CN110319429B - 工业冷凝水分离回收方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工业冷凝水分离回收方法及其装置，包括冷凝水源、加热器、蒸汽发生器、气液分离器、增压机，蒸汽发生器内设有喷淋管，蒸汽发生器内还设有烟管，蒸汽发生器外部设有排烟管，加热器与蒸汽发生器之间设有烟气连管，气液分离器与蒸汽发生器之间设有水汽输送管，气液分离器与蒸汽发生器之间还设有分离回水管，气液分离器与增压机之间设有蒸汽输送管，其解决了现有工业排放蒸汽冷凝水回收利用耗能高、回收率低的技术问题。本发明可广泛应用于工业冷凝水的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种能源回收利用，特别是涉及一种工业冷凝水分离回收方法及其装置。
背景技术
目前，在印染、食品等众多行业的生产过程中，因为生产工艺限制，会产生大量的蒸汽冷凝水，由于蒸汽冷凝水带走热量，这些行业生产过程中，需要补充大量的蒸汽，极大的增加了生产成本，并且蒸汽生产需要耗费大量的能源，能源然后也会产生烟气，既浪费了能源有对环境造成负担，不利于持续发展。
现有技术条件下，大多采用高压锅炉加热工业排放的蒸汽冷凝水，进一步提取蒸汽的方式对能源再利用，但这种方式耗能高，回收率低，大大的提高了生产成本，不具备市场推广使用的价值。
发明内容
本发明针对现有工业排放蒸汽冷凝水回收利用耗能高、回收率低的技术问题，提供一种耗能低、回收率高，并且对蒸汽冷凝水中分离出的水循环利用的工业冷凝水分离回收方法及其装置。
为此，本发明的技术方案是，一种工业冷凝水分离回收装置，包括冷凝水源、加热器、蒸汽发生器、气液分离器、增压机，蒸汽发生器内设有喷淋管，蒸汽发生器内还设有烟管，蒸汽发生器外部设有排烟管，加热器与蒸汽发生器之间设有烟气连管，所述气液分离器与所述蒸汽发生器之间设有分离回水管，所述气液分离器与所述蒸汽发生器之间通过水汽输送管相连通，所述气液分离器与所述增压机之间通过蒸汽输送管相连通。
优选的，冷凝水源与加热器之间设有供水泵，加热器与蒸汽发生器之间设有循环泵，分离回水管上设有调节阀，喷淋管设在蒸汽发生器的中心位置。
优选的，供水泵采用变频水泵，变频水泵选用卧式结构，变频水泵与加热器之间设有供水连管。
优选的，气液分离器采用螺旋分离器，增压机采用离心增压机，增压机上设有蒸汽出气管。
优选的，加热器设有用于监测其内部介质温度和控制供热源的PLC系统。
优选的，加热器设有为加热器内介质加热的供热源，供热源可以为天然气、蒸汽或油。
一种应用工业冷凝水分离回收装置的冷凝水分离回收方法，具体步骤如下：
(1)冷凝水源在供水泵的作用下进入加热器；
(2)加热器在供热源的作用下对冷凝水进行加热，加热过程由PLC系统控制，加热产生的烟气通过烟气连管进入蒸汽发生器的烟管；
(3)加热后的冷凝水在循环泵的作用下进入蒸汽发生器的喷淋管内循环喷淋，与高温烟管相互作用，冷凝水变成水汽和水，烟管温度降低，水汽通过水汽输送管进入螺旋分离器，水通过热水连管在循环泵的作用下再次进入喷淋管进行喷淋；
(4)从蒸汽发生器中产生的水汽在螺旋分离器的作用下进一步分离提升成蒸汽和水，水通过分离回水管进入热水连管，蒸汽通过蒸汽输送管被离心增压机吸入；
(5)在离心增压机内，通过离心增压机机械运转，对蒸汽进一步机械制热、增压，达到工业生产所需的蒸汽温度及压力，将增温增压后的蒸汽通过蒸汽供给管输送给生产使用。
优选的，步骤(2)中冷凝水加热温度控制在65℃～110℃。
优选的，烟管中的烟气通过排烟管排出。
本发明有益效果是：
(1)通过以上技术方案，工业冷凝水加热设定温度在尚未达到相变温度时，既保障了喷淋过程产生的蒸汽量，又极大的节约了供热源的用量，极大的降低了成本，并且，由于蒸汽发生器、气液分离器和离心增压机为连通状态，在工作状态下，蒸汽发生器内为负压状态，在其他条件相同的情况下，能够产生更多的蒸汽；
(2)供热源在供热过程中产生的烟气通过烟气连管进入蒸汽发生器的烟管内，高温烟管与加热后进入到喷淋管内的冷凝水互相作用，冷凝水温度得到提升，转化成含有水分的蒸汽，烟气温度降低，达到排放标准，既避免了环境污染，充分利用了热量，又由于采用喷淋方式提高了蒸汽的产出率；
(3)蒸汽发生器内冷凝水喷淋后为半液半气状态，所产生的蒸汽中水分含量较大，即水汽，由于设有螺旋分离器，水汽进入螺旋分离器后，在螺旋分离器的作用下，水汽温度得到进一步升高，蒸汽和水分也在螺旋分离器的作用下分离；
(4)由于设有离心增压机，可以对分离出来的蒸汽根据工业生产的需要进行增压，达到生产要求；
(5)由于供水泵采用变频水泵，可以有效降低运行成本，变频水泵选用卧式结构，变频水泵与加热器之间设有供水连管，可以保障冷凝水顺利送达至加热器；
(6)由于设有循环泵，喷淋过程产生的水通过热水连管再次进入喷淋管被循环利用，避免了水资源的浪费。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中符号说明：
1.冷凝水箱；2.供水泵；3.排烟管；4.烟管；5.水汽输送管；6.螺旋分离器；7.蒸汽发生器；8.调节阀；9.烟气连管；10.分离回水管；11.供水连管；12.循环泵进口；13.加热器；14.热水连管；15.循环泵；16.供热源；17.蒸汽输送管；18.蒸汽供给管；19.离心增压机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
一种工业冷凝水分离回收装置，包括冷凝水箱1、加热器13、蒸汽发生器7、螺旋分离器6、离心增压机19，蒸汽发生器7内设有喷淋管，和烟管4，加热器13和蒸汽发生器7之间设有烟气连管9，烟气连管9与烟管4连接，烟管4优先选用两个，既保证成本较低，还能充分的与喷淋管中冷凝水发生作用，产生足量的水汽。加热器13设有供热源，供热源可以为天然气、蒸汽或油。蒸汽发生器7外部设有排烟管3，螺旋分离器6与蒸汽发生器7之间设有水汽输送管5和分离回水管10，螺旋分离器6与离心增压机19之间设有蒸汽输送管17，离心增压机19上设有蒸汽出气管18。
冷凝水箱1与加热器13之间设有供水泵2，供水泵2采用变频水泵，可以有效降低运行成本，变频水泵选用卧式结构，变频水泵与加热器13之间设有供水连管11，供水连管11的主管路直径足够大，设有多个支管路，可以充分保证冷凝水顺畅进入加热器内。加热器13与蒸汽发生器7之间设有循环泵15，分离回水管10上设有调节阀8，喷淋管设在蒸汽发生器7的中心位置，有利于其内冷凝水和烟管4内的烟气进行充分热交换，导致冷凝水发生相变，产生大量的水汽。蒸汽发生器与气液分离器通过水汽输送管连通，气液分离器与离心增压机进口通过蒸汽输送管连通，因此，蒸汽发生器内为负压状态，方便喷淋产生的水汽进入到水汽输送管。
生产过程中，生产工艺产生的冷凝水温度为90℃时，冷凝水经过变频水泵，进入供水连管，再由供水连管进入软水加热器采用热源进行加热，加热到99℃，因此温度下冷凝水尚未发生相变，加热所需的热源不会大幅增长，99℃的冷凝水进入到喷淋管，热源加热产生的烟气通过烟气连管进入到蒸汽发生器内的烟管，由于蒸汽发生器内为负压状态，99℃的冷凝水喷淋到高温烟管上，可以产生更多数量、更高温度的蒸汽，蒸汽中含有一定的水分，蒸汽发生器内充满含有水分的蒸汽，喷淋过程产生的水进入到热水连管中。含有水分的蒸汽进入到气液分离器内进行水和蒸汽的分离，产生99℃的低压蒸汽，由蒸汽输送管输送到离心增压机，在离心增压机内进行机械增温增压后，产生125℃的蒸汽，供生产使用。通过以上过程，采用梯级加热方式实现了对工业冷凝水中热量的分离和充分利用，并且耗能好、无污染，经济和社会效益显著。
加热器13上设有用于监测其内部介质温度和控制供热源的PLC系统，可以根据监测到的冷凝水实时温度调整供热源的供应，保证冷凝水温度在相变温度以下，并且保证冷凝水温度足够高，在冷凝水进入蒸汽发生器后能够产生足量的水汽，经过试验证明，温度控制在110℃时为最佳平衡点，蒸汽产出率最高，并且将冷凝水加热到110℃的过程中所需的供热源不会大幅增加。在同等条件下，对不同加热温度时的供热源使用量和水汽产生量做了测定，冷凝水加热温度在65℃～110℃之间时，所需供热源随着温度升高缓慢增加，水汽产生量随着温度升高迅速增加，当温度超过110℃时，所需供热源迅速增加，当温度低于65℃时，产生的水汽量迅速减少。
一种应用工业冷凝水分离回收装置的冷凝水分离回收方法，具体步骤如下：
(1)冷凝水源在供水泵2的作用下进入加热器13；
(2)加热器13在供热源的作用下对冷凝水进行加热，冷凝水加热温度控制在65～110℃，加热过程由PLC系统控制，加热产生的烟气通过烟气连管9进入蒸汽发生器的烟管4，工业冷凝水加热设定温度在尚未达到相变温度时，既保障了喷淋过程产生的蒸汽量，又极大的节约了供热源的用量，极大的降低了成本；
(3)加热后的冷凝水在循环泵15的作用下进入蒸汽发生器7的喷淋管内循环喷淋，与高温烟管4相互作用，冷凝水变成水汽和水，烟管4温度降低，其中的烟气达到排放标准，烟管中的烟气通过排烟管排出，既充分利用了热量，避免了烟气造成环境污染，又由于采用喷淋方式提高了蒸汽的产出率；
经过热交换蒸汽发生器产生的水汽通过水汽输送管5进入螺旋分离器6，水通过热水连管14在循环泵15的作用下再次进入喷淋管进行喷淋热交换，充分利用水资源，降低运行成本。
蒸汽发生器7内冷凝水喷淋后为半液半气状态，所产生的蒸汽中水分含量较大，即水汽，由于设有螺旋分离器6，水汽进入螺旋分离器6后，在螺旋分离器6的作用下，水汽中的蒸汽和水分在螺旋分离器6的作用下分离提升；
(4)水汽在螺旋分离器6的作用下进一步分离成蒸汽和水，水通过分离回水管10进入热水连管，蒸汽通过蒸汽输送管17进入离心增压机19；
(5)在离心增压机19内，通过机械运转对进入离心增压机19内的蒸汽进行机械增温增压，达到工业生产所需的蒸汽温度及压力，将增温增压后的蒸汽通过蒸汽供给管18输送给生产使用。
经验证，通过以上方法，将90℃的冷凝水转化为125℃的蒸汽，每生产一吨蒸汽，需要消耗3-5方天然气和55-65kw电，而采用传统技术将90℃的冷凝水转化为125℃的蒸汽，需要消耗70-75方天然气和5-10kw电，前者耗能成本约为49-62元，后者耗能成本约为214-232元，即采用本技术方案生产一吨蒸汽需要的耗能成本在传统技术成本的27％以内。
通过以上数据证明，该技术的实施可以极大程度上节约能源，并且减少烟气排放，有利于持续发展，具有可观的社会经济效益。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。
Claims (6)
1.一种工业冷凝水分离回收装置，其特征在于，包括冷凝水源、加热器、蒸汽发生器、气液分离器、增压机，所述蒸汽发生器内设有喷淋管，所述蒸汽发生器内还设有烟管，所述蒸汽发生器外部设有排烟管，所述加热器与所述蒸汽发生器之间设有烟气连管，所述气液分离器与所述蒸汽发生器之间设有分离回水管，所述气液分离器与所述蒸汽发生器之间通过水汽输送管相连通，所述气液分离器与所述增压机之间通过蒸汽输送管相连通；所述冷凝水源与所述加热器之间设有供水泵，所述加热器与所述蒸汽发生器之间设有循环泵，所述分离回水管上设有调节阀，所述喷淋管设在所述蒸汽发生器的中心位置；所述加热器设有用于监测其内部介质温度和控制供热源的PLC系统，所述蒸汽发生器内为负压状态。
2.根据权利要求1所述的工业冷凝水分离回收装置，其特征在于，所述供水泵采用变频水泵，所述变频水泵选用卧式结构，所述变频水泵与所述加热器之间设有供水连管。
3.根据权利要求1所述的工业冷凝水分离回收装置，其特征在于，所述气液分离器采用螺旋分离器，所述增压机采用离心增压机，所述增压机上设有蒸汽出气管。
4.根据权利要求1所述的工业冷凝水分离回收装置，其特征在于，所述加热器设有为加热器内介质加热的供热源，所述供热源为天然气、蒸汽或油。
5.一种应用根据权利要求1-4中任一项所述的工业冷凝水分离回收装置的冷凝水分离回收方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）冷凝水源在供水泵的作用下进入加热器；
（2）加热器在供热源的作用下对冷凝水进行加热，冷凝水加热温度控制在65℃~110℃，加热过程由PLC系统控制，加热产生的烟气通过烟气连管进入蒸汽发生器的烟管；
（3）加热后的冷凝水在循环泵的作用下进入蒸汽发生器的喷淋管内循环喷淋，与高温烟管相互作用，冷凝水变成水汽和水，烟管温度降低，水汽通过水汽输送管进入螺旋分离器，水通过热水连管在循环泵的作用下再次进入喷淋管进行喷淋；
（4）从蒸汽发生器中产生的水汽在螺旋分离器的作用下进一步分离提升成蒸汽和水，水通过分离回水管进入热水连管，蒸汽通过蒸汽输送管被离心增压机吸入；
（5）在离心增压机内，通过离心增压机机械运转，对蒸汽进一步机械制热、增压，达到工业生产所需的蒸汽温度及压力，将增温增压后的蒸汽通过蒸汽供给管输送给生产使用。
6.根据权利要求5所述的冷凝水分离回收方法，其特征在于，所述烟管中的烟气通过排烟管排出。
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| CN201910603767.6A CN110319429B (zh) | 2019-07-05 | 工业冷凝水分离回收方法及其装置 |
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| CN210135559U (zh) * | 2019-07-05 | 2020-03-10 | 李爱华 | 一种工业冷凝水分离回收装置 |
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