CN106958807A - 一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺 - Google Patents

一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺 Download PDF

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    • F22D11/06—Arrangements of feed-water pumps for returning condensate to boiler

Abstract

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，回收了尿素装置各加热器的蒸汽冷凝液在闪蒸利用过程中损失的热量；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，一、二分加热器的冷凝液入一级闪蒸，一蒸加热器和一级闪蒸的冷凝液入二级闪蒸，产生的一级闪蒸槽蒸汽(0.63MPa)可以用于尿素解析系统，二级闪蒸槽蒸汽(0.36MPa)供系统保温使用；冷凝液外送锅炉除氧器使用。

Description

一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺
技术领域
本发明一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，具体涉及蒸汽两级闪蒸的梯级节能利用。
背景技术
在水溶液全循环尿素生产工艺中，各加热器的蒸汽冷凝液均入闪蒸槽(饱和器)，产生约0.392MPa(绝)的蒸汽用于保温伴热，多余部分外供造气。但在实际生产中，由于0.392MPa(绝，约143℃)的蒸汽温度较低，送入造气前产生了大量的冷凝液，只能被迫排放；同时0.392MPa(绝)的蒸汽冷凝液由膨胀槽转入冷凝液槽后产生了大量的放空蒸汽。以上这两部分的热能损失是巨大的，因此如何将这部分热量回收利用，是尿素生产装置节能降耗的重点举措之一。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，回收了尿素装置各加热器的蒸汽冷凝液在闪蒸利用过程中损失的热量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，一、二分加热器的冷凝液入一级闪蒸，一蒸加热器和一级闪蒸的冷凝液入二级闪蒸，产生的一级闪蒸槽蒸汽的绝对压强为0.5～0.7Mpa，蒸汽温度为150～200℃，用于尿素解析系统，二级闪蒸槽蒸汽的绝对压强为0.2～0.5MPa，蒸汽温度为120～150℃，供系统保温使用，所述冷凝液外送锅炉除氧器使用。
所述尿素装置蒸汽的梯级利用理化分析按下述步骤进行：
第一步：确定一分加热器、二分加热器、一蒸加热器的用汽参数
第二步：计算带入一级闪蒸槽的热量；
第三步：计算一级闪蒸槽产生的0.63MPa蒸汽量和冷凝液量；
第四步：计算带入二级闪蒸槽的热量；
第五步：计算二级闪蒸槽产生的0.36MPa蒸汽量和冷凝液量；
第六步：计算外送冷凝液量。
所述一次蒸汽的参数包括蒸汽压力、蒸汽的焓值和蒸汽冷凝液的焓值。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明中一级闪蒸槽汽(0.63MPa)可以用于尿素解析系统；二级闪蒸槽汽(0.36MPa)供系统保温使用；冷凝液外送锅炉除氧器使用。本发明有效提高了低位热能的利用率，减少了放空蒸汽量和冷凝液排放量，达到了节能降耗的目的。
具体实施方式
本发明本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，回收了尿素装置各加热器的蒸汽冷凝液在闪蒸利用过程中损失的热量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，一、二分加热器的冷凝液入一级闪蒸，一蒸加热器和一级闪蒸的冷凝液入二级闪蒸，产生的一级闪蒸槽蒸汽的绝对压强为0.5～0.7Mpa，蒸汽温度为150～200℃，用于尿素解析系统，二级闪蒸槽蒸汽的绝对压强为0.2～0.5MPa，蒸汽温度为120～150℃，供系统保温使用，所述冷凝液外送锅炉除氧器使用。
所述尿素装置蒸汽的梯级利用理化分析按下述步骤进行：
第一步：确定一分加热器、二分加热器、一蒸加热器的用汽参数
第二步：计算带入一级闪蒸槽的热量；
第三步：计算一级闪蒸槽产生的0.63MPa蒸汽量和冷凝液量；
第四步：计算带入二级闪蒸槽的热量；
第五步：计算二级闪蒸槽产生的0.36MPa蒸汽量和冷凝液量；
第六步：计算外送冷凝液量。
所述一次蒸汽的参数包括蒸汽压力、蒸汽的焓值和蒸汽冷凝液的焓值。
传统工艺理化分析如下：
1、一级闪蒸冷凝液槽放空蒸汽量的确定
计算条件以晋城地区水溶液全循环尿素工艺一段蒸发为例，当地大气压：0.093MPa；以每吨尿素产品计算为准。
1.1、入闪蒸槽(饱和器)的热负荷
表1各加热器用汽设计数据
1.2、进入各加热器的蒸汽参数
以某厂实际运行数据为例，蒸汽压力为1.275MPa(绝、饱和)，蒸汽温度为190℃；查表(梅安华尿素设计手册)：对应蒸汽焓值为2786KJ/kg，蒸汽冷凝液焓值为808kj/kg。
1.3、进入三个加热器的蒸汽总用量
设总用量为G，则进入一分加热器、二分加热器和一蒸加热器的蒸汽总量为：G＝(1713221+302880+476845)/(2786－808)≈1260kg/t.ur；或G＝867+153+241≈1260kg/t.ur。
1.4、蒸汽闪蒸槽(饱和器)条件
闪蒸槽(饱和器、膨胀槽；以下称闪蒸槽)的压力0.392MPa(绝),闪蒸槽的蒸汽温度143℃,查表(梅安华尿素设计手册)：闪蒸槽蒸汽的焓值为2735.9176KJ/kg，其蒸汽冷凝液的焓值为601.2408KJ/kg。
1.5、闪蒸槽产生的蒸汽量和冷凝液量计算
(1)设1.275MPa(绝)蒸汽冷凝液带入的热量为Q1，则：
Q1＝1260×808＝1018080(KJ/t.ur)。
(2)设0.392MPa(绝)蒸汽带出的热量为Q2，设闪蒸蒸汽为x kg/t，则：
Q2＝x·2735.9176kg/t.ur。
(3)设0.392MPa(绝)冷凝液带出的热量为Q3，则：
Q3＝(1260－x)·601.2408KJ/t.ur。
(4)闪蒸槽的热损失为Q4＝2057KJ/t.ur。
根据热平衡方程：Q1＝Q2+Q3+Q4
得出闪蒸槽的蒸汽量约x＝121kg/t.ur
则出闪蒸槽的冷凝液为：1260-121＝1139kg/t.ur。
1.6、出冷凝液槽的外送冷凝液量计算
设冷凝液进入冷凝液槽带入热量QA，则：
QA＝1139×601.2408＝684813.2712KJ/t.ur
冷凝液槽的压力为0.093MPa(绝)，冷凝槽气相蒸汽温度100℃，冷凝液槽气相蒸汽焓值为2675.2726KJ/kg，冷凝液槽液相水温度为100℃，冷凝液槽液相水焓值为419.0186KJ/kg，冷凝液槽除气相放空外的热损失：QS＝3000KJ/t。
(1)设冷凝液槽液相带出热量为QC，出冷凝液槽的放空蒸汽量χa，则：
QC＝(1139－χa)×419.0186(KJ/t.ur)
(2)冷凝液槽气相带出热量为QB,则：
QB＝χa×2675.2726KJ/kg
(3)根据热平衡方程：QA＝QB+QC+QS
则：出冷凝液槽的放空蒸汽量为：χa＝91kg/t
故：出冷凝液槽的冷凝液量为1048kg/t。
下面结合实施例，对本发明进行详细的阐述：
2、以某厂一段蒸发水溶液全循环尿素工艺为准，即：一、二分加热器的冷凝液入一级闪蒸，一蒸加热器的冷凝液入二级闪蒸，其它用汽情况略。
2.1各加热器用汽数据同传统工艺。
表1各加热器用汽设计数据
(1)大气压力。当地大气压力为0.093MPa，以0.101MPa计算。
(2)一分、二分、一蒸加热器蒸汽压力为1.275MPa(绝、饱和)，蒸汽温度为190℃；查表(梅安华尿素设计手册)：对应蒸汽焓值为2786KJ/kg，蒸汽冷凝液焓值为808kj/kg。
(3)一级闪蒸槽0.63MPa(绝)的蒸汽温度160℃，查表(梅安华尿素设计手册)：0.63MPa(绝)的蒸汽焓值：2758KJ/kg，0.63MPa(绝)的蒸汽冷凝液焓值为675KJ/kg。
(4)二级闪蒸槽压力：0.36MPa(绝)，蒸汽温度为140℃，蒸汽焓为2734KJ/t，冷凝液焓为589KJ/t。
2.2计算带入一级闪蒸槽的热量
Q＝(867+153)×808KJ/kg＝824160KJ/t.ur。
2.3计算一级闪蒸槽产生的0.63MPa蒸汽量和冷凝液量
(1)一、二分加热器1.275MPa蒸汽冷凝液带入一级闪蒸槽(0.63MPa)的热量为Q1级入
Q1级入＝(867+153)×808＝824160(KJ/t)
(2)设一级闪蒸槽(0.63MPa)蒸汽带出的热量为Q1级出汽，产生0.63MPa的蒸汽为x(kg/t),则：
Q1级出汽＝2785×x
(3)设一级闪蒸槽(0.63MPa)冷凝液带出的热量为Q1级出液，则：
Q1级出液＝(1020－x)675KJ/kg
(4)假设：一级闪蒸槽热损为Q4＝2057KJ/t。
∵Q1级入＝Q1级出汽+Q1级出液+Q4
∴824160＝2758x+(1020－x)675+2057
x＝64.139kg/t
即：产生0.63MPa的蒸汽约有64kg/t.ur。
则出0.63MPa的一级闪蒸槽的冷凝液约有：1020－64＝956(kg/t.ur)。
2.4计算带入二级闪蒸槽的热量
(1)0.63MPa的冷凝液带入的热量HS1为：
HS1＝956×675＝645300(KJ/t.ur)
(2)一蒸加热器1.275MPa蒸汽冷凝液带入的热量
H一蒸加冷凝液带入二级闪蒸热量＝241kg/t.ur×808KJ/kg＝194728KJ/t.ur
则：进入0.36MPa(二级闪蒸槽)的总热量为△H合为：
△H合＝645300+194728＝840028KJ/t.ur；
进入0.36MPa(二级闪蒸槽)的总的冷凝液量为956+241＝1197(kg/t)。
2.5计算二级闪蒸槽产生的0.36MPa蒸汽量和冷凝液量
(1)假设二级闪蒸槽蒸汽带出的热量为△HS2，产生0.36MPa的蒸汽为y(kg/t)，则：
△HS2＝2734×y。
(2)二级闪蒸槽冷凝液带出的热量△HS3＝(1197－y)×589。
(3)设0.36MPa(二级闪蒸槽)的热损失△HS4＝2057KJ/t。
∵△H合＝840028＝△HS2+△HS3+△HS4
∴△H合＝840028＝2734y+(1197-y)×589+2057
y＝62kg/t.ur
即：二级闪蒸槽产生的0.36MPa蒸汽约有62kg/t.ur；
则出二级闪蒸槽的冷凝液为956+241-62kg/t.ur＝1135kg/t.ur，即二级闪蒸槽的冷凝液1135kg/t.ur。
2.6计算冷凝液槽的外送冷凝液量
入冷凝液槽的冷凝液量约为1135kg/t。1135kg/t冷凝液带入的热量△HA＝1135×589＝668515(KJ/t)。冷凝液槽的压力为0.101MPa(绝)。冷凝液槽蒸汽温度(气相放空)100℃。冷凝液槽气相蒸汽的焓值为2676KJ/kg。冷凝液槽液相冷凝液的焓值为419KJ/t。设冷凝液槽热损为：△HSL＝3000(KJ/t)。
则出冷凝液槽的放空蒸汽量E
(1)冷凝液槽气相带出的热量为△HB，则：△HB＝E×2676。
(2)冷凝液槽液相带出热量△HC，则：△HC＝(1135-E)×419。
∵△HA＝△HB+△HC+△HSL
∴668515＝2676×E+(1135-E)×419+3000
E＝84kg/t.ur，即冷凝液槽放空气体约为84kg气体，
则冷凝液槽外送冷凝液为1135-84＝1051(kg/t)。
本发明工艺与传统工艺比较
表2本发明工艺
表3传统工艺
表3备注：送入造气前因蒸汽温度低导致产生了大量的冷凝液，只能被迫排放。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，其特征在于，一、二分加热器的冷凝液入一级闪蒸，一蒸加热器和一级闪蒸的冷凝液入二级闪蒸，产生的一级闪蒸槽蒸汽的绝对压强为0.5～0.7Mpa，蒸汽温度为150～200℃，用于尿素解析系统，二级闪蒸槽蒸汽的绝对压强为0.2～0.5MPa，蒸汽温度为120～150℃，供系统保温使用，所述冷凝液外送锅炉除氧器使用。
2.根据权利要求1所述的一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，其特征在于，所述尿素装置蒸汽的梯级利用理化分析按下述步骤进行：
第一步：确定一分加热器、二分加热器、一蒸加热器的用汽参数
第二步：计算带入一级闪蒸槽的热量；
第三步：计算一级闪蒸槽产生的0.63MPa蒸汽量和冷凝液量；
第四步：计算带入二级闪蒸槽的热量；
第五步：计算二级闪蒸槽产生的0.36MPa蒸汽量和冷凝液量；
第六步：计算外送冷凝液量。
3.根据权利要求1所述的一种尿素装置蒸汽的梯级节能利用工艺，其特征在于，所述一次蒸汽的参数包括蒸汽压力、蒸汽的焓值和蒸汽冷凝液的焓值。
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