CN103528299A - 一种焦炉煤气精制冷却的节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焦炉煤气精制工艺，具体来说，是一种焦炉煤气精制冷却的节能方法。一种焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于，包括：在集水池的入口与煤精工艺换热器水流的出口之间设置一条支路管道，并分别通过电动阀Ⅱ和电动阀Ⅰ来分别控制该支路管道和进水池入口的通闭；所述支路管道上还设有模块化封闭式冷却塔，所述模块化封闭式冷却塔将冷空气与热水流进行自然热交换，冷却的水流排入集水池的第二入口；冬季时，电动阀Ⅱ开启，电动阀电动阀Ⅰ关闭，经煤精工艺换热器换热后流出的水流流入所述模块化封闭式冷却塔，进行第一次换热降温后流进集水池，集水池内的水再流入冷水机组进行第二次换热降温后流进煤精工艺换热器。

Description

一种焦炉煤气精制冷却的节能方法

技术领域

本发明涉及一种焦炉煤气精制工艺，具体来说，是一种焦炉煤气精制冷却的节能方法。

背景技术

在焦炉煤气精制工艺中，工艺冷却需要18度左右的冷却水。现有的对冷却水进行制冷控温的方法，是采用制冷设备来完成的。即，通过制冷机组制冷来供应上述工艺冷却需要的冷却水。在焦炉煤气精制生产中，出于产品生产的稳定性，冷却水的温度波动必须控制在一定精度范围内，所以依靠制冷设备来冷却控温是品质控制的必须手段。但是，完全依赖制冷设备对冷却水进行冷却控温，耗费了大量的电能，能源消耗严重。这与日趋重要的节能减排的趋势不相符合，因此，亟需一种对焦炉煤气精制冷却的节能方法，来填补这一领域的节能空白。

发明内容

本发明旨在提供一种焦炉煤气精制冷却的节能方法，根据季节的变换，适时利用低温的空气和冷却水进行热交换，再经过制冷设备的补充制冷和精确控温，从而达到制冷节能的技术效果，并提供了一套实现上述节能方法的完整的制冷循环系统。

本发明采取以下技术方案：

一种焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于，包括：在集水池的入口与煤精工艺换热器水流的出口之间设置一条支路管道，并分别通过电动阀Ⅱ和电动阀Ⅰ来分别控制该支路管道和进水池入口的通闭；所述支路管道上还设有模块化封闭式冷却塔，所述模块化封闭式冷却塔将冷空气与热水流进行自然热交换，冷却的水流排入集水池的第二入口；冬季时，电动阀Ⅱ开启，电动阀电动阀Ⅰ关闭，经煤精工艺换热器换热后流出的水流流入所述模块化封闭式冷却塔，进行第一次换热降温后流进集水池，集水池内的水再流入冷水机组进行第二次换热降温后流进煤精工艺换热器。

本技术方案的特点在于：

焦炉煤气精制冷却工艺领域内，现有技术的冷却方法是完全依靠冷水机组来实现的，其原理是：利用压缩机机械做功搬运热量来实现制冷，这无疑需要耗费大量电能。而本发明提供了一种更节能的对焦炉煤气精制冷却的控温水流进行降温的方法，在冬季气温较低的情况下，从煤精工艺换热器流出的水流先流进模块化封闭式冷却塔，利用空气的低温，吸收水流的热量，无需做功，热水流第一次换热降温后再流入集水池内，集水池内的水温大大降低，从而减轻了冷水机组的功耗。电动阀Ⅰ和电动阀Ⅱ的设置轻松实现水流方向的转换，在冬季时，电动阀Ⅱ开启，电动阀Ⅰ关闭，启用模块化封闭式冷却塔，其余季节内，电动阀Ⅱ关闭，电动阀Ⅰ开启，不启用模块化封闭式冷却塔。

进一步的，所述模块化封闭式冷却塔采用水泵将水流抬升，自上而下喷淋在换热盘管上，所述换热盘管与所述支路管道连通，换热盘管出口与集水池的第二入口连通。利用空气和与空气直接接触的喷淋水进行换热，再利用喷淋水与换热盘管进行换热，换热效率更高。

更进一步的，所述模块化封闭式冷却塔的顶部设有排风机，其中部设有档水进风栅栏。挡水进风栅栏既能起到防止喷淋水喷洒到外部，又能起到进风口的作用，一举两得。

更进一步的，所述模块化封闭式冷却塔下部为冷却塔水池，其上方设有补水阀和溢水管。进一步优化了模块化封闭式冷却塔的结构，使其更好的实现功能。

进一步的，冬季运行控制柜安装于现场或者电气室，远程监控平台安装于值班室内，冬季运行控制柜通过电缆分别与集水池出口的温度传感器Ⅰ，集水池出口与冷水机组之间的水泵，冷水机组，煤精工艺换热器进口的温度传感器Ⅱ，煤精工艺换热器出口的流量传感器、压力传感器、温度传感器Ⅲ，电动阀Ⅰ、电动阀Ⅱ、电动阀Ⅱ后方的补压泵，模块化封闭式冷却塔，远程监控平台连接，用于对焦炉煤气精制冷却系统冬季节能工艺的运行控制。采用自动化电控技术，控制效率更高，更方便。

更进一步的，首先冬季运行控制柜检测室外空气温湿度，计算出室外大气的湿球温度，然后检测温度温度传感器Ⅰ的温度，比对这两者的温差是否符合设定的温差值，如果大于则启动冬季运行模式，开启电动阀Ⅱ，延时后关闭电动阀Ⅰ，然后启动补水泵及模块化闭式冷却塔，开启冬季运行模式。

再进一步的，冬季运行控制柜实时检测温度温度传感器Ⅰ的温度及流量传感器，计算实时的模块化闭式冷却塔工作后的冷量缺口，确定冷水机组的启动台数，冷水机组可以根据进水温度自动调节工作负荷，确保出水温度在精度范围内，满足煤精工艺换热器的需要。

再进一步的，冬季运行控制柜实时检测流量传感器和压力传感器，根据流量、压力调节电动阀Ⅱ、补压泵，使系统的流量、压力保持在精度范围内，从而稳定煤精冷却系统的工况，确保煤精工艺换热器的各个支路换热器的冷却水流量不变。

本发明的有益效果在于：

1）巧妙利用了冬季气温较低的特点，使得热水流在经过第一次换热降温时耗能极低。

2）冬季时，大大降低了冷水机组的运行功耗。

3）冬季时，冷水机组负载大大降低，可靠性提升，寿命提升。

4）采用两次换热降温，同样能确保水流控温的准确性，而且可靠性更佳。

5）仅仅在原系统上增加一条支路，对原冷却系统变更影响很小，结构变化小，利于实施。

6）采用多个温度传感器，流量传感器，压力传感器，电动阀等进行远程电控，控制性能好，故障率低，控制系统的使用寿命长。

附图说明

图1是本发明焦炉煤气精制冷却节能方法的原理流程图。

图2是模块化封闭式冷却塔其中一个单元的示意图。

图中标号：1.为集水池，2.温度传感器Ⅰ，3.水泵、4.冷水机组，5.温度传感器Ⅱ，6.煤精工艺换热器，7.流量传感器，8.压力传感器，9.温度传感器Ⅲ，10.电动阀Ⅰ，11.电动阀Ⅱ，12.补压泵，13.模块化封闭式冷却塔，14.冬季运行控制柜，15.远程监控平台，16.冷却塔水池，17.挡水进风隔栅，18.导热填料，19.冷却塔风机，20.喷淋管，21.换热盘管，22.溢流管，23.补水阀，24.喷淋泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

焦炉煤气精制冷却用水一般温度控制在18°，温度控制的精确性对产品的质量有一定的影响。

对于我国长江流域及以北地区，18℃的冷却水在冬季是可以采用自然冷却的。针对现有技术完全采用冷水机组来提供18℃的冷却水，从工艺角度来看，存在着较大的节能空间。以下实施方式是实现工艺改进的一个例子。

参见图1，焦炉煤气精制冷却系统冬季节能系统，由集水池1、温度传感器Ⅰ、水泵3、冷水机组4、温度传感器Ⅱ5、煤精工艺换热器6、流量传感器7、压力传感器8、温度传感器Ⅲ9、电动阀Ⅰ10、电动阀Ⅱ11、补压泵12、模块化封闭式冷却塔13、冬季运行控制柜14、远程监控平台15组成。

其中，集水池1、水泵3、冷水机组4、煤精工艺换热器6、电动阀Ⅰ10由工艺管道串联形成一个循环。温度传感器Ⅰ2安装于集水池1和水泵3之间的工艺管道上，用于测量水池的出水温度；温度传感器Ⅱ5安装于冷水机组4和煤精工艺换热器6之间的工艺主管道上，用于测量冷水机组4的出水温度；

其中，电动阀Ⅱ11、补压泵12、模块化封闭式冷却塔13由工艺管道串联，其上端（电动阀Ⅱ前）管道连接于煤精工艺换热器6和电动阀Ⅰ10之间的工艺管道上，其下端（模块化封闭式冷却塔后）管道连接于集水池1。流量传感器7、压力传感器8、温度传感器Ⅲ9安装于煤精工艺换热器6和电动阀Ⅱ11之间的工艺管道上，用于测量煤精工艺换热器6后出水的流量、压力及温度。

其中，冬季运行控制柜14安装于现场或者电气室，远程监控平台15则安装于值班室内。冬季运行控制柜14通过电缆分别与温度传感器Ⅰ2、水泵3、冷水机组4、温度传感器Ⅱ5、流量传感器7、压力传感器8、温度传感器Ⅲ9、电动阀Ⅰ10、电动阀Ⅱ11、补压泵12、模块化封闭式冷却塔13、远程监控平台15连接，用于焦炉煤气精制冷却系统冬季节能工艺的运行控制。

本发明中的主要部件模块化封闭式冷却塔13是冬季使用自然冷却的核心部件，它是由多个冷却塔模块组成的，对于单个模块其结构由冷却塔水池16、挡水隔栅17、冷却塔填料18、冷却塔风机19、喷淋管20、换热盘管21、溢流管22、补水阀23和喷淋泵24组成。冷却塔水池16位于冷却塔模块的底部，水池上沿安装有溢流管22和补水阀23，可以保持水池能的水位在一定高度；冷却塔模块装有喷淋泵24，通过管道可以不断将水池中的水输送到冷却塔模块上部的喷淋管20；冷却塔模块顶部装有冷却塔风机19，它的作用是不断将冷却塔模块内部完成热交换的空气排送到大气中；冷却塔模块的中部是换热盘管21和导热填料18，导热填料18是充填在换热盘管21的各个管道间隙中，，它们是冷却塔模块热交换的主体部件；换热盘管21的下方是挡水进风隔栅17，室外的冷空气通过挡水进风隔栅17的间隙进入冷却塔模块内部，同时挡水进风隔栅17还起到挡水的作用，可以防止顶部喷淋下来的水飞溅到塔外。

本发明的工作过程如下：

一种焦炉煤气精制冷却系统冬季节能工艺工作中存在3个热交换循环，冷水机组－煤精换热器热交换循环，模块化封闭式冷却塔－煤精换热器热交换循环，模块化封闭式冷却塔内部的气水热交换循环。

①冷水机组－煤精换热器热交换循环：集水池1内的热水→经过水泵3泵送→经冷水机组4制冷→进入煤精换热器6→换热后的热水排到水池1。

②模块化封闭式冷却塔－煤精换热器热交换循环：集水池1内的冷水→经过水泵3泵送→经冷水机组4补充制冷→进入煤精换热器6→换热后的热水经补压泵12泵送→经模块化封闭式冷却塔13散热→散热后的冷水排到集水池1。

③模块化封闭式冷却塔内部的气水热交换循环：

气循环是自下向上的：室外冷空气经挡水进风隔栅17的间隙进入冷却塔模块内部→气流向上经过换热盘管21和冷却塔填料18进行热交换→热交换后的热空气通过冷却塔模块顶部的冷却塔风机19排送到室外大气中。

水循环是自上向下的：喷淋泵24送来的水通过喷淋管20均匀的散布到换热盘管21的上部→依靠重力喷淋水逐步通过换热盘管21和导热填料18→进入冷却塔水池16→喷淋泵24泵送到顶部的喷淋管20。

以上三个循环中，冷水机组－煤精换热器热交换循环是焦炉煤气精制原冷却系统的生产工作循环；而模块化封闭式冷却塔－煤精换热器热交换循环和模块化封闭式冷却塔内部的气水热交换循环是焦炉煤气精制冷却系统冬季节能工艺的工作循环，三个循环共同运行构成冬季节能工艺的工作。

冬季运行控制柜14安装于现场或者电气室，远程监控平台15则安装于值班室内。在启动冬季运行系统后，其控制逻辑如下：

首先冬季运行控制柜14检测室外空气温湿度，计算出室外大气的湿球温度，然后检测温度温度传感器Ⅰ2的温度，比对这两者的温差是否符合设定的温差值，如果大于则启动冬季运行模式，开启电动阀Ⅱ11，延时后关闭电动阀Ⅰ10，然后启动补水泵12及模块化闭式冷却塔13。

启动冬季运行模式后，冬季运行控制柜14实时检测温度温度传感器Ⅰ2的温度及流量传感器7，计算实时的模块化闭式冷却塔13工作后的冷量缺口，确定冷水机组4的启动台数，冷水机组4可以根据进水温度自动调节工作负荷，确保出水温度在精度范围内，满足煤精工艺换热器6的需要。

启动冬季运行模式后，冬季运行控制柜14实时检测流量传感器7和压力传感器8，根据流量、压力调节电动阀Ⅱ11、补压泵12，使系统的流量、压力保持在精度范围内。从而稳定煤精冷却系统的工况，确保煤精工艺换热器6的各个支路换热器的冷却水流量不变。

启动冬季运行模式后，模块化闭式冷却塔13的各个模块组，可以根据进出水的温差，自动调节启动模块组的数目及冷却风机的台数。

远程监控平台15通过电缆与冬季运行控制柜14连接的，它的作用除了煤精冷却系统冬季节能工艺各部件的运行状态、运行数据显示外，还可以设定冬季运行相关参数的设定。

Claims (8)

1.一种焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于，包括：

在集水池（1）的入口与煤精工艺换热器（6）水流的出口之间设置一条支路管道，并分别通过电动阀Ⅱ（11）和电动阀Ⅰ（10）来分别控制该支路管道和进水池（1）入口的通闭；

所述支路管道上还设有模块化封闭式冷却塔，所述模块化封闭式冷却塔将冷空气与热水流进行自然热交换，冷却的水流排入集水池（1）的第二入口；

冬季时，电动阀Ⅱ（11）开启，电动阀电动阀Ⅰ（10）关闭，经煤精工艺换热器（6）换热后流出的水流流入所述模块化封闭式冷却塔，进行第一次换热降温后流进集水池（1），集水池（1）内的水再流入冷水机组（4）进行第二次换热降温后流进煤精工艺换热器（6）。

2.如权利要求1所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：所述模块化封闭式冷却塔采用水泵（24）将水流抬升，自上而下喷淋在换热盘管（21）上，所述换热盘管（21）与所述支路管道连通，换热盘管（21）出口与集水池（1）的第二入口连通，所述换热盘管（21)的管路之间设有导热填料（18）。

3.如权利要求2所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：所述模块化封闭式冷却塔的顶部设有排风机（19），其中部设有档水进风栅栏（17）。

4.如权利要求2所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：所述模块化封闭式冷却塔下部为冷却塔水池（16），其上方设有补水阀（23）和溢水管（22）。

5.如权利要求1所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：冬季运行控制柜（14）安装于现场或者电气室，远程监控平台（15）安装于值班室内，冬季运行控制柜（14）通过电缆分别与集水池出口的温度传感器Ⅰ（2），集水池出口与冷水机组之间的水泵（3），冷水机组（4），煤精工艺换热器进口的温度传感器Ⅱ（5），煤精工艺换热器出口的流量传感器（7）、压力传感器（8）、温度传感器Ⅲ（9），电动阀Ⅰ（10）、电动阀Ⅱ（11）、电动阀Ⅱ后方的补压泵（12），模块化封闭式冷却塔（13），远程监控平台（15）连接，用于对焦炉煤气精制冷却系统冬季节能工艺的运行控制。

6.如权利要求5所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：首先冬季运行控制柜（14）检测室外空气温湿度，计算出室外大气的湿球温度，然后检测温度温度传感器Ⅰ（2）的温度，比对这两者的温差是否符合设定的温差值，如果大于则启动冬季运行模式，开启电动阀Ⅱ（11），延时后关闭电动阀Ⅰ（10），然后启动补水泵（12）及模块化闭式冷却塔（13），开启冬季运行模式。

7.如权利要求6所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：冬季运行控制柜（14）实时检测温度温度传感器Ⅰ（2）的温度及流量传感器（7），计算实时的模块化闭式冷却塔（13）工作后的冷量缺口，确定冷水机组（4）的启动台数，冷水机组（4）根据进水温度自动调节工作负荷。

8.如权利要求6所述的焦炉煤气精制制冷的节能方法，其特征在于：冬季运行控制柜（14）实时检测流量传感器（7）和压力传感器（8），根据流量、压力调节电动阀Ⅱ（11）、补压泵（12），使系统的流量、压力保持在精度范围内，从而稳定煤精冷却系统的工况，确保煤精工艺换热器6的各个支路换热器的冷却水流量不变。

Images