CN106362429A - 一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于硫酸镍溶液蒸发技术领域,具体涉及一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统,包括冷凝水预热器、第一加热器、第二加热器、闪蒸罐和板式换热器,冷凝水预热器通过管道分别与进料泵和第一加热器连接,第一加热器与第二加热器管路连接,第一加热器与第二加热器之间的管路上设有循环泵,第二加热器与闪蒸罐管路连接,闪蒸罐分别与蒸汽压缩机和第一加热器管路连接,闪蒸罐与第一加热器之间的管路上设有出料泵,蒸汽压缩机分别与第一加热器和第二加热器管路连接,本发明实现了对硫酸镍溶液蒸发的二次蒸汽进行的能量回收,最终收回二次蒸汽的显热和潜热,充分利用了二次蒸汽的热量,利用强制循环给闪蒸罐回收部分热量,提高闪蒸罐的效率和效果。
Description
技术领域
本发明属于硫酸镍溶液蒸发技术领域,具体涉及一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统。
背景技术
硫酸镍溶液蒸发通常采用的是双效蒸发工艺和三效蒸发工艺。
双效蒸发工艺以蒸汽作为能源,主要靠消耗蒸汽来达到溶液浓缩的目的,且末效的二次蒸汽(或称为低温乏汽)因其压强较低,通常与蒸汽冷凝水(Ⅰ、Ⅱ效冷凝水)一道汇入冷凝水罐。双效蒸发过程由低温乏汽和蒸汽冷凝水带出热能或直接排入大气,或用于其他与蒸发无关的传热过程,蒸汽潜热利用率低下。
三效蒸发工艺主要采用三效蒸发器进行硫酸镍溶液的蒸发浓缩,蒸汽走向为:新鲜蒸汽通入一效蒸发器,一效蒸发器产生的回汽进入二效,二效蒸发器产生的回汽进入三效,为保证蒸发器的蒸发效果,还需要补充一定量的新鲜蒸汽进入二效蒸发器,三效蒸发器出来的尾汽直接进入冷凝水罐外排,蒸汽耗量大,水资源浪费严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现对硫酸镍溶液蒸发的二次蒸汽进行能量回收,最终收回二次蒸汽的显热和潜热,而对硫酸镍溶液进入结晶器又进行强制循环,在强制循环中也充分利用二次蒸汽的热量,提高了结晶器的效率和效果的蒸发系统。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统,包括冷凝水预热器2、第一加热器3、第二加热器5、闪蒸罐6和板式换热器11,冷凝水预热器2通过管道分别与进料泵1和第一加热器3连接,第一加热器3与第二加热器5管路连接,第一加热器3与第二加热器5之间的管路上设有循环泵4,第二加热器5与闪蒸罐6管路连接,闪蒸罐6分别与蒸汽压缩机7和第一加热器3管路连接,闪蒸罐6与第一加热器3之间的管路上设有出料泵8,蒸汽压缩机7分别与第一加热器3和第二加热器5管路连接,第一加热器3和第二加热器5还分别与冷凝水箱9管路连接,冷凝水箱9分别与板式换热器11和冷凝水预热器2管路连接,冷凝水箱9与冷凝水预热器2之间的管路上设有凝水泵10,板式换热器11与气液分离罐12管路连接,气液分离罐12分别与冷凝水箱9和真空泵组13管路连接。
优选的,冷凝水箱9上还设有液位控制回路,该液位控制回路由第一液位计91和第一液位计控制器92,安装在冷凝水预热器2凝结水输入端和冷凝水箱9输出端之间第一流量控制阀93组成,第一液位计91信号连接第一液位计控制器92,第一液位计控制器92信号连接并控制第一流量控制阀93,第一流量控制阀93的开度控制冷凝水箱9内的液位高度。
优选的,闪蒸罐6上还设有液位控制回路,该液位控制回路由第二液位计61和第二液位计控制器62,以及冷凝水预热器2料液输出端和第一加热器3输入端之间设有的第二流量控制阀63组成,第二液位计61信号连接第二液位计控制器62,第二液位计控制器62信号连接并控制第二流量控制阀63,第二流量控制阀63的开度控制闪蒸罐6内的液位高度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明实现了对硫酸镍溶液蒸发的二次蒸汽进行的能量回收,最终收回二次蒸汽的显热和潜热,而对硫酸镍溶液进入结晶器又进行强制循环,强制循环中也充分利用了二次蒸汽的热量,非常节能,并且其利用强制循环给结晶器回收部分热量,从而提高了结晶器的效率和效果。
2)本发明的系统中,最终在预热器中排出的凝结水又可以作为配酸工段的水资源补充,从而最大程度的回收了热量和水。
3)本发明建立关键点位的自动控制系统,控制整个系统的关键参数,不仅最大程度地使该系统作节能优化,还能使硫酸镍溶液连续蒸发系统刚启动时快速进入稳定状态,间歇启停过程能量损失少,使结晶品质得到控制;此外,自控系统的建立使工艺变化能够自动调整,工艺干扰少,从而使硫酸镍溶液连续蒸发系统连续性好,节能、节水。
4)本发明提供的硫酸镍溶液连续蒸发系统不仅工艺合理,而且实现水、物料以及热能无浪费,自动控制,工艺稳定,干扰少,利于连续性生产,连续结晶出来的品质得到控制,同时达到了很好的节能、节水效果,仅需补充少量蒸汽,零污染物排放。
附图说明
图1为本发明的设备连接结构示意图;
图中:1.进料泵、2.冷凝水预热器、3.第一加热器、4.循环泵、5.第二加热器、6.闪蒸罐、61.第二液位计、62.第二液位计控制器、63.第二流量控制阀、7.蒸汽压缩机、8.出料泵、9.冷凝水箱、91.第二液位计、92.第二液位计控制器、93.第二流量控制阀、10.凝水泵、11.板式换热器、12.气液分离罐、13.真空泵组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统,如图1所示,包括进料泵1、冷凝水预热器2、第一加热器3、循环泵4、第二加热器5、闪蒸罐6、蒸汽压缩机7、出料泵8、冷凝水箱9、凝水泵10、板式换热器11、气液分离罐12和真空泵组13。
冷凝水预热器2通过管道分别与进料泵1和第一加热器3连接,第一加热器3与第二加热器5管路连接,第一加热器3与第二加热器5之间的管路上设有循环泵4,第二加热器5与闪蒸罐6管路连接,闪蒸罐6分别与蒸汽压缩机7和第一加热器3管路连接,闪蒸罐6与第一加热器3之间的管路上设有出料泵8,蒸汽压缩机7分别与第一加热器3和第二加热器5管路连接,第一加热器3和第二加热器5还分别与冷凝水箱9管路连接,冷凝水箱9分别与板式换热器11和冷凝水预热器2管路连接,冷凝水箱9与冷凝水预热器2之间的管路上设有凝水泵10,板式换热器11与气液分离罐12管路连接,气液分离罐12分别与冷凝水箱9和真空泵组13管路连接。
冷凝水箱9上还设有液位控制回路,该液位控制回路由第一液位计91和第一液位计控制器92,安装在冷凝水预热器2凝结水输入端和冷凝水箱9输出端之间第一流量控制阀93组成,第一液位计91信号连接第一液位计控制器92,第一液位计控制器92信号连接并控制第一流量控制阀93,第一流量控制阀93的开度控制冷凝水箱9内的液位高度。
闪蒸罐6上还设有液位控制回路,该液位控制回路由第二液位计61和第二液位计控制器62,以及冷凝水预热器2料液输出端和第一加热器3输入端之间设有的第二流量控制阀63组成,第二液位计61信号连接第二液位计控制器62,第二液位计控制器62信号连接并控制第二流量控制阀63,第二流量控制阀63的开度控制闪蒸罐6内的液位高度。
本发明在具体使用时,硫酸镍原料液通过进料泵1加压,经冷凝水预热器2,硫酸镍原料液预热后进入蒸发器循环管路与循环料液混合,混合料液流过第一加热器3,经循环泵4加压送入第二加热器5加热,加热后的混合料液进入闪蒸罐6内迅速闪蒸出低压乏汽,低压乏汽直接被抽吸进入蒸汽压缩机7加压,剩余的循环液通过循环管送入第一加热器3,加热后与进料液混合进入循环泵4,如此反复循环;系统中的水分不断被蒸发成为低压乏汽,达到浓缩溶液的效果,在物料循环管路上设置出料口,当溶液浓度达到指标要求,即可通过出料泵8输送闪蒸罐6内,完成出料操作。
低压乏汽经过蒸汽压缩机7后,低压乏汽的压力、温度、焓值提高,低压乏汽分别送至第一加热器3和第二加热器5作为热源;压缩后的蒸汽将热量传递给循环料液后,冷凝成水,冷凝水汇集到冷凝水箱9中通过凝水泵10送至冷凝水加热器2预热硫酸镍原料液。
系统中的不凝性气体及其中含有的少量蒸汽,经过板式换热器11换热后,进入气液分离罐12进行气液分离,液体回流至冷凝水箱9,气体通过真空泵组13抽出排至大气,通过调节真空泵组13的真空度控制整个系统的真空度,从而使板式换热器11达到良好的蒸发效果。
开车工况时,由于系统内没有二次蒸汽,此时先通入新鲜蒸汽进入第一加热器3和第二加热器5蒸汽进口管路上;随着二次蒸汽的增加,逐步减少新鲜蒸汽的量,通过蒸汽压缩机7出口的蒸汽替代新鲜蒸汽,直至系统内部达到平衡状态,此时几乎不再需要新鲜蒸汽。
本系统还设有冷凝水箱9液位控制回路,其设置的目的就是为了控制冷凝水预热器2凝结水输入端的流量,避免因冷凝水箱9中的液位下降过低,影响整个系统的正常运行;该回路自动控制冷凝水箱9中液位,避免溢出或抽空冷凝水箱。冷凝水箱9上的液位控制回路回路由第一液位计91和第一液位计控制器92,安装在冷凝水预热器2凝结水输入端和冷凝水箱9输出端之间第一流量控制阀93组成,第一液位计91信号连接第一液位计控制器92,第一液位计控制器92信号连接并控制第一流量控制阀93,第一流量控制阀93的开度控制冷凝水箱9内的液位高度。
本系统还设有闪蒸罐6液位控制回路,,其设置的目的就是为了控制闪蒸罐6内强制循环比重,优化直接涉及结晶品质和整个系统的能耗;当强制循环比重极大时,整个系统的能耗徒增,结晶效率低下,结晶品质会增加;而强制循环比重小于某个值时,结晶效率保持在一定高的恒定水平,但结晶品质会降低;因此闪蒸罐6的液位要保持一个较稳定的准确恒定的参数为好。闪蒸罐6上的液位控制回路由第二液位计61和第二液位计控制器62,以及冷凝水预热器2料液输出端和第一加热器3输入端之间设有的第二流量控制阀63组成,第二液位计61信号连接第二液位计控制器62,第二液位计控制器62信号连接并控制第二流量控制阀63,第二流量控制阀63的开度控制闪蒸罐6内的液位高度。
年产1吨硫酸镍产品采用的双效蒸发所需生蒸汽量和采用本实施例的技术的实施的能耗比较,见下表:
表1:双效蒸发与蒸发综合能耗对比表:
注:按2014年电厂供电标准煤耗 1 KWh等同0.318kg标煤、1kg蒸汽(0.5Mpa)等同0.1286kg标煤。
从表1可知,蒸发每生产1吨硫酸镍产品综合能耗较双效蒸发少332.34kg标煤,相对双效蒸发平均节能84%。
Claims (3)
1.一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统,包括冷凝水预热器(2)、第一加热器(3)、第二加热器(5)、闪蒸罐(6)和板式换热器(11),其特征在于:所述的冷凝水预热器(2)通过管道分别与进料泵(1)和第一加热器(3)连接,第一加热器(3)与第二加热器(5)管路连接,第一加热器(3)与第二加热器(5)之间的管路上设有循环泵(4),第二加热器(5)与闪蒸罐(6)管路连接,闪蒸罐(6)分别与蒸汽压缩机(7)和第一加热器(3)管路连接,闪蒸罐(6)与第一加热器(3)之间的管路上设有出料泵(8),蒸汽压缩机(7)分别与第一加热器(3)和第二加热器(5)管路连接,第一加热器(3)和第二加热器(5)还分别与冷凝水箱(9)管路连接,冷凝水箱(9)分别与板式换热器(11)和冷凝水预热器(2)管路连接,冷凝水箱(9)与冷凝水预热器(2)之间的管路上设有凝水泵(10),板式换热器(11)与气液分离罐(12)管路连接,气液分离罐(12)分别与冷凝水箱(9)和真空泵组(13)管路连接。
2.如权利要求1所述的一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统,其特征在于:所述的冷凝水箱(9)上还设有液位控制回路,该液位控制回路由第一液位计(91)和第一液位计控制器(92),安装在冷凝水预热器(2)凝结水输入端和冷凝水箱(9)输出端之间第一流量控制阀(93)组成,第一液位计(91)信号连接第一液位计控制器(92),第一液位计控制器(92)信号连接并控制第一流量控制阀(93),第一流量控制阀(93)的开度控制冷凝水箱(9)内的液位高度。
3.如权利要求1所述的一种用于硫酸镍溶液连续蒸发的系统,其特征在于:所述的闪蒸罐(6)上还设有液位控制回路,该液位控制回路由第二液位计(61)和第二液位计控制器(62),以及冷凝水预热器(2)料液输出端和第一加热器(3)输入端之间设有的第二流量控制阀(63)组成,第二液位计(61)信号连接第二液位计控制器(62),第二液位计控制器(62)信号连接并控制第二流量控制阀(63),第二流量控制阀(63)的开度控制闪蒸罐(6)内的液位高度。
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