CN102698446B - 一种蒸发系统双循环过滤方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发系统双循环过滤方法及装置，属于工业上蒸发技术领域。技术方案是：包含集液分离器、降液管、过滤器、换热器和升气管，集液分离器的安装位置高于换热器的安装位置，过滤器安装在集液分离器与换热器之间，过滤器进口与集液分离器的降液管相连，过滤器出口与换热器下部的液体进口相连接；换热器的液相最低端与循环泵进口相连接，换热器的顶部通过升气管与集液分离器连接。本发明设置双循环过滤系统，并配置与循环液介质相适宜的过滤器，结构简单，维护方便，设备投资少，循环液杂质含量及外排数量分别降低80%以上，实现循环液清洁运行的目标，气体品质得到有效的改善，设备腐蚀、结垢、阻塞的等问题得到有效的缓解。

Description

一种蒸发系统双循环过滤方法及装置

技术领域

本发明涉及一种蒸发系统双循环过滤方法及装置，属于工业上蒸发技术领域。

背景技术

蒸发是工业上最基本的单元操作之一，应用非常广泛。目前，各类工业领域上使用的蒸发系统，大都采取将一定量的循环液外排来维持蒸发系统循环液的浊度、总固体等杂质含量在规定指标之内的方法，来保证气体的质量及蒸发系统的正常运行，循环液排放点的位置一般设置在系统的最低点，例如：循环液排放点设置在蒸汽锅炉汽包、锅筒、下集箱的底部，循环液排放点设置在蒸发系统再沸器、蒸发器的底部等。上述结构存在以下几方面的问题：一是循环液中漂浮及悬浮的杂质、与液体相溶性杂质等是无法排出，即使采取加大循环液排放量的办法，这类杂质也是无法全部排出蒸发系统的，加大循环液排放造成了循环液的大量浪费，有些还造成环境污染或造成后续污染物处理的成本大幅度增加；例如，中华人民共和国国家标准GBl576—2001工业锅炉水质标准只规定了给水悬浮物指标，但对锅水中的悬浮物没有规定具体指标，说明对锅水中悬浮及漂浮物的危害没有引起关注；当蒸汽锅炉给水中悬浮物含量为5mg/L，排污量按2%控制，蒸发量为100t/h的蒸汽锅炉连续运行3个月后，与给水相比锅水中悬浮物含量将提高上千倍，锅水的品质很差、杂质含量很高，只能加大排污量。二是循环液大量排放造成了热量的浪费；例如，蒸汽锅炉锅水排放量一般为给水总量的2-5%（重量百分比），蒸汽锅炉排放的为热值较高的饱和温度的水，虽然有些装置采取了热回收措施，但热回收效率很低，同时也增加了投资。三是蒸发系统循环液中的杂质含量较高、品质较差，循环液的品质与排放的液体品质相同或接近，若减少循环液的排放，只能使循环液的浊度、总固体及相关指标增加，使循环液的品质进一步下降，导致气体介质中杂质含量更高、气体品质更差，影响气体用户的正常使用，同时还会造成蒸发系统设备腐蚀、结垢、阻塞等问题进一步加剧，因此必须控制较大的循环液排放量来维持循环液中较低的杂质含量；例如，发电锅炉锅水中杂质含量高会导致水蒸汽中杂质含量高引起蒸汽过热器换热管道内壁或汽轮机叶片结垢，造成发电机效率降低或设备损坏；再如银法甲醛生产装置甲醇蒸发系统循环液杂质含量高导致甲醇气体中杂质含量高，造成银催化剂中毒或使用寿命下降，甲醛成本增加；再如合成氨生产系统变换饱和热水塔循环水杂质含量高导致出口煤气中杂质含量高，造成变换触媒中毒或使用寿命降低等。

现有的蒸发系统只对补充液或新鲜液进行了净化或深度净化，如大型电站所用的蒸汽锅炉要求给水电导率≤1.0us/s或≤0.5us/s，但炉水电导率实际控制指标为几百us/s甚至上千us/s；循环液中的杂质含量一般为补充新鲜液杂质含量的几十倍，甚至达到几百倍以上，依靠排放较多数量的循环液来维持循环液中较低浓度的杂质含量。

背景技术的蒸发系统，新鲜液补充到蒸发系统循环液中，液体不断蒸发为气体，液体浓缩，剩余的杂质必然会累积到浓缩的循环液中，因为循环液排放量不可能无限大，因此循环液中的杂质含量也不可能降得很低，由此带来气体杂质含量较高影响气体用户使用等，还会因循环液杂质含量较高带来设备腐蚀、结垢、阻塞等一系列的问题。

发明内容

    本发明目的是提供一种蒸发系统双循环过滤方法及装置，结构简单可靠，投资少、运行成本低、使用效果好，可长期维持蒸发系统循环液清洁、杂质含量低，使循环液的品质接近新鲜液，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种蒸发系统双循环过滤装置，包含集液分离器、降液管、过滤器、换热器和升气管，集液分离器的安装位置高于换热器的安装位置，过滤器安装在集液分离器与换热器之间，过滤器进口与集液分离器的降液管相连，过滤器出口与换热器下部的液体进口相连接, 换热器的顶部通过升气管与集液分离器连接。

本发明还设有循环泵，循环泵与过滤器并联布置，循环泵进口与换热器的液相最低端相连，循环泵出口与过滤器进口相连接；由于换热器排出的液体悬浮物较多，循环泵的作用是强制循环，提高过滤效率。

所述的过滤器上设置排污口，定期或连续将过滤出的物质排出。

所述的集液分离器设有新鲜液补充口，为系统补充新鲜的循环液，维持平衡。

过滤器可设置一台，也可以设置多台过滤器过滤器，并联或串联运行。

过滤器的种类可采用机械、填料、滤料、滤芯等不同的结构形式，根据蒸发系统循环液的种类以及循环液中杂质的种类和含量确定，同时满足蒸发系统温度、压力等参数的需要，可选择一种结构形式，也可以选择多种结构形式混合使用。

过滤器进口和过滤器出口设置有压力指示及报警，过滤器阻力超标自动切换过滤器和更换滤料，确保蒸发系统的安全运行。

在蒸汽锅炉蒸发系统中，所述的集液分离器是上锅筒，所述的换热器是炉膛换热管和下集箱，过滤器进口与上锅筒的降液管相连，过滤器出口与下集箱下部的液体进口相连接；下集箱的液相最低端与循环泵进口相连接，炉膛换热管的顶部通过升气管与集液分离器连接。

在银法甲醇蒸发系统中，所述的集液分离器是蒸发器，所述的换热器是再沸器。

在各类热回收系统中，所述的集液分离器是汽包，所述的换热器是用于回收热量的设备。

一种蒸发系统双循环过滤方法，在集液分离器下部的降液管与换热器液相进口管之间增设过滤器，集液分离器分离出来循环液通过降液管进入到过滤器进口，循环液依靠液位高度差自动进入过滤器，经过过滤器过滤后进入换热器，循环液在换热器内吸收热量后形成气液混合物进入集液分离器进行气液分离，分离出的气体送下一用户使用，分离出的液体再通过集液分离器回到过滤器过滤，为第一个循环过滤系统；换热器底部排出的杂质和液体返回到过滤器进口，再过滤，为第二个循环过滤系统。

所述的第二个过滤系统设有循环泵，循环泵与过滤器并联布置，循环泵进口与换热器的液相最低端相连，循环泵出口与过滤器进口相连接，由于换热器排出的液体含有部分杂质，循环泵的作用是强制循环，提高系统的过滤效率。

所述的过滤器上设置排污口，定期或连续将过滤出的物质排出。

所述的集液分离器设有新鲜液补充口，为系统补充新鲜的循环液，维持平衡。新鲜液的循环液还可以在过滤器进口补充。

本发明所述的两个循环过滤，第一个循环过滤为主循环过滤，第二个循环过滤为副循环过滤。主循环过滤为：循环液依靠液位差由集液分离器底部出口降液管自动进入过滤器，过滤后的液体自动进入换热器吸热蒸发；蒸发后的气液混合物进入集液分离器进行气液分离，气体送给用户使用，液体再通过集液分离器回到循环过滤器过滤，如此不断循环，循环液得到不断的过滤；副循环过滤为：换热器底部沉积的杂质由循环泵输送返回到过滤器进口进行过滤，以确保换热器液体中较低的杂质含量；两个过滤系统可共用一个过滤器，也可单独设置过滤器。

主循环过滤连续运行，副循环过滤连续或间断运行均可，可根据循环液品质进行调节。

本发明积极效果：针对背景技术所述蒸发系统存在液体排放量大、循环液品质差杂质含量高、气体品质差，设备腐蚀、结垢、阻塞的等问题，设置双循环过滤装置，并配置与循环液介质相适宜的过滤器解决背景技术存在的上述问题；本发明结构简单，维护方便，设备投资少，与背景技术相比循环液杂质含量及外排数量分别降低80%以上，实现循环液清洁运行的目标，气体品质得到有效的改善，设备腐蚀、结垢、阻塞的等问题得到有效的缓解。本发明可以在各类蒸汽锅炉、各类热回收副产蒸汽系统、各类精馏、蒸发、气化装置上使用。

附图说明

附图1是背景技术示意图；

附图2是本发明示意图；

附图3是本发明实施例一示意图；

附图4是本发明实施例二示意图。

具体实施方式

下面结合幅图，通过实施例，对本发明作进一步说明。

参照附图1，背景技术蒸发系统的工作过程：集液分离器内的液体由底部降液管直接进入换热器，液体在换热器内吸收热量后形成气液混合物，由升气管进入集液分离器进行气液分离，气体送给用户使用，液体返回换热器继续蒸发，新鲜液补入集液分离器，由集液分离器的底部和换热器的底部排放部分循环液，以维持循环液中一定浓度的杂质含量，循环液中的杂质含量与排放的循环液中杂质含量相同或接近，循环液排放量较大，循环液的品质较差。

参照附图2，本发明的工作过程，集液分离器内的液体由底部降液管直接进入过滤器，过滤后的液体直接进入换热器，液体在换热器内吸收热量后形成气液混合物，由升气管进入集液分离器进行气液分离，气体送给用户，液体返回集液分离器，新鲜液补入集液分离器或过滤器进口，换热器底部的部分液体由循环泵连续或间断返回到过滤器进口，过滤器过滤出的物质外排处理，与背景技术相比，循环液中杂质含量及循环液外排量分别降低80%以上。

参照附图3，本发明用于35t/h、3.82MPa单锅筒蒸汽锅炉蒸发系统，采用耐高温无机滤料与机械过滤混合使用的过滤器，脱盐水补入上锅筒，上锅筒内的水由底部降液管直接进入过滤器，过滤后的液体由下集箱进入炉膛换热管，水在换热管内吸收炉膛热量后形成水汽混合物，由升气管进入上锅筒进行汽水分离，蒸汽进入蒸汽过热器过热后送入汽轮发电机，水返回上锅筒与补充的脱盐水混合后继续进入过滤器，下集箱底部的水由30-50m3/h的循环泵间断返回到过滤器进口，过滤器排放的液体中总固体及悬浮物含量分别≥10000mg/L，排到污水站或采取其他方法进行处理，锅水中的总固体及悬浮物含量分别≤200mg/L，过滤器锅水排放量为给水总量的0.1-0.5%，与背景技术相比，锅水中杂质含量及锅水排放量分别降低80%以上。

参照附图4，本发明用于年产5万吨银法甲醛装置甲醇蒸发系统，采用具有特定吸附功能的无机滤料，液态新鲜甲醇补入过滤器进口，蒸发器内的甲醇由底部降液管直接进入过滤器，过滤后的甲醇在再沸器内吸收热量后形成气液混合物，由升气管进入蒸发器进行汽液分离，甲醇气体进入下一工序，液体返回蒸发器与新鲜甲醇一起进入过滤器，如此反复循环，再沸器底部的液体由10-20m3/h的循环泵间断返回到过滤器进口，液体中的杂质被过滤器中的滤料吸附，每间隔1-3个月更换一次滤料，更换下来的滤料进行焚烧处理，循环液外排为0，滤料经深度处理后可循环使用，蒸发系统再沸器内的循环液浊度≤10，催化剂使用周期平均延长20天以上，甲醛消耗甲醇单耗降低2kg以上。

Claims (5)

1.一种蒸发系统双循环过滤方法，其特征在于集液分离器下部的降液管与换热器液相进口管之间增设过滤器，设有循环泵，循环泵与过滤器并联布置，循环泵进口与换热器的液相最低端相连，循环泵出口与过滤器进口相连接，形成两个循环过滤，第一个循环过滤为主循环过滤，第二个循环过滤为副循环过滤；主循环过滤为：循环液依靠液位差由集液分离器底部出口降液管自动进入过滤器，过滤后的液体自动进入换热器吸热蒸发；蒸发后的气液混合物进入集液分离器进行气液分离，气体送给用户使用，液体再通过集液分离器回到循环过滤器过滤，如此不断循环，循环液得到不断的过滤；副循环过滤为：换热器底部沉积的杂质由循环泵输送返回到过滤器进口进行过滤，两个过滤系统共用一个过滤器。

2.根据权利要求1所述的一种蒸发系统双循环过滤方法，其特征在于所述的过滤器上设置排污口，定期或连续将过滤出的物质排出；所述的集液分离器设有新鲜液补充口，为系统补充新鲜的循环液。

3.一种蒸发系统双循环过滤装置，其特征在于包含集液分离器、降液管、过滤器、换热器和升气管，集液分离器的安装位置高于换热器的安装位置，过滤器安装在集液分离器与换热器之间，过滤器进口与集液分离器的降液管相连，过滤器出口与换热器下部的液体进口相连接，换热器的顶部通过升气管与集液分离器连接；设有循环泵，循环泵与过滤器并联布置，循环泵进口与换热器的液相最低端相连，循环泵出口与过滤器进口相连接，形成两个循环过滤，第一个循环过滤为主循环过滤，第二个循环过滤为副循环过滤；主循环过滤为：循环液依靠液位差由集液分离器底部出口降液管自动进入过滤器，过滤后的液体自动进入换热器吸热蒸发；蒸发后的气液混合物进入集液分离器进行气液分离，气体送给用户使用，液体再通过集液分离器回到循环过滤器过滤，如此不断循环，循环液得到不断的过滤；副循环过滤为：换热器底部沉积的杂质由循环泵输送返回到过滤器进口进行过滤，两个过滤系统共用一个过滤器。

4.根据权利要求3所述的一种蒸发系统双循环过滤装置，其特征在于在蒸汽锅炉蒸发系统中，所述的集液分离器是上锅筒，所述的换热器是炉膛换热管和下集箱，过滤器进口与上锅筒的降液管相连，过滤器出口与下集箱的液体进口相连接；下集箱的液相最低端与循环泵进口相连接，炉膛换热管的顶部通过升气管与集液分离器连接。

5.根据权利要求3所述的一种蒸发系统双循环过滤装置，其特征在于在银法甲醇蒸发系统中，所述的集液分离器是蒸发器，所述的换热器是再沸器。