CN106643275A - 余热回收系统及余热回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种余热回收系统及余热回收方法,涉及化工节能技术领域,以改善现有技术中对冷凝水的处理容易造成热能浪费和电能过多消耗的技术问题。本发明提供的余热回收系统,包括依次连接的蒸汽热量回收单元、第一热交换单元和第二热交换单元;蒸汽热量回收单元包括蒸汽回收器,第一热交换单元包括至少一个冷凝水热量回收器,第二热交换单元包括冷凝水冷却器;蒸汽回收器用于回收联碱项目中冷凝水产生的蒸汽,冷凝水热量回收器用于冷凝水与卤水进行热交换,冷凝水冷却器用于冷凝水与废水进行热交换。本发明还提供一种余热回收方法,通过充分利用冷凝水的热能,能够实现资源再利用、清洁生产和节能降耗的效果。

Description

余热回收系统及余热回收方法
技术领域
[0001] 本发明涉及化工节能技术领域,具体而言,涉及一种余热回收系统及余热回收方法。
背景技术
[0002] 化学工业是我国的高耗能行业之一,能源消耗量在全国能源消耗总量中的比例较大,而联碱行业则是化工行业的第一耗能大户。改革开放以来,我国联碱行业发展迅速,因此利用余热回收工艺对联碱系统进行节能改造,进一步降低单位产品能耗,节约能源,提高经济效益,具有十分重要的作用。
[0003] 某联碱厂配套有真空制盐系统,在正常生产过程中,联碱各工序共产生冷凝水约260m3/h,冷凝水含有较多的热能。现有技术中,冷凝水通常被送到热电站处理利用。但是由于热电站对冷凝水的温度和压力有特定的要求,因此需要设计换热器,用循环水将相应的冷凝水降温,以使冷凝水达到特定的温度和压力条件,然后才能被热电站利用。
[0004] 然而,现有技术中虽然实现了对冷凝水的利用,但是浪费了冷凝水自身的热能,而且循环水的使用造成了电能的过多消耗。因此如何提供一种余热回收系统及余热回收方法,既能够充分利用冷凝水的热能,又能够实现节能降耗的效果,对于提高企业的市场竞争力,实现节能环保具有重要意义。
[0005] 有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
[0006] 本发明的第一个目的在于提供一种余热回收系统,以改善现有技术中对冷凝水的处理容易造成热能浪费和电能过多消耗的技术问题。
[0007] 本发明的第二个目的在于提供一种余热回收方法,该方法具有流程设计科学合理和效率高的优点,能够充分利用冷凝水的热能,不仅实现了资源再利用,而且降低了生产过程的能耗,实现了清洁生产和节能降耗的效果。
[0008] 为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
[0009] 本发明提供一种余热回收系统,包括依次连接的蒸汽热量回收单元、第一热交换单元和第二热交换单元;所述蒸汽热量回收单元包括蒸汽回收器,所述第一热交换单元包括至少一个冷凝水热量回收器,所述第二热交换单元包括冷凝水冷却器;所述蒸汽回收器用于回收联碱项目中冷凝水产生的蒸汽,所述冷凝水热量回收器用于冷凝水与卤水进行热交换,所述冷凝水冷却器用于冷凝水与废水进行热交换。
[0010] 本发明中,所述第一热交换单元包括串联的冷凝水热量回收器I和冷凝水热量回收器Π;所述冷凝水热量回收器I的入口与所述蒸汽回收器输出冷凝水的出口连接,所述冷凝水热量回收器π中冷凝水的出口与所述冷凝水冷却器中冷凝水的入口连接。
[0011] 本发明中,所述第一热交换单元还包括预热器,所述预热器用于预热卤水、并输出卤水到所述冷凝水热量回收器I及冷凝水热量回收器Π中。
[0012] 本发明中,所述第二热交换器还包括废液输入栗和废液输出栗,所述废液输入栗用于将废水输入所述冷凝水冷却器中进行热交换,所述废液输出栗用于将完成热交换后的废水输出待利用。
[0013] 本发明中,所述余热回收系统还包括储水装置和输水装置;所述储水装置用于接收并储存冷凝水,所述输水装置用于输出所述储水装置中的冷凝水。
[0014] 本发明中,所述蒸汽回收器的入口管路中、所述蒸汽回收器的输出蒸汽的管路中、所述蒸汽回收器与所述冷凝水热量回收器之间的管路中、及所述冷凝水热量回收器与所述冷凝水冷却器之间的管路中均设置有监控装置;所述监控装置包括流量控制器、温度传感器和压力传感器。
[0015] 本发明还提供一种余热回收方法,该方法于上述余热回收系统中使用,包括以下步骤:将冷凝水通过蒸汽热量回收单元的蒸汽回收器进行回收蒸汽,蒸汽用于汇入联碱项目的蒸汽管线中利用;回收完蒸汽后的冷凝水进入第一热交换单元,通过冷凝水热量回收器与卤水进行热交换,然后进入第二热交换单元,通过冷凝水冷却器与废水进行热交换,最后汇入储水装置,并通过输水装置输出。
[0016] 本发明中,进入蒸汽回收器的冷凝水的压力彡0.6MPa,温度彡170°C;蒸汽回收器的输出蒸汽的管路中,输出蒸汽的压力彡0.2MPa,温度彡150 °C。
[0017] 本发明中,冷凝水热量回收器的输出冷凝水的管路中压力彡0.08MPa,温度彡110-C。
[0018] 本发明中,冷凝水冷却器的输出冷凝水管路中压力彡0.03MPa,温度彡90°C。
[0019]与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0020] (I)本发明余热回收系统,对于联碱项目中产生的冷凝水可以通过蒸汽热量回收单元中的蒸汽回收器将蒸汽回收,并将蒸汽汇入联碱项目的蒸汽管线中,因此能够为真空制盐系统中补充蒸汽,节约蒸汽量超过15%,从而有效降低制盐成本,提高企业的市场竞争力;同时,通过第一热交换单元的至少一个冷凝水热量回收器能够实现冷凝水与卤水的热交换,从而能够使卤水的温度升高到90°C以上,降低卤水进入真空制盐系统前预热过程所消耗的电能;此外,通过第二热交换单元的冷凝水冷却器能够实现冷凝水与废水的热交换,从而能够使废水的温度升高到40°C以上,提高利用废水对矿区进行采卤的效率。本发明余热回收系统能够改善冷凝水处理造成的热能浪费和消耗电能过多的问题,将余热回收系统与真空制盐系统联合,补充蒸汽量,热能再利用,最终降低综合能耗,实现清洁生产和节能环保的效果。
[0021] (2)本发明余热回收方法,用于对联碱项目中产生的冷凝水余热进行高效回收利用,具有流程设计科学合理、效率高和简单易行的优点,适于推广应用;通过充分利用冷凝水的热能,不仅能够实现资源再利用,而且能够降低生产过程的能耗,达到清洁生产和节能降耗的效果;该方法能够降低企业的生产成本,提高企业竞争力,实现较好的经济效益和环境效益。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0023]图1为本发明实施方式提供的余热回收系统的简易结构示意图。
[0024]图标:001-蒸汽热量回收单元;002-第一热交换单元;003-第二热交换单元;011-蒸汽回收器;031-冷凝水冷却器;004-蒸汽管线;021-冷凝水热量回收器1;022_冷凝水热量回收器Π ; 005-产硝循环管;023-预热器;032-废液输入栗;033-废液输出栗;006-储水装置;007-输水装置。
具体实施方式
[0025]下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施方式和实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]图1为本发明实施方式提供的余热回收系统的简易结构示意图。
[0027] 为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
[0028] 根据本发明的一个方面,如图1所示,本发明实施方式提供一种余热回收系统,包括依次连接的蒸汽热量回收单元001、第一热交换单元002和第二热交换单元003;蒸汽热量回收单元001包括蒸汽回收器011,第一热交换单元002包括至少一个冷凝水热量回收器,第二热交换单元003包括冷凝水冷却器031;蒸汽回收器011用于回收联碱项目中冷凝水产生的蒸汽,冷凝水热量回收器用于冷凝水与卤水进行热交换,冷凝水冷却器031用于冷凝水与废水进行热交换。
[0029] 本发明上述实施方式的有益效果为:
[0030] 本发明实施方式提供的余热回收系统中,联碱项目中产生的冷凝水可以通过蒸汽热量回收单元001中的蒸汽回收器011将蒸汽回收,并将蒸汽汇入联碱项目的蒸汽管线004中,因此能够为真空制盐系统中补充蒸汽,节约蒸汽量超过15%,从而有效降低制盐成本,提高企业的市场竞争力;同时,通过第一热交换单元002的至少一个冷凝水热量回收器能够实现冷凝水与卤水的热交换,从而能够使卤水的温度升高到90°C以上,降低卤水进入真空制盐系统前预热过程所消耗的电能;此外,通过第二热交换单元003的冷凝水冷却器031能够实现冷凝水与废水的热交换,从而能够使废水的温度升高到40°C以上,提高利用废水对矿区进行采卤的效率。与现有技术相比,本发明实施方式提供的余热回收系统能够改善冷凝水处理造成的热能浪费和消耗电能过多的问题,将余热回收系统与真空制盐系统联合,能够降低综合能耗,补充蒸汽量,实现了清洁生产和节能环保的效果,提高了经济和环境效益。
[0031] 此处需要补充说明的是,联碱项目中产生两种冷凝水,包括第一冷凝水和第二冷凝水,第一冷凝水压力为0.6MPa,温度能够达到170 V左右,第二冷凝水压力为0.6MPa,温度为60°C左右,第一冷凝水依次通过蒸汽热量回收单元001、第一热交换单元002和第二热交换单元003,然后与第二冷凝水汇合,再进行后续利用。
[0032] 可选地,本发明实施方式提供的余热回收系统,第一热交换单元002包括串联的冷凝水热量回收器1021和冷凝水热量回收器Π 022;冷凝水热量回收器1021的入口与蒸汽回收器011输出冷凝水的出口连接,冷凝水热量回收器Π 022中冷凝水的出口与冷凝水冷却器031中冷凝水的入口连接。工作时,经过蒸汽热量回收单元001回收蒸汽后的冷凝水依次进入冷凝水热量回收器1021和冷凝水热量回收器Π 022,在冷凝水热量回收器1021和冷凝水热量回收器Π022中与进入真空制盐系统中产硝循环管005的卤水完成间接热交换的过程,从而将卤水的温度升高到90°C以上,提高盐硝联产的效率。由于设置有串联的两级装置冷凝水热量回收器1021和冷凝水热量回收器Π022,因此能够显著提高热交换的效果,实现对冷凝水热量的充分利用,降低其它装置加热卤水的能耗。
[0033] 可选地,本发明实施方式提供的余热回收系统中,第一热交换单元002还包括预热器023,预热器023用于预热卤水、并输出卤水到冷凝水热量回收器1021及冷凝水热量回收器Π022中。由于进入真空制盐系统中产硝循环管005的卤水需要超过85°C才能符合要求,因此使用时,卤水先由预热器023预热到一定的温度(例如75°C),然后进入冷凝水热量回收器1021及冷凝水热量回收器Π022与冷凝水进行热交换,最后升温到规定温度的卤水进入真空制盐系统的产硝循环管005中。由于预热器023能够用于对卤水提前预热,再加上热交换得到的冷凝水的热量,因此能够保证卤水进入真空制盐系统时符合要求,第一热交换单元002能够有效降低加热卤水的能耗,实现了对冷凝水热量的有效利用。
[0034] 可选地,如图1所示,本发明实施方式提供的余热回收系统中,第二热交换单元003还包括废液输入栗032和废液输出栗033,废液输入栗032用于将废水输入冷凝水冷却器031中进行热交换,废液输出栗033用于将完成热交换后的废水输出待利用。使用时,由第一热交换单元002流出的冷凝水进入第二热交换单元003的冷凝水冷却器031,与用于进入矿区采卤的废水进行热交换,能够将废水加热到40°C以上,其中用于进入矿区采卤的废水由废液输入栗032输入冷凝水冷却器031中,完成热交换后的废水由废液输出栗033输出,然后输送到矿区用于采卤,废液输入栗032和废液输出栗033的设置,有利于提高废水与冷凝水冷却器031中热交换的效率,将达到温度要求的废水快速输出利用,既能够减少加热废水的能耗,实现对冷凝水热能的高效利用,又能够提高工作效率。
[0035] 可选地,如图1所示,本发明实施方式提供的余热回收系统中,还包括储水装置006和输水装置007;储水装置006用于接收并储存冷凝水,输水装置007用于输出储水装置006中的冷凝水。使用时,由第二热交换单元003的冷凝水冷却器031中输出的冷凝水进入储水装置006中,同时第二冷凝水也进入储水装置006中,由于此时储水装置006中的冷凝水的温度和压力已经达到送入热电站的要求,因此通过输水装置007可以方便快捷地将储水装置006中的冷凝水输送到热电站。
[0036] 可选地,储水装置006典型但非限制性为冷凝水箱或冷凝水桶,输水装置007典型但非限制性为动力栗及配套的管道。
[0037]可选地,本发明实施方式提供的余热回收系统中,蒸汽回收器011的入口管路中、蒸汽回收器011的输出蒸汽的管路中、蒸汽回收器011与冷凝水热量回收器之间的管路中、及冷凝水热量回收器与冷凝水冷却器031之间的管路中均设置有监控装置;监控装置可以包括流量控制器、温度传感器和压力传感器。由于设置有监控装置,因此能够实时监控余热回收系统中各管路中的流量、温度和压力等参数值,从而能够便于管理整个系统,有利于保证系统稳定高效地运行。
[0038] 下面结合图1,对本发明余热回收系统的工作过程作详细说明:
[0039]如图1所示,本发明实施方式提供的余热回收系统中,第一冷凝水先进入蒸汽热量回收单元001,在蒸汽回收器011中冷凝水的蒸汽被回收,然后蒸汽汇入联碱项目的蒸汽管线004中,为真空制盐系统中补充蒸汽;由蒸汽热量回收单元OOl流出的冷凝水进入第一热交换单元002,依次在冷凝水热量回收器1021和冷凝水热量回收器Π 022中与由预热器023预热处理后的卤水进行热交换,卤水升高到需要的温度后进入真空制盐系统的产硝循环管005中;由第一热交换单元002流出的冷凝水进入第二热交换单元003,在冷凝水冷却器031中与由废液输入栗032输送的废液进行热交换,废液升高到所需要的温度后由废液输出栗033输送到矿区待利用;由第二热交换单元003流出的冷凝水进入储水装置006,同时第二冷凝水也进入储水装置006,最后由输水装置007将储水装置006中的冷凝水输送到热电站。
[0040] 根据本发明的另一个方面,本发明实施方式提供一种余热回收方法,该方法于上述余热回收系统中使用,包括以下步骤:将冷凝水通过蒸汽热量回收单元001的蒸汽回收器011进行回收蒸汽,蒸汽用于汇入联碱项目的蒸汽管线004中利用;回收完蒸汽后的冷凝水进入第一热交换单元002,通过冷凝水热量回收器与卤水进行热交换,然后进入第二热交换单元003,通过冷凝水冷却器031与废水进行热交换,最后汇入储水装置006,并通过输水装置007输出。
[0041] 在本发明实施方式提供的余热回收方法中,先对冷凝水进行回收蒸汽,以实现充分利用能量的效果,完成蒸汽回收后,进入蒸汽回收器011的冷凝水压力彡0.6MPa,温度彡170 °C ;蒸汽回收器011的输出蒸汽的管路中,输出蒸汽的压力彡0.2MPa,温度彡150 °C。
[0042] 可选地,进入蒸汽回收器011的冷凝水的流量为300m3/h,压力为0.6MPa,温度为170 °C;蒸汽回收器011的输出蒸汽的管路中,输出蒸汽的压力为0.2MPa,温度为150 V,蒸汽流量为20m3/h。
[0043] 进一步地,冷凝水完成蒸汽回收后,与卤水进行热交换,完成此次热交换后,冷凝水热量回收器的输出冷凝水的管路中压力彡0.08MPa,温度彡110°C。通过充分利用冷凝水中的热能,能够使用于盐硝联产中的卤水的温度升高到所需要的温度,从而减少了加热卤水的能耗,提高了冷凝水热能的利用效率,实现了节能降耗的效果。
[0044] 可选地,冷凝水热量回收器的输出冷凝水的管路中压力为0.08MPa,温度为100°C,冷凝水的流量为280m3/h。
[0045] 更进一步地,由第一热交换单元002流出冷凝水与废水进行热交换,完成此次热交换后,冷凝水冷却器031的输出冷凝水管路中压力彡0.03MPa,温度彡90°C。通过再次利用冷凝水的热能,能够使用于矿区采卤的废水的温度升高到所需要的温度,从而提高采卤的效率,在充分利用冷凝水热能的基础上实现清洁生产的目的。
[0046] 可选地,冷凝水冷却器031的输出冷凝水管路中压力为0.03MPa,温度为90°C,冷凝水的流量为280m3/h。
[0047] 本发明实施方式提供的余热回收方法,适用于对联碱项目中产生的冷凝水余热进行高效回收利用,具有流程设计科学合理、效率高和简单易行的优点,适于推广应用;通过充分利用冷凝水的热能,不仅能够实现资源再利用,而且能够降低生产过程的能耗,达到清洁生产和节能降耗的效果;该方法能够降低企业的生产成本,提高企业竞争力,实现较好的经济效益和环境效益。
[0048]下面结合具体实施例和对比例,对本发明和现有技术作进一步说明。
[0049] 实施例1
[0050] —种余热回收系统,包括蒸汽热量回收单元001、第一热交换单元002、第二热交换单元003、冷凝水桶和动力栗及配套的管道;
[0051] 其中,蒸汽热量回收单元001包括蒸汽回收器011,蒸汽回收器011与真空制盐系统的蒸汽管线004联通,第一热交换单元002包括预热器023、和串联的冷凝水热量回收器1021及冷凝水热量回收器Π 022,第二热交换单元003包括废液输入栗032、冷凝水冷却器031和废液输出栗033;
[0052] 蒸汽回收器011的入口管路中、蒸汽回收器011的输出蒸汽的管路中、蒸汽回收器011与冷凝水热量回收器1021之间的管路中、及冷凝水热量回收器Π 022与冷凝水冷却器031之间的管路中均设置有监控装置;监控装置可以包括流量控制器、温度传感器和压力传感器。
[0053] 对比例I
[0054] 现有技术中的换热器。
[0055] 实验例I
[0056] 某厂正在运行的联碱项目,包括真空制盐系统、联碱系统及配套的公用工程。
[0057] 采用对比例I的换热器,将联碱项目中的冷凝水处理后送至热电站。
[0058] 实验例2
[0059] 将实验例I中的换热器替换为实施例1的余热回收系统,对联碱项目中的冷凝水进行处理后送至热电站,其余系统同实验例I。
[0060]实验结果及分析
[0061]上述两个实验例分别运行4年,记录实验数据,并进行统计分析。
[0062]由统计结果得知,实验例I中真空制盐系统的蒸汽消耗量为0.8吨/吨盐(目前国内真空制盐系统的蒸汽消耗平均水平在0.85-0.90吨/吨盐),而实验例2中真空制盐装置的蒸汽消耗量仅为0.68吨/吨盐。以联碱项目中设置100万吨真空制盐系统为例,分别采用实验例I (换热器)和实验例2 (余热回收系统)的方式处理冷凝水,则采用本发明余热回收系统后能够达到年节约蒸汽12万吨的效果,按低压蒸汽80元/吨计,本发明余热回收系统每年能够为企业节约960万元,节能降耗的效益十分显著。
[0063] 此外,与实验例I所采用现有技术中的换热器相比,实验例2将联碱项目的冷凝水通过本发明余热回收系统进行热能回收,最终能够使综合能耗降低11.058kg标准煤/吨盐,同时最大限度地降低真空制盐系统的蒸汽消耗,从而能够降低制盐成本,提高企业的市场竞争力,另外还能够降低循环水冷却冷凝水的电力消耗,充分利用冷凝水的热量,实现清洁生产,进而有利于保护环境,减少环境污染。
[0064]尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下,可以做出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种余热回收系统,其特征在于,包括依次连接的蒸汽热量回收单元、第一热交换单元和第二热交换单元; 所述蒸汽热量回收单元包括蒸汽回收器,所述第一热交换单元包括至少一个冷凝水热量回收器,所述第二热交换单元包括冷凝水冷却器; 所述蒸汽回收器用于回收联碱项目中冷凝水产生的蒸汽,所述冷凝水热量回收器用于冷凝水与卤水进行热交换,所述冷凝水冷却器用于冷凝水与废水进行热交换。
2.根据权利要求1所述的余热回收系统,其特征在于,所述第一热交换单元包括串联的冷凝水热量回收器I和冷凝水热量回收器Π ; 所述冷凝水热量回收器I的入口与所述蒸汽回收器输出冷凝水的出口连接,所述冷凝水热量回收器Π中冷凝水的出口与所述冷凝水冷却器中冷凝水的入口连接。
3.根据权利要求2所述的余热回收系统,其特征在于,所述第一热交换单元还包括预热器,所述预热器用于预热卤水、并输出卤水到所述冷凝水热量回收器I及冷凝水热量回收器11中。
4.根据权利要求1所述的余热回收系统,其特征在于,所述第二热交换器还包括废液输入栗和废液输出栗,所述废液输入栗用于将废水输入所述冷凝水冷却器中进行热交换,所述废液输出栗用于将完成热交换后的废水输出待利用。
5.根据权利要求1-4任一项所述的余热回收系统,其特征在于,所述余热回收系统还包括储水装置和输水装置; 所述储水装置用于接收并储存冷凝水,所述输水装置用于输出所述储水装置中的冷凝水。
6.根据权利要求5所述的余热回收系统,其特征在于,所述蒸汽回收器的入口管路中、所述蒸汽回收器的输出蒸汽的管路中、所述蒸汽回收器与所述冷凝水热量回收器之间的管路中、及所述冷凝水热量回收器与所述冷凝水冷却器之间的管路中均设置有监控装置; 所述监控装置包括流量控制器、温度传感器和压力传感器。
7.—种余热回收方法,其特征在于,该方法于上述权利要求1-6任一项所述的余热回收系统中使用,包括以下步骤: 将冷凝水通过蒸汽热量回收单元的蒸汽回收器进行回收蒸汽,蒸汽用于汇入联碱项目的蒸汽管线中利用; 回收完蒸汽后的冷凝水进入第一热交换单元,通过冷凝水热量回收器与卤水进行热交换,然后进入第二热交换单元,通过冷凝水冷却器与废水进行热交换,最后汇入储水装置,并通过输水装置输出。
8.根据权利要求7所述的余热回收方法,其特征在于,进入蒸汽回收器的冷凝水的压力彡 0.6MPa,温度彡 170°C; 蒸汽回收器的输出蒸汽的管路中,输出蒸汽的压力彡0.2MPa,温度<150°C。
9.根据权利要求8所述的余热回收方法,其特征在于,冷凝水热量回收器的输出冷凝水的管路中压力彡0.08MPa,温度彡110°C。
10.根据权利要求9所述的余热回收方法,其特征在于,冷凝水冷却器的输出冷凝水管路中压力彡0.03MPa,温度彡90°C。
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