器2的除盐水，高温区用以储存经热能回收换热器2加热的热除盐水，中温区用以平衡高温区的除盐水温度，以保证供给下面工序，即锅炉除氧器的热水温度稳定。通过将蓄水槽5内部分成三个区，可使蓄水槽5实现一槽多能，减少蓄水槽5的数量，节约成本与空间。在低温区设有除盐水入口一51、除盐水出口一52。在中温区设有除盐水入口二53。在高温区设有除盐水入口三54和除盐水出口二55。

自化水车间除盐水槽1000来的除盐水经供水泵71、除盐水管线一81、从除盐水入口一51供入低温区。供水泵71在正常情况下是常开的，其可以根据需要设两个，相互并联设置。与供水泵71并联，还设液位调节供水泵72，其在正常情况下是关闭的。在除盐水管线一81上还设有蓄水槽液位调节阀811，蓄水槽液位调节阀811与设在蓄水槽5上的液位传感器56相连接。除盐水管线一81上还设有一压力表812，液位调节供水泵72与该压力表812联锁，其开停受压力表812的控制。当蓄水槽5内的 液位低于设定值的70％时进行低位报警，蓄水槽液位调节阀811打开，压力表812的压力下降，当其压力低于设定压力时，液位调节供水泵72打开，供往蓄水槽5的除盐水流量加大，可保证蓄水槽5的液位保持在需要的高度。

在吸附床1的解析气阀15打开后，电磁开关阀一4和电磁开关阀二6均关闭，蓄水槽5低温区的除盐水从除盐水出口一52，经冷水泵73、除盐水管线二82供给至热能回收换热器2，从热能回收换热器2出来的已被加热的高温除盐水经除盐水管线三83、除盐水管线四84，从除盐水入口三54进入蓄水槽5的高温区，经与中温区的除盐水温度平衡后，从除盐水出口二55供出，经热水泵74、除盐水管线五85输送至热电站，供锅炉除氧器用。为提高除盐水管线四84内的流体阻力，在除盐水管线四84上故意设置有弯头。较好的方法是在吸附床1的解析气阀15打开后，电磁开关阀一4延时5分钟左右关闭，电磁开关阀二6延时6分钟左右关闭。

在吸附床1的解析气阀15关闭后，电磁开关阀一4和电磁开关阀二6均打开。较好的方法是在吸附床1的解析气阀15关闭后，电磁开关阀一4延时1分钟左右打开，电磁开关阀二6延时1分钟30秒左右打开。因除盐水管线四84上故意设有增大流体阻力的弯头，使管内阻力增大，因此在电磁开关阀二6打开的情况下，除盐水会选择从阻力较小的除盐水管线六86通过。具体地，低温区的除盐水从除盐水出口一52，经冷水泵73、除盐水管线二82、除盐水内循环管线3和电磁开关阀一4、除盐水管线三83、除盐水管线六86及电磁开关阀二6，从除盐水入口二53进入中温区，进行内循环。

本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，如蓄水槽5可以有两个，一 个用来储存来自化水车间的除盐水和内循环的除盐水，一个用来储存被热能回收换热器2加热后的高温除盐水，此等微小的改变以及等效变换均应包含在权利要求所述范围之内。

Claims (3)

1.吸附床的热能回收系统，包括：

吸附床，设有混合气入口、尾气排放口、蒸汽入口及解析气出口，其中解析气出口处设有解析气阀；

其特征在于进一步包括：

热能回收换热器，与所述吸附床串联，通过管道与所述吸附床及其它设备相连，以所述吸附床解析出来的解析气为加热介质，以锅炉用除盐水为冷却介质；

除盐水内循环管线，其与所述热能回收换热器并联设置；

电磁开关阀一，设在除盐水内循环管线上，与所述吸附床的解析阀联动；；

蓄水槽，其内部在水平方向上被分隔为低温区、中温区和高温区，其中所述低温区设有除盐水入口一、除盐水出口一；所述中温区设有除盐水入口二；所述高温区设有除盐水入口三和除盐水出口二。

2.根据权利要求1所述热能回收系统，其特征在于：

所述热能回收系统进一步包括：

冷水泵、热水泵、除盐水管线二、除盐水管线三、除盐水管四、除盐水管线五、除盐水管线六、电磁开关阀二，其中电磁开关阀二安装在除盐水管线六上。

3.根据权利要求1至2任一项所述吸附床热能回收系统，其特征在于：

所述热能回收换热器的安装高度高于所述内循环管线的安装。

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