CN104848284B - 一种蒸汽凝结水热回收方法及其装置 - Google Patents

一种蒸汽凝结水热回收方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒸汽凝结水热回收方法及其装置,步骤为:采用凝水回收罐收集蒸汽凝结水,同时将凝水回收罐、汽水分离器、蒸汽压缩机和汽水换热器的蒸汽管路共同抽至真空状态;启动蒸汽压缩机,使凝水回收罐内闪蒸汽经过汽水分离器被蒸汽压缩机抽走,再通过汽水换热器与提取用水换热,成为凝结水返回到凝水回收罐中,然后再通过凝结水泵被排出凝水回收罐;凝结水再经过水水板式换热器与提取用水进行换热,对提取用水进行预热,经过换热后的提取用水再进入汽水换热器与闪蒸汽换热。本发明既能有效的利用蒸汽凝结水闪蒸汽热量,又能降低蒸汽凝结水排放温度。

Description

一种蒸汽凝结水热回收方法及其装置
技术领域
[0001] 本发明涉及蒸汽压缩技术(简称MVR)及真空技术,提供了一种新型的凝结水回收技术,特别是涉及蒸汽凝结水热回收方法及其装置。
背景技术
[0002]目前,在制药、化工等大量耗蒸汽的行业,蒸汽凝结水机二次闪蒸汽的产量都比较大。目前蒸汽凝结水的处理方案是统一收集后送回至锅炉房,但是由于凝结水的水质较差,处理起来很困难,所以凝结水不会再进锅炉,只是用凝结水与软化水换热。凝结水在回收过程中会有大量的热量损失,实际能回收的热能很低。蒸汽凝结水会产生大量的闪蒸汽,闪蒸汽内含有大量的汽化潜热。目前大量的闪蒸汽直接排放室外,大量的热量被白白的浪费了,而且闪蒸汽的排放对周围的环境也会造成影响。
[0003]申请号为CN201220197922.2的中国专利公开了“蒸汽凝结水余热回收系统”,它包括凝结水爬高器、凝结水回收集结器、水汽分离板、凝结水储罐、凝结水回收栗、闪蒸汽热能交换器和溴化锂制冷机组,外部蒸汽凝结水与凝结水爬高器的进水端连接,凝结水爬高器顶部的出水口通过管道与凝结水回收集结器连接,凝结水回收集结器内设水汽分离板,凝结水回收集结器通过管道与凝结水储罐连接,凝结水储罐底部的出水口、凝结水回收栗、溴化锂制冷机组、闪蒸汽热能交换器、凝结水储罐顶部的回水口顺次连接,构成循环回路。该装置存在的问题是设备需要与溴化锂机组配合使用,对于不使用溴化锂机组制冷的厂房是不适用的;由于蒸汽凝结水的温度不是很稳定,而溴化锂机组对进水温度是有要求的,一般溴化锂进水温度不低于70°C;蒸汽凝结水产量的大时候是在冬季,而冬季一般情况先不需要制冷。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服已有技术的缺点,提供一种既能有效的利用蒸汽凝结水闪蒸汽热量,又能降低蒸汽凝结水排放温度的蒸汽凝结水热回收方法及其装置。
[0005] 本发明的一种蒸汽凝结水热回收方法,它包括以下步骤:
[0006] (I)采用凝水回收罐收集蒸汽凝结水,同时将凝水回收罐、汽水分离器、蒸汽压缩机和汽水换热器的蒸汽管路共同抽至真空状态,使凝水回收罐内部压力保持在-0.065Mpa至-0.09Mpa之间;
[0007] (2)启动蒸汽压缩机,使在凝水回收罐内产生的温度在45°C_76°C之间的闪蒸汽经过汽水分离器将水分分离后,闪蒸汽被蒸汽压缩机抽走,闪蒸汽通过蒸汽压缩机后温度被提高 10-20 °C;
[0008] (3)温度升高后的闪蒸汽通过汽水换热器与经过水水板式换热器换热后的提取用水换热,闪蒸汽换热后成为凝结水返回到凝水回收罐中,提取水升温后进入提取罐待用;
[0009] (4)返回到凝水回收罐中的凝结水在凝结水收集储罐内闪蒸后温度降低,温度降低后的凝结水通过凝结水栗被排出凝水回收罐;
[0010] (5)排出凝水回收罐后的凝结水再经过水水板式换热器与提取用水进行换热,对提取用水进行预热,经过换热后的凝结水温度降至50°C以下,温度降低的凝结水再次回至锅炉房或进入中水系统作为中水使用,经过换热后的提取用水进入所述的步骤(3)中的汽水换热器与闪蒸汽换热。
[0011] 本发明的一种蒸汽凝结水热回收装置,它包括:
[0012] 凝水回收罐,在所述的凝水回收罐上分别开有厂房蒸汽凝水入口、蒸汽出口、凝水出口以及凝水入口,所述的凝水回收罐通过厂房蒸汽凝水入口与凝水管相连通;
[0013] 蒸汽管线顺次连接凝水回收罐的蒸汽出口、汽水分离器、蒸汽压缩机、汽水换热器以及凝水回收罐的凝水入口 ;
[0014] 凝水管线顺次连接凝水回收罐的凝水出口、凝结水栗以及水水板式换热器的凝水进口,水水板式换热器的凝结水出口与市政管网相连通,水水板式换热器的进水口与提取用水进水管线相连通,在所述的水水板式换热器内提取用水与凝水一次换热,水水板式换热器的换热水出口通过水管线与汽水换热器的提取用水进口相连,在所述的汽水换热器内提取用水与蒸汽二次换热;
[0015] 抽真空系统,所述的抽真空系统通过管线与位于汽水换热器以及凝水回收罐的凝水入口之间的蒸汽管线部分相连通。
[0016] 本发明具有的优点和积极效果是:既能有效的利用蒸汽凝结水闪蒸汽热量,又能降低蒸汽凝结水排放温度。
附图说明
[0017]附图为本发明的一种蒸汽凝结水热回收方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0018] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
[0019] 参阅图1,本发明的一种蒸汽凝结水热回收方法,它包括以下步骤:
[0020] (I)采用凝水回收罐I收集蒸汽凝结水,同时将凝水回收罐1、汽水分离器2、蒸汽压缩机和汽水换热器4的蒸汽管路共同抽至真空状态,使凝水回收罐I内部压力保持在-0.065Mpa至-0.09Mpa之间;在-0.09Mpa至-0.065Mpa压力下蒸汽凝结水在凝水回收罐I内会产生更多的闪蒸汽。
[0021] (2)启动蒸汽压缩机,使在凝水回收罐I内产生的温度在45°C_76°C之间的闪蒸汽经过汽水分离器2将水分分离后,闪蒸汽被蒸汽压缩机3抽走,闪蒸汽通过蒸汽压缩机3后温度被提高10-20 °C;
[0022] (3)温度升高后的闪蒸汽通过汽水换热器4与经过水水板式换热器8换热后的提取用水换热,闪蒸汽换热后成为凝结水返回到凝水回收罐I中,提取水升温后进入提取罐待用;
[0023] (4)返回到凝水回收罐I中的凝结水在凝结水收集储罐I内闪蒸后温度降低,温度降低后的凝结水通过凝结水栗9被排出凝水回收罐I;
[0024] (5)排出凝水回收罐I后的凝结水再经过水水板式换热器8与提取用水进行换热,对提取用水进行预热,经过换热后的凝结水温度降至50°C以下,温度降低的凝结水再次回至锅炉房或进入中水系统作为中水使用,经过换热后的提取用水进入所述的步骤(3)中的汽水换热器4与闪蒸汽换热。
[0025]作为实现本发明方法的一种装置,本发明的蒸汽凝结水热回收机组,它包括:
[0026] 凝水回收罐I,在所述的凝水回收罐I上分别开有厂房蒸汽凝水入口、蒸汽出口、凝水出口以及凝水入口,所述的凝水回收罐I通过厂房蒸汽凝水入口与凝水管相连通;
[0027] 蒸汽管线顺次连接凝水回收罐的蒸汽出口、汽水分离器2、蒸汽压缩机3、汽水换热器4以及凝水回收罐I的凝水入口 ;
[0028] 凝水管线顺次连接凝水回收罐I的凝水出口、凝结水栗9以及水水板式换热器8的凝水进口,水水板式换热器8的凝结水出口与市政管网相连通,水水板式换热器8的进水口与提取用水进水管线相连通,在所述的水水板式换热器8内提取用水与凝水一次换热,水水板式换热器8的换热水出口通过水管线与汽水换热器4的提取用水进口相连,在所述的汽水换热器4内提取用水与蒸汽二次换热;
[0029] 抽真空系统,所述的抽真空系统通过管线与位于汽水换热器4以及凝水回收罐I的凝水入口之间的蒸汽管线部分相连通。
[0030]作为本发明的一种实施方式,所述的抽真空系统可以包括水环真空栗6,所述的水环真空栗6的吸气口与真空缓冲罐7出气口相连,所述的水环真空栗6的排气及排水口与气液分离罐5的进气及进水口相连,气液分离罐5的出水口与水环真空栗6的进水口连接。所述的真空缓冲罐7的进气口通过管线与位于汽水换热器4以及凝水回收罐的凝水入口之间的蒸汽管线部分相连通。
[0031] 实施例1
[0032]下面以一个耗汽量为10t/h的制药厂为例,进行一下经济性分析,本药厂蒸汽为24小时连续使用。热量可以从两个方面进行回收,一个是经过汽水分离器2将闪蒸汽分离,从闪蒸汽回收热量,一个是从经过闪蒸的凝结水中回收热量,通过水水板式换热器8与药厂提取水进行换热,再通过汽水换热器4与药厂提取用水进行换热。以上两个方面回收的热量可以用于对提取水的加热,缩短提取工艺加热时间,并且可以节约提取工艺的蒸汽耗量。
[0033] 本发明的一种蒸汽凝结水热回收方法,它包括以下步骤:
[0034] (I)采用凝水回收罐I收集蒸汽凝结水,同时利用水环真空栗6将凝水回收罐1、汽水分离器2、蒸汽压缩机和汽水换热器4的蒸汽管路共同抽至真空状态,使凝水回收罐I内部压力保持在_0.065Mpa;
[0035] (2)启动蒸汽压缩机,使在凝水回收罐I内产生的温度在71°C-76°C的闪蒸汽经过汽水分离器2将水分分离后,闪蒸汽被蒸汽压缩机3抽走,闪蒸汽通过蒸汽压缩机3后温度被提高 10-20 °C;
[0036] (3)温度升高后的闪蒸汽通过汽水换热器4与经过水水板式换热器8换热后的提取用水换热,闪蒸汽换热后成为凝结水返回到凝水回收罐I中,提取水升温后进入提取罐待用;
[0037] (4)返回到凝水回收罐I中的凝结水在凝结水收集储罐I内闪蒸后温度降低,温度降低后的凝结水通过凝结水栗9被排出凝水回收罐I;
[0038] (5)排出凝水回收罐I后的凝结水再经过水水板式换热器8与提取用水进行换热,对提取用水进行预热,经过换热后的凝结水温度降至50°C以下,温度降低的凝结水再次回至锅炉房或进入中水系统作为中水使用,经过换热后的提取用水进入所述的步骤(3)中的汽水换热器4与闪蒸汽换热。
[0039] 本发明与已有技术相比在大量的回收热能的同时经济效益显著,具体计算如下:
[0040] 1.闪蒸汽的回收
[0041]以10t/h蒸汽量,蒸汽压力0.5Mpa为例,假设其为每天24小时持续稳定用气。
[0042] 每天将产生凝结水量:10*24 = 240吨
[0043] 将凝结水置于负压-0.065Mpa状态下闪蒸,将会产生约1.56t/h闪蒸汽。
[0044] -0.065Mpa下每天产汽量即 I.56*24 = 37.44吨。
[0045] 若按每吨蒸汽185元计算
[0046] -0.065Mpa 下每天将节省 185*37.44 = 6926.4元
[0047] 2.热水热量回收
[0048]闪蒸后的冷凝水将其用做生活热水或软化水的一次预热,按换热完出水温度45°C计算。
[0049] -0.065Mpa下闪蒸后的凝结水温度取73°C计算,换热量为:
[0050]换热量为Q = cm(tl-t2) =0.459*10000* (73-45) = 128520kcal = 537.6*103KJo
[0051] 相当于0.224吨蒸汽,即每天节省0.224*24 = 5.376吨蒸汽。
[0052] 若按每吨蒸汽185元计算
[0053]每天将节省 185*5.376 = 994.5元。
[0054] 3.系统运行耗电量
[0055] I)、水环真空栗:
[0056]系统刚开始运行时需要,运行稳定后即停止,而后随系统压力自动启停。
[0057] 功率约15KW,运行时间约每小时10分钟,每天约10*24 = 240分钟=4小时,耗电量15*4 = 60kwo
[0058] 若按每度电1.2元计算
[0059] 每天耗电量60*1.2 = 72元
[0060] 2)、凝结水栗:
[0061] 依照凝水回收罐水位自动启停,功率约7.5kw,每小时运行20分钟,每天运行20*24= 480分钟=8小时,耗电量7.5*8 = 60KW。
[0062] 若按每度电1.2元计算
[0063] 每天耗电量60*1.2 = 72元
[0064] 3)、蒸汽压缩机:
[0065] 持续运行,功率83kw
[0066]每天耗电量83*24 = 1992kw
[0067] 若按每度电1.2元计算
[0068]每天耗电量 1560*1.2 = 1872元
[0069] 三项用电量相加,即此套系统每天总耗电72+72+1872 = 2016元
[0070] 按照每年300天运行进行计算:
[0071] -0.065Mpa下每年节省费用(6926.4+994.5-2016) *300 = 177.147万元
[0072] 实施例2
[0073] 本实施例采用与实施例1相同的制药厂为例并采用相同的方法,只是将凝水回收罐I内部压力保持在-0.075MPa,同时控制步骤(2)中的闪蒸汽温度在61-66°C,闪蒸汽通过蒸汽压缩机3后温度被提高10-20°C。
[0074] 本发明与已有技术相比在大量的回收热能的同时经济效益显著,具体计算如下:
[0075] 1.闪蒸汽的回收
[0076]以10t/h蒸汽量,蒸汽压力0.5Mpa为例,假设其为每天24小时持续稳定用气。
[0077] 每天将产生凝结水量:10*24 = 240吨
[0078] 将凝结水置于负压-0.075MPa状态下闪蒸,将会产生约1.68t/h闪蒸汽。
[0079] -0.075Mpa下每天产汽量即I.68*24 = 40.32吨。-0.09Mpa下每天产汽量即I.96*24= 47.04吨。
[0080] 若按每吨蒸汽185元计算
[0081] -0.075Mpa 下每天将节省 185*40.32 = 7459.2元。
[0082] 2.热水热量回收
[0083]闪蒸后的冷凝水将其用做生活热水或软化水的一次预热,按换热完出水温度45°C计算。
[0084] -0.075Mpa下闪蒸后的凝结水温度为65°C,换热量为:
[0085]换热量为Q = cm(t1-t2) =0.459*10000* (65-45) =91800kcal = 384*103KJo
[0086] 相当于0.16吨蒸汽,即每天节省0.16*24 = 3.84吨蒸汽。
[0087] 若按每吨蒸汽185元计算
[0088]每天将节省 185*3.84 = 710.4元。
[0089] 3.系统运行耗电量
[0090] I)、水环真空栗:
[0091]系统刚开始运行时需要,运行稳定后即停止,而后随系统压力自动启停。
[0092] 功率约15KW,运行时间约每小时10分钟,每天约10*24 = 240分钟=4小时,耗电量15*4 = 60kwo
[0093] 若按每度电1.2元计算
[0094] 每天耗电量60*1.2 = 72元
[0095] 2)、凝结水栗:
[0096] 依照凝水回收罐水位自动启停,功率约7.5kw,每小时运行20分钟,每天运行20*24= 480分钟=8小时,耗电量7.5*8 = 60KW。
[0097] 若按每度电1.2元计算
[0098] 每天耗电量60*1.2 = 72元
[0099] 3)、蒸汽压缩机:
[0100] 持续运行,功率83kw
[0101]每天耗电量83*24 = 1992kw
[0102] 若按每度电1.2元计算
[0103]每天耗电量 1560*1.2 = 1872元
[0104] 三项用电量相加,即此套系统每天总耗电72+72+1872 = 2016元
[0105] 按照每年300天运行进行计算:
[0106] -0.075Mpa下每年节省费用(7459.2+710.4-2016) *300 = 184.608万元
[0107] 实施例3
[0108] 本实施例采用与实施例1相同的制药厂为例并采用相同的方法,只是将凝水回收罐I内部压力保持在-0.09MPa,同时控制步骤(2)中的闪蒸汽温度在45-50摄氏度,闪蒸汽通过蒸汽压缩机3后温度被提高10-20°C。
[0109] 本发明与已有技术相比在大量的回收热能的同时经济效益显著,具体计算如下:
[0110] 1.闪蒸汽的回收
[0111]以10t/h蒸汽量,蒸汽压力0.5Mpa为例,假设其为每天24小时持续稳定用气。
[0112] 每天将产生凝结水量:10*24 = 240吨
[0113] 将凝结水置于负压-0.09Mpa状态下闪蒸,将会产生约1.96t/h闪蒸汽。
[0114] -0.09Mpa下每天产汽量即 I.96*24 = 47.04吨。
[0115] 若按每吨蒸汽185元计算
[0116] -0.091^»下每天将节省185*47.04 = 8702.4元
[0117] 2.热水热量回收
[0118]闪蒸后的冷凝水将其用做生活热水或软化水的一次预热,按换热完出水温度45°C计算。
[0119] -0.09Mpa下闪蒸后的凝结水温度为48°C,凝结水不再进行换热。
[0120] 3.系统运行耗电量
[0121] I)、水环真空栗:
[0122]系统刚开始运行时需要,运行稳定后即停止,而后随系统压力自动启停。
[0123] 功率约15KW,运行时间约每小时10分钟,每天约10*24 = 240分钟=4小时,耗电量15*4 = 60kwo
[0124] 若按每度电1.2元计算
[0125] 每天耗电量60*1.2 = 72元
[0126] 2)、凝结水栗:
[0127] 依照凝水回收罐水位自动启停,功率约7.5kw,每小时运行20分钟,每天运行
[0128] 20*24 = 480分钟=8 小时,耗电量 7.5*8 = 60KW。
[0129] 若按每度电1.2元计算
[0130] 每天耗电量60*1.2 = 72元
[0131] 3)、蒸汽压缩机:
[0132] 持续运行,功率83kw
[0133]每天耗电量83*24 = 1992kw
[0134] 若按每度电1.2元计算
[0135]每天耗电量 1560*1.2 = 1872元
[0136] 三项用电量相加,即此套系统每天总耗电72+72+1872 = 2016元
[0137] 按照每年300天运行进行计算:
[0138] -0.09Mpa下每年节省费用(8702.4-2016) *300 = 200.592万元
[0139] 蒸汽凝结水中含有大量闪蒸汽的汽化潜热和热水本身的热量,常见的凝水回收系统将其直接排放,造成了极大浪费,采用本发明本系统将此部分能源进行回收利用。
[0140]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以作出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种蒸汽凝结水热回收方法,其特征在于,它包括以下步骤: (1)采用凝水回收罐收集蒸汽凝结水,同时将凝水回收罐、汽水分离器、蒸汽压缩机和汽水换热器的蒸汽管路共同抽至真空状态,使凝水回收罐内部压力保持在-0.0651^&至_0.09Mpa之间; (2)启动蒸汽压缩机,使在凝水回收罐内产生的温度在45°C_76°C之间的闪蒸汽经过汽水分离器将水分分离后,闪蒸汽被蒸汽压缩机抽走,闪蒸汽通过蒸汽压缩机后温度被提高10-20 °C; (3)温度升高后的闪蒸汽通过汽水换热器与经过水水板式换热器换热后的提取用水换热,闪蒸汽换热后成为凝结水返回到凝水回收罐中,提取水升温后进入提取罐待用; (4)返回到凝水回收罐中的凝结水在凝结水收集储罐内闪蒸后温度降低,温度降低后的凝结水通过凝结水栗被排出凝水回收罐; (5)排出凝水回收罐后的凝结水再经过水水板式换热器与提取用水进行换热,对提取用水进行预热,经过换热后的凝结水温度降至50°C以下,温度降低的凝结水再次回至锅炉房或进入中水系统作为中水使用,经过换热后的提取用水进入所述的步骤(3)中的汽水换热器与闪蒸汽换热。
2.—种实现权利要求1方法的蒸汽凝结水热回收装置,其特征在于它包括: 凝水回收罐,在所述的凝水回收罐上分别开有厂房蒸汽凝水入口、蒸汽出口、凝水出口以及凝水入口,所述的凝水回收罐通过厂房蒸汽凝水入口与凝水管相连通; 蒸汽管线顺次连接凝水回收罐的蒸汽出口、汽水分离器、蒸汽压缩机、汽水换热器以及凝水回收罐的凝水入口; 凝水管线顺次连接凝水回收罐的凝水出口、凝结水栗以及水水板式换热器的凝水进口,水水板式换热器的凝结水出口与市政管网相连通,水水板式换热器的进水口与提取用水进水管线相连通,在所述的水水板式换热器内提取用水与凝水一次换热,水水板式换热器的换热水出口通过水管线与汽水换热器的提取用水进口相连,在所述的汽水换热器内提取用水与蒸汽二次换热; 抽真空系统,所述的抽真空系统通过管线与位于汽水换热器以及凝水回收罐的凝水入口之间的蒸汽管线部分相连通。
3.根据权利要求2所述的蒸汽凝结水热回收装置,其特征在于:所述的抽真空系统包括水环真空栗,所述的水环真空栗的吸气口与真空缓冲罐出气口相连,所述的水环真空栗的排气及排水口与气液分离罐的进气及进水口相连,气液分离罐的出水口与水环真空栗的进水口连接,所述的真空缓冲罐的进气口通过管线与位于汽水换热器以及凝水回收罐的凝水入口之间的蒸汽管线部分相连通。
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