CN112340802A - 一种脱除热水系统中有害气体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱除热水系统中有害气体的方法和装置，以使石油化工厂正常运行和事故工况时热水系统排出的气水混合物达到安全排放要求。其方法是：热水系统正常工作时，热水系统运行中积聚的含有害气体的气水混合物经排气阀连接管进入容器中上部，热水系统超压安全阀动作后，其排出的气水混合物经安全阀连接管进入容器中上部；进入容器的气水混合物在容器内分离出气体和水，分离出的气体向上进入排气管排入有害气体密闭排放系统，分离出的水下落到容器下部经冷却后进入水封系统，由水封系统的出口排出。

Description

一种脱除热水系统中有害气体的方法和装置

技术领域

本发明属于安全环保领域，涉及一种脱除热水系统中有害气体的方法和装置。

背景技术

石油化工厂有大量过剩低温热，为了节能，石油化工厂经常以热水作为工质，建立全厂性热水系统，回收各处低温余热，送到需要的地方去。在石油化工厂中，产生低温热和使用低温热的工质经常是易燃、易爆、有毒介质，这些介质不能直接排向大气，作为热载体的工质水在这些产热和用热环节换热时，会或多或少带有这些有害介质，当这些介质的工作压力高于热水工作压力、换热设备发生故障时，会破坏热水系统的正常运行，严重者导致这些有害气体释放到环境中引起安全事故。由于热水系统遍布全厂，因而事故影响扩散较大。如何保证热水系统在各种工况下安全运行是本发明的主要目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱除热水系统中有害气体的方法和装置，以使石油化工厂正常运行和事故工况时热水系统排出的气水混合物达到安全排放要求。

本发明提供一种脱除热水系统中有害气体的方法，其特征在于：该脱除热水系统中有害气体的方法包括下述步骤：

1）热水系统正常工作时，热水系统运行中积聚的含有易燃易爆有害气体的气水混合物经排气阀连接管进入容器中上部，热水系统超压安全阀动作后，其排出的气水混合物经安全阀连接管进入容器中上部；

2）进入容器的气水混合物在容器内分离出气体和水，分离出的气体向上进入排气管排入有害气体密闭排放系统，分离出的水下落到容器下部经冷却后进入水封系统，由水封系统的出口排出。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的方法，其进一步技术特征在于：所述步骤2）中，分离出的水下落到容器下部经换热管束冷却后进入倒U型水封系统。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的方法，其进一步技术特征在于：所述步骤2）中，进入容器的气水混合物碰撞挡板后分离出气体和水。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的方法，其进一步技术特征在于：所述步骤2）中，分离出的气体向上经过钢丝网后进入排气管。

本发明还提供一种脱除热水系统中有害气体的装置，包括一个容器，其特征在于：该脱除热水系统中有害气体的装置还包括排气管、排气阀连接管、安全阀连接管、换热管束和水封系统，所述排气管设置在容器顶部，排气阀连接管、安全阀连接管从上到下依次设置在容器中上部的侧面，换热管束设置在容器内的下部，水封系统设置在容器下部，所述水封系统由两个立管和一个水平管组成，其中一个立管位于容器内部，其出口通过水平管与另一个位于容器外部的立管入口相连。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的装置，其进一步技术特征在于：所述脱除热水系统中有害气体的装置还包括挡板和钢丝网，挡板设置在容器内部的排气阀连接管和安全阀连接管入口处，钢丝网设置在容器内的上部。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的装置，其进一步技术特征在于：所述容器侧面于安全阀连接管下方设置冷却水排出管和冷却水进水管，冷却水进水管在冷却水排出管下方，冷却水进水管通过换热管束连通冷却水排出管，冷却水进水管上设置调节阀，水平管上设置测温点，测温点与调节阀通过信号线连接。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的装置，其进一步技术特征在于：所述水封系统的水封高度应满足排放系统压力工况，石油化工厂通常为1～2米水柱，如果容器压力较高，如高于2米时，水封系统可以采用多级水封，水封系统的水封形式不限，优选倒U型水封。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的装置，其进一步技术特征在于：所述水封系统选择倒U型水封时，倒U型水封的进水口低于或等于换热管束的最低一排换热管。

本发明一种脱除热水系统中有害气体的装置，其进一步技术特征在于：所述水平管比换热管束的最上面一排换热管高100～2500mm。

本发明进一步技术特征在于：所述水封系统位于容器外部的立管下方设置漏斗。

本发明所述容器为立式或卧式，其形状可以是各种几何形状，容器内设置的钢丝网，其作用是用于分离排放气体中携带的水滴。所述挡板的作用是，使得排入容器的气水混合物进入容器时可以碰撞挡板，初步分离气和水。当所做的设备直径较大，使得进入容器的气体上升流速低于0.5米/秒或夜面到容器顶部的高度大于0.6米时，可以不设挡板和钢丝网。

本发明中，热水冷却以换热器换热方式示例，混合换热也是本发明要求的范围，如果热水采用混合换热，容器内直接接入冷却水即可。

本发明适用于石油化工厂、化工厂全厂性热水系统，用以安全排出热水系统在正常运行、事故工况下含有的有毒、易燃易爆、不溶于水的有害气体，以保证系统在各种工况下安全运行。本发明也适用于类似工况下的热水系统。

本发明与现有技术相比的优点是：与热水换热的、操作压力高于热水系统压力的易燃易爆或有毒、不容易水的介质，如果泄漏到热水系统导致热水系统超压破坏，泄露出的有害气体会造成安全事故，采用本发明技术可以比较彻底地解决石油化工厂热水系统的安全排放问题；其次，炼厂有害气体最终进入火炬燃烧，现有技术是把氮气和有害气体一同排入工厂有害气体密闭排放系统中，影响火炬的正常燃烧，采用本发明技术可以解决其问题；本发明提供的一种脱除热水系统中有害气体的装置，是用一个较小的容器取代了现有的大型水罐（一般高度不小于30米，直径3～4米），从而降低了工程投资。

下面用附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的适用范围。

附图说明

图1是本发明一种脱除热水系统中有害气体的装置示意图。

图中所述附图标记为：

1-容器； 2-排气管； 3-排气阀连接管；

4-安全阀连接管； 5；冷却水排出管； 6-冷却水进水管；

7-调节阀旁路； 8-信号线； 9-立管；

10-水平管； 11-换热管束； 12-倒U型水封进水口；

13-切断阀； 14-止回阀； 15-调节阀；

16-漏斗； 17-钢丝网； 18-挡板；

19-测温点。

具体实施方式

如图1所示，一种脱除热水系统中有害气体的装置示意图，包括一个容器1、排气管2、排气阀连接管3、安全阀连接管4、换热管束11和水封系统，图1所示脱除热水系统中有害气体的装置还包括挡板18、钢丝网17，所述排气管2设置在容器1顶部，沿排气管2排气方向依次设置止回阀14和切断阀13，排气阀连接管3、安全阀连接管4从上到下依次设置在容器1中上部的侧面，换热管束11设置在容器1内的下部，水封系统设置在容器1下部，所述水封系统由两个立管9和一个水平管10组成，其中一个立管位于容器1内部，其出口通过水平管10与另一个位于容器1外部的立管入口相连。所述挡板18设置在容器1内部的排气阀连接管3和安全阀连接管4入口处，钢丝网17设置在容器1内的上部。

所述容器1侧面于安全阀连接管4下方设置冷却水排出管5和冷却水进水管6，冷却水进水管6在冷却水排出管5下方，冷却水进水管6通过换热管束11连通冷却水排出管5，冷却水进水管6上设置调节阀15，水平管10上设置测温点19，测温点19与调节阀15通过信号线8连接。

所述立管9位于容器1内的为水封进水管，位于容器1外的为水封出水管。

所述水封系统的水封高度根据排气系统压力确定，石油化工厂通常为1～2米水柱，如果容器1内的压力较高，如高于2米时，水封系统可以采用多级水封，水封系统的水封形式本发明对其不加限制，通常优选倒U型水封。

所述水封系统选择倒U型水封时，倒U型水封进水口12低于或等于换热管束11的最低一排换热管。

所述水平管10比换热管束11的最上面一排换热管高100～2500mm。

所述水封系统位于容器外部的立管（即水封出水管）下方设置漏斗16。

本发明所述容器1可以为立式或卧式，其形状可以是各种几何形状，容器1内设置的钢丝网17，其作用是用于分离排放气体中携带的水滴。所述挡板18的作用是，使得排入容器的气水混合物进入容器时可以碰撞挡板，初步分离气和水。

如图1所示，脱除热水系统中有害气体的方法包括下述步骤：

1）热水系统正常工作时，热水系统运行中积聚的含有易燃易爆有害气体的气水混合物经排气阀连接管3进入容器1中上部，热水系统超压安全阀动作后，其排出的气水混合物经安全阀连接管4进入容器1中上部；

2）进入容器1的气水混合物在容器内碰撞挡板18后分离出气体和水，分离出的气体向上经过钢丝网17后进入排气管2排入有害气体密闭排放系统，分离出的水下落到容器1下部经换热管束11冷却后进入倒U型水封系统，由水封系统的出口排出，当热水系统安全运行无气水混合物排出时，进入备用状态。

本发明中，来自热水系统的气水混合物进入容器1进行分离后，分离出的水进行冷却时，其冷却方式有两种：一种是直接通入冷水；一种是换热冷却。本图1示意的是换热冷却（即通过换热管束11进行），冷却水由冷却水进水管6经调节阀15进入容器1，在经过换热管束11后通过冷却水排水管5排出，冷却水排水管5上设置切断阀13用于切断外部水系统，止回阀14用来防止排气系统的气体倒流到容器1，调节阀15设置调节阀旁路7，调节阀旁路7上设置切断阀13，旁路的用途是：保持容器1内的正常液位，以看到水封出水管有少量水流入漏斗16为宜。

本发明中，热水系统安全阀连接管4进水时，测温点19的温度信号通过信号线8反馈给调节阀15，调节阀15开启，冷却水量加大。

该设备的最佳安装位置为所涉及的危险气体压力高于热水压力的装置或产用热设备附近，把可能发生的安全危害控制在最小的范围内。

Claims (11)

1.一种脱除热水系统中有害气体的方法，其特征在于：该脱除热水系统中有害气体的方法包括下述步骤：

1）热水系统正常工作时，热水系统运行中积聚的含有易燃易爆有害气体的气水混合物经排气阀连接管进入容器中上部，热水系统超压安全阀动作后，其排出的气水混合物经安全阀连接管进入容器中上部；

2）进入容器的气水混合物在容器内分离出气体和水，分离出的气体向上进入排气管排入有害气体密闭排放系统，分离出的水下落到容器下部经冷却后进入水封系统，由水封系统的出口排出。

2.根据权利要求1所述的一种脱除热水系统中有害气体的方法，其特征在于：所述步骤2）中，分离出的水下落到容器下部经换热管束冷却后进入倒U型水封系统。

3.根据权利要求1所述的一种脱除热水系统中有害气体的方法，其特征在于：所述步骤2）中，进入容器的气水混合物碰撞挡板后分离出气体和水。

4.根据权利要求1所述的一种脱除热水系统中有害气体的方法，其特征在于：所述步骤2）中，分离出的气体向上经过钢丝网后进入排气管。

5.一种用于权利要求1所述脱除热水系统中有害气体的方法的装置，包括一个容器，其特征在于：该脱除热水系统中有害气体的装置还包括排气管、排气阀连接管、安全阀连接管、换热管束和水封系统，所述排气管设置在容器顶部，排气阀连接管、安全阀连接管从上到下依次设置在容器中上部的侧面，换热管束设置在容器内的下部，水封系统设置在容器下部，所述水封系统由两个立管和一个水平管组成，其中一个立管位于容器内部，其出口通过水平管与另一个位于容器外部的立管入口相连。

6.根据权利要求5所述的一种脱除热水系统中有害气体的装置，其特征在于：所述脱除热水系统中有害气体的装置还包括挡板和钢丝网，挡板设置在容器内部的排气阀连接管和安全阀连接管入口处，钢丝网设置在容器内的上部。

7.根据权利要求5所述的一种脱除热水系统中有害气体的装置，其特征在于：所述容器侧面于安全阀连接管下方设置冷却水排出管和冷却水进水管，冷却水进水管在冷却水排出管下方，冷却水进水管通过换热管束连通冷却水排出管，冷却水进水管上设置调节阀，水平管上设置测温点，测温点与调节阀通过信号线连接。

8.根据权利要求5所述的一种脱除热水系统中有害气体的装置，其特征在于：所述水封系统为倒U型水封，水封高度为1～2米。

9.根据权利要求8所述的一种脱除热水系统中有害气体的装置，其特征在于：所述水封系统选择倒U型水封时，倒U型水封的进水口低于或等于换热管束的最低一排换热管。

10.根据权利要求5所述的一种脱除热水系统中有害气体的装置，其特征在于：所述水平管比换热管束的最上面一排换热管高100～2500mm。

11.根据权利要求5所述的一种脱除热水系统中有害气体的装置，其特征在于：所述水封系统位于容器外部的立管下方设置漏斗。

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