CN109052524A - 一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，通过利用离心空分压缩机、循环蒸发加热器和蒸发器，将循环蒸发加热器与离心空分压缩机各级叶轮连接，实现叶轮叶片的冷却，同时将热量进行回收，然后利用蒸发器将循环蒸发加热器中的热量进行回收利用，作为污水处理的热量来源，利用空分压缩机各级出口的高温压缩空气作为污水处理装置的加热热源，具有回收残余热量、系统紧凑型强、运行维护简单等特点，利用了多级离心压缩机级间废热，使其作为蒸发污水处理装置的热源，以达到能量回收利用的效果，结构简单，实现了离心空分压缩机的级间冷却，同时利用离心空分压缩机级间热量进行循环蒸发热量回收，减少了能量的浪费。

Description

一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置
技术领域
本发明属于能量回收领域，具体涉及一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置。
背景技术
随着我国冶金、煤化工等行业的迅猛发展，对空分设备的需求量也迅速增加，空分装置的规模也不断扩大，配套用的原料气空压机组和增压机组的气量需求不断增加，压缩机的功率从5000kw到70000kw不等，能耗非常高。空压机通常是多级离心压缩机，为了降低空压机的能耗，往往采用级间冷却，使用冷却水将每级出口空气的热量带走，使得进入下一级的空气温度降低，以减小压缩机压缩功。但是级间冷却的这部分热量被直接废弃，而且还消耗了大量的水资源，造成能源的浪费。以1.5万空分为例，4级离心空气压缩机的功率为8500kW，每级出口均设置冷却器，每级出口空气温度大约在100℃，冷却至45℃后进入下一级，冷却后空气焓值降低，这部分被冷却水带走的热量高达6570kW，能量的浪费是非常巨大的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，包括离心空分压缩机、循环蒸发加热器和蒸发器，循环蒸发加热器的高温侧气体入口与离心空分压缩机的单极叶轮高温气体出口连接，循环蒸发加热器的高温侧气体出口与离心空分压缩机的单极叶轮高压气体入口连接，循环蒸发加热器的低温侧出口与蒸发器的进料入口连接，循环蒸发加热器的低温侧入口与蒸发器的出料入口连接，循环蒸发加热器与蒸发器连接管路上设有循环泵，蒸发器的水蒸气出口连接有冷凝器，与冷凝器的高温侧入口连接，冷凝器的高温侧出口连接有汽水分离器。
进一步的，离心空分压缩机的两个相邻叶轮之间连接有一个循环蒸发加热器，循环蒸发加热器的高温侧气体入口连接于上一级叶轮高温侧气体出口，循环蒸发加热器的高温侧气体出口连接于下一级叶轮高温侧气体入口。
进一步的，蒸发器的出料口连接管路上设有进料管和出料管，进料管和出料管上分别设有进料阀出料阀。
进一步的，一级叶轮的高温气体出口与一级循环蒸发加热器的高温侧入口相连，一级循环蒸发加热器的高温侧出口与二级叶轮的高温侧入口相连，二级叶轮的高温气体出口与二级循环蒸发加热器的高温侧入口相连，二级循环蒸发加热器的高温侧出口与三级叶轮的高温侧入口相连，三级叶轮的高温气体出口与三级循环蒸发加热器的高温侧入口相连，三级循环蒸发加热器的高温侧出口与四级叶轮的高温侧入口相连，四级叶轮的高温气体出口与四级循环蒸发加热器的高温侧入口相连，四级循环蒸发加热器的高温侧出口与一级叶轮的高温气体入口连接。
进一步的，一级循环蒸发加热器低温侧出口与循环泵的入口相连，循环泵的出口与一级蒸发器的进料入口相连，一级蒸发器的出料口与加热器的低温侧入口相连，构成一级子系统，一级蒸发器的出料管路上设置有进料阀与进料管路相连，和出料阀与出口管路相连。
进一步的，循环蒸发加热器和蒸发器均采用强制循环。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，通过利用离心空分压缩机、循环蒸发加热器和蒸发器，各级循环蒸发加热器的热工质入口与对应各级的叶轮出口相连；各级循环蒸发加热器的热工质出口与对应下一级的叶轮入口相连，各级加热器冷工质出口与泵相连，各级循环泵出口与蒸发器料液入口相连，各级蒸发器料液出口与加热器冷工质入口相连，各级蒸发器料液出口管道上设置有出料阀和进料阀，分别与出料管道和进料管道相连，各级水蒸汽出口与冷凝器热工质入口相连，各级冷凝器热工质出口与汽水分离器入口相连，其中汽水分离器接有真空泵，将循环蒸发加热器与离心空分压缩机各级叶轮连接，实现叶轮叶片的冷却，同时将热量进行回收，然后利用蒸发器将循环蒸发加热器中的热量进行回收利用，作为污水处理的热量来源，利用空分压缩机各级出口的高温压缩空气作为污水处理装置的加热热源，具有回收残余热量、系统紧凑型强、运行维护简单等特点，利用了多级离心压缩机级间废热，使其作为蒸发污水处理装置的热源，以达到能量回收利用的效果，结构简单，实现了离心空分压缩机的级间冷却，同时利用离心空分压缩机级间热量进行循环蒸发热量回收，减少了能量的浪费。
进一步的，采用单极循环蒸发加热器和蒸发器与离心空分压缩机各级分别连接，提高离心空分压缩机各级的冷却效率。
进一步的，循环蒸发加热器和蒸发器均采用强制循环，防止过热造成设备冷却不到位。
附图说明
图1为本发明多级离心空分压缩机与污水处理系统联产的过程及原理示意图。
其中，1为一级叶轮；2为二级叶轮；3为三级叶轮；4为四级叶轮；5为一级循环蒸发加热器；6为二级循环蒸发加热器；7为三级循环蒸发加热器；8为四级循环蒸发加热器；9为循环泵；10为进料阀；11为出料阀；12为一级蒸发器；13为冷凝器；14为汽水分离器；15为真空泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，包括离心空分压缩机、循环蒸发加热器和蒸发器，循环蒸发加热器的高温侧气体入口与离心空分压缩机的单极叶轮高温气体出口连接，循环蒸发加热器的高温侧气体出口与离心空分压缩机的单极叶轮高压气体入口连接，循环蒸发加热器的低温侧出口与蒸发器的进料入口连接，循环蒸发加热器的低温侧入口与蒸发器的出料入口连接，循环蒸发加热器与蒸发器连接管路上设有循环泵9，构成循环子系统；蒸发器的水蒸气出口连接有冷凝器13，与冷凝器13的高温侧入口连接，冷凝器13的高温侧出口连接有汽水分离器14，汽水分离器14上连接有真空泵15。
离心空分压缩机的两个相邻叶轮之间连接有一个循环蒸发加热器，循环蒸发加热器的高温侧气体入口连接于上一级叶轮高温侧气体出口，循环蒸发加热器的高温侧气体出口连接于下一级叶轮高温侧气体入口；
蒸发器的出料口连接管路上设有进料管和出料管，进料管和出料管上分别设有进料阀出料阀；
如图1所示，一级叶轮1的高温气体出口与一级循环蒸发加热器5的高温侧入口相连，一级循环蒸发加热器5的高温侧出口与二级叶轮2的高温侧入口相连，二级叶轮2的高温气体出口与二级循环蒸发加热器6的高温侧入口相连，二级循环蒸发加热器6的高温侧出口与三级叶轮3的高温侧入口相连，三级叶轮3的高温气体出口与三级循环蒸发加热器7的高温侧入口相连，三级循环蒸发加热器7的高温侧出口与四级叶轮4的高温侧入口相连，四级叶轮4的高温气体出口与四级循环蒸发加热器8的高温侧入口相连，四级循环蒸发加热器8的高温侧出口与一级叶轮1的高温气体入口连接；一级循环蒸发加热器5低温侧出口与循环泵9的入口相连，循环泵9的出口与一级蒸发器12的进料入口相连，一级蒸发器12的出料口与加热器5的低温侧入口相连，构成一级子系统。一级蒸发器12的出料管路上设置有进料阀10与进料管路相连，和出料阀11与出口管路相连。
本发明的原理：本发明利用污水处理装置中的加热器回收级间冷却热，完成了空分压缩机与污水处理的联产，该方法不仅回收了冷却废弃的热量，同时减少了冷却水的消耗，又为污水处理装置提供热能。实现了节能减排，具有广阔的应用前景。
本发明的工作过程：参见图1中将压缩机各单极叶轮出口高温高压蒸汽通入各蒸发子系统的加热器中，将温度冷却后进入下一级，实现了等温压缩；循环料液经过加热达到饱和蒸发温度，然后进入蒸发器中低温闪蒸，其中蒸发器的蒸汽出口管道与真空泵管道相通，使蒸发器内保持真空状态；子系统中的料液浓度达到一定值时，通过出料阀排出；排至最低液面后关闭出料阀，然后打开进料阀补充料液，因为浓度过高溶液的沸点升高会更明显，设备的结垢也会严重，因此需要控制系统排出料液的浓度值，从而减少设备结垢。
各循环蒸发加热器和蒸发器均通过循环泵进行强制循环换热，污水处理装置使用单级蒸发系统，各级循环蒸发加热器的热工质入口与对应各级的叶轮出口相连；各级循环蒸发加热器的热工质出口与对应下一级的叶轮入口相连，各级加热器冷工质出口与循环泵相连入口连接，各级循环泵出口与蒸发器料液入口相连，各级蒸发器料液出口与循环蒸发加热器冷工质入口相连，各级蒸发器料液出口管道上设置有出料阀和进料阀，分别与出料管道和进料管道相连，各级水蒸汽出口与冷凝器热工质入口相连，各级冷凝器热工质出口与汽水分离器入口相连，其中汽水分离器接有真空泵，本发明使用空分压缩机各级出口的高温压缩空气作为污水处理装置的加热热源；具有回收残余热量、系统紧凑型强、运行维护简单等特点，利用了多级离心压缩机级间废热，使其作为蒸发污水处理装置的热源，以达到能量回收利用的效果。

Claims (6)

1.一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，包括离心空分压缩机、循环蒸发加热器和蒸发器，循环蒸发加热器的高温侧气体入口与离心空分压缩机的单极叶轮高温气体出口连接，循环蒸发加热器的高温侧气体出口与离心空分压缩机的单极叶轮高压气体入口连接，循环蒸发加热器的低温侧出口与蒸发器的进料入口连接，循环蒸发加热器的低温侧入口与蒸发器的出料入口连接，循环蒸发加热器与蒸发器连接管路上设有循环泵(9)，蒸发器的水蒸气出口连接有冷凝器(13)，与冷凝器(13)的高温侧入口连接，冷凝器(13)的高温侧出口连接有汽水分离器(14)，汽水分离器(14)上连接有真空泵(15)。
2.根据权利要求1所述的一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，离心空分压缩机的两个相邻叶轮之间连接有一个循环蒸发加热器，循环蒸发加热器的高温侧气体入口连接于上一级叶轮高温侧气体出口，循环蒸发加热器的高温侧气体出口连接于下一级叶轮高温侧气体入口。
3.根据权利要求1所述的一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，蒸发器的出料口连接管路上设有进料管和出料管，进料管和出料管上分别设有进料阀出料阀。
4.根据权利要求1所述的一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，一级叶轮(1)的高温气体出口与一级循环蒸发加热器(5)的高温侧入口相连，一级循环蒸发加热器(5)的高温侧出口与二级叶轮(2)的高温侧入口相连，二级叶轮(2)的高温气体出口与二级循环蒸发加热器(6)的高温侧入口相连，二级循环蒸发加热器(6)的高温侧出口与三级叶轮(3)的高温侧入口相连，三级叶轮(3)的高温气体出口与三级循环蒸发加热器(7)的高温侧入口相连，三级循环蒸发加热器(7)的高温侧出口与四级叶轮(4)的高温侧入口相连，四级叶轮(4)的高温气体出口与四级循环蒸发加热器(8)的高温侧入口相连，四级循环蒸发加热器(8)的高温侧出口与一级叶轮(1)的高温气体入口连接。
5.根据权利要求4所述的一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，一级循环蒸发加热器(5)低温侧出口与循环泵(9)的入口相连，循环泵(9)的出口与一级蒸发器(12)的进料入口相连，一级蒸发器(12)的出料口与加热器(5)的低温侧入口相连，构成一级子系统，一级蒸发器(12)的出料管路上设置有进料阀(10)与进料管路相连，和出料阀(11)与出口管路相连。
6.根据权利要求1所述的一种利用离心空分压缩机级间余热回收污水处理装置，其特征在于，循环蒸发加热器和蒸发器均采用强制循环。
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