CN115507668A - 一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，包括负压蒸发器，且负压蒸发器上端通过蒸汽管道连接有喷淋冷却塔，喷淋冷却塔通过冷却水循环系统进行负压蒸发器内发生的二次蒸汽进行喷淋冷却，喷淋冷却塔上端通过蒸汽管道与蒸发冷却器。还公开了用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝方法，本发明通过在原有的冷却系统中增加喷淋冷却塔，二次蒸汽的冷却采用喷淋接触式冷却，冷却效果更好，大量降低了系统能耗，同时极大限度的降低了二次蒸汽的相变热，可最大限度的提高蒸发器的真空度，降低溶液蒸发沸点，提升低温下氯化钠的析出量，提高溶液中硫酸钠的浓度，进而可大幅度让下一效提高产品质量。
Description
技术领域
本发明属盐硝联产技术领域，具体涉及一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统及方法。
背景技术
在高于常温的条件下，NaCl-Na2SO4-H2O卤水体系呈NaCl的溶解度随温度的升高而增加、Na2SO4的溶解度随温度的升高而降低的趋势，基于这一特性，国内矿盐基本都采用蒸发法盐硝联产的工艺方法制盐和制硝。原料液经板式预热器与蒸发冷凝水换热后送入MVR蒸发结晶器(硝蒸发器)进行高温蒸发(90～100℃)可析出硫酸钠晶体。MVR蒸发器内晶浆经稠厚器增稠缓冲后送离心机进行过滤，可得硫酸钠固体。过滤后母液送入单效真空蒸发器，在真空低温(50～60℃)情况下(盐蒸发器)进行蒸发结晶可析出氯化钠晶体。真空蒸发器内晶浆经稠厚器增稠缓冲后送离心机进行过滤，可得氯化钠固体。过滤后母液送前级MVR蒸发结晶器继续蒸发，系统母液形成闭路循环。
其中，为了提高脱硝系统的产量，需要提升脱硝系统的蒸发水量，因此需提高EV4(盐蒸发器)和EV3(硝蒸发器)的二次蒸汽冷却能力，在EV4(盐蒸发器)产生的二次蒸汽需进行冷却，来保证该真空蒸发器内的压力、真空度和温度，可降低溶液蒸发沸点，进而保证盐在该特定条件下析出结晶，同时提高溶液中硫酸钠的浓度，在下一效提高产量，其中二次蒸汽冷却的冷却水量达到15t/h。参阅图1中，现有的设备对二次蒸汽进行冷却时主要采用表面冷凝器，用循环水进行冷却，冷却效果较差，该方式循环水使用量大，能耗高，且长期使用后容易结垢，若在相同负荷条件下，采用现有的表冷设备，势必会出现设备阻力降较大，最少要达到2kpa的阻力，因此容易造成真空蒸发器内真空度不够，直接影响物料沸点、结晶效果和产品质量。同时环水量使用非常大，现有的循环水装置能力严重不足，在使用循环水冷却的过程中，水作为热载体在输送过程中能耗多次损耗，导致综合能效较低，使用循环水表面冷凝工艺，受到循环水介质水质影响，设备维护清洗困难。
为了对二次蒸汽进行冷却，结合现有生产线，在保证产品产量提升的前提下进行改进，由于一般设备的安装都有高度要求，容易导致改建时的土建费用较高，因此，需要最大限度利用好原有的硬件设施，降低改建成本，来实现增加的二次蒸汽的冷却，达到产品的产量和质量的提高。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统和方法，其解决了现有技术中为了提高盐硝联产中的产量，增加了二次蒸汽的冷却量后，现有技术中采用现有的表冷设备，不能满足冷却效果，造成真空蒸发器内真空度不够，直接影响物料沸点、结晶效果和产品质量。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，包括负压蒸发器，且负压蒸发器上端通过蒸汽管道连接有喷淋冷却塔，喷淋冷却塔通过冷却水循环系统进行负压蒸发器内发生的二次蒸汽进行喷淋冷却，所述喷淋冷却塔上端通过蒸汽管道与蒸发冷却器连通对喷淋冷却塔内未完全冷却的二次蒸汽进行冷却。
采用上述结构设计，通过设置的喷淋冷却塔结合现有的蒸发冷却器对二次蒸汽进行冷却，其中喷淋冷却塔对二次蒸汽的冷却采用喷淋接触式冷却，极大限度的降低了二次蒸汽的相变热，保证了负压蒸发器内的正空度和温度，进而保证了产品的结晶。
优选的，所述喷淋冷却塔的下端设有气体进口，通过蒸汽管道与所述负压蒸发器连通，顶部设有气体出口，通过蒸汽管道与下流的蒸发冷却器连通，所述喷淋冷却塔的上端设有冷却液进口，顶部设有冷却液出口，所述冷却液进口和冷却液出口分别与所述冷却水循环系统连通形成冷却循环回路。
采用上述结构设计，通过冷却水循环系统对喷淋冷却塔内的二次蒸汽进行接触式冷却，冷却效果好，且能耗相对表冷设备的更低。
优选的，所述冷却液进口伸入喷淋冷却塔内部设有连接管道，所述连接管道上设有多个喷嘴。
优选的，所述喷嘴均匀设置于连接管道上且开口向下设置，喷嘴的上端设有连接法兰与连接管道固定连接，下端为喷雾区，且喷雾区采用敞口设置，所述喷嘴的流量为976L/min-36100L/min。
采用上述结构设计，所述喷嘴为大流量喷嘴，可对二次蒸汽进行最大限度的水冷，冷却效果好。
优选的，所述冷却水循环系统包括循环水冷却塔和循环水泵，且循环水冷却塔和循环水泵通过循环管路与喷淋冷却塔的冷却液进口和冷却液出口连通组成循环回路，所述循环水冷却塔的上方设有第一风机通过电机驱动，且循环水冷却塔的下方设有储水槽，且储水槽下方设有出水口并连通循环水泵将冷却水输送至喷淋冷却塔的冷却液进口处，且储水槽内设有溢流口排出冷凝水。
采用上述结构设计，所述冷却水循环系统采用循环利用，实现二次蒸汽的冷却，将二次蒸汽冷凝后回收至储水槽内，当达到溢流位置后可排出冷凝水，该冷却水循环系统冷却效果更好，能满足大量二次蒸汽的冷却效果。
优选的，所述喷淋冷却塔对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，蒸发冷却器对二次蒸汽的冷凝水量为7t/h，且所述喷淋冷却塔的大小为直径2m，高度6m，可适配于现有盐硝联产生产线上，最大限度的配合原有设备，所述喷淋冷却塔的阻力降小于1kpa，保持负压蒸发器的真空度。
采用上述结构设计，为了增加盐硝联产中产量，增加脱硝系统的蒸发水量，其中进入喷淋冷却塔的二次蒸汽的冷凝水量达到了15t/h，喷淋冷却塔对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，同时所述高度设计，配合了现有生产线进行设计，进而可极大降低土建和改造成本，同时所述喷淋冷却塔的阻力降小于1kpa，进而可很好的满足负压蒸发器内的真空度。
优选的，所述蒸发冷却器内设盘管，二次蒸汽从盘管中通过，且盘管上方设有喷嘴与外接循环水源连通用于对盘管进行喷水冷却对盘管内的二次蒸汽进行降温冷凝，所述蒸发冷却器的上端还设有第二风机降温。
优选的，所述负压蒸发器的一侧连接有加热室对负压蒸发器进行加热，控制负压蒸发器内的温度，保证氯化钠的结晶温度点。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝方法，采用上述的用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统对盐硝联产中二次蒸汽进行冷却，二次蒸汽的冷却量达到15t/h，用于保证和控制负压蒸发器内的压力、真空度和温度，保证盐在该特定条件下析出结晶，不影响后续脱销效的硫酸钠产量和质量，其中，所述喷淋冷却塔对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，剩余蒸发冷却器对二次蒸汽的冷凝水量为7t/h。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统通过在原有的冷却系统中增加喷淋冷却塔，进而通过喷淋冷却塔和蒸发冷却器实现二次冷却，其中喷淋冷却塔对二次蒸汽的冷却采用喷淋接触式冷却，冷却效果更好，大量降低了系统能耗，同时极大限度的降低了二次蒸汽的相变热，保证了负压蒸发器内的正空度和温度，进而保证了产品的结晶。本申请中通过上述结构可最大限度的提高蒸发器的真空度，使真空度稳定在稳定在-92kpa，进而可降低溶液蒸发沸点，提升低温下氯化钠的析出量，提高溶液中硫酸钠的浓度，进而可大幅度让下一效提高产品质量。
2、本发明中喷淋冷却塔的设计针对现有冷凝系统的生产线进行设计，可在现有生产线的基础上进行增加改进，极大降低土建和改造成本，同时所述喷淋冷却塔的阻力降小于1kpa，进而可很好的满足负压蒸发器内的真空度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图2中喷淋冷却塔的结构示意图；
图4是图2中蒸发冷却器的结构示意图；
图5是图2中喷嘴的结构示意图。
图中各附图标记说明如下。
负压蒸发器1、蒸汽管道2、喷淋冷却塔3、气体进口3a、气体出口3b、冷却液进口3c、冷却液出口3d、连接管道3e、冷却水循环系统4、循环水冷却塔4a、第一风机41a、循环水泵4b、循环管路4c、储水槽4d、蒸发冷却器5、盘管5a、第二风机5b、喷嘴6、连接法兰6a、喷雾区6b、加热室7。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图2至图5，一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，包括负压蒸发器1，且负压蒸发器1上端通过蒸汽管道2连接有喷淋冷却塔3，喷淋冷却塔3通过冷却水循环系统4进行负压蒸发器1内发生的二次蒸汽进行喷淋冷却，所述喷淋冷却塔3上端通过蒸汽管道2与蒸发冷却器5连通对喷淋冷却塔3内未完全冷却的二次蒸汽进行冷却。所述负压蒸发器1的一侧连接有加热室7对负压蒸发器1进行加热，控制负压蒸发器1内的温度，保证氯化钠的结晶温度点。本申请中，为了增大产量，解决脱硝能力的不足，在现有生产线的基础上需要提升硝系统蒸发水量，即重点需要改造EV4(盐蒸发器)，即本申请中的负压蒸发器1和EV3(硝蒸发器)的二次蒸汽冷却能力，将原有的蒸发量提升到15t/h，因此在原有的蒸发冷却器5只有7t/h的情况下，需要增加新的冷却系统对二次蒸汽进行冷却，其中，在负压蒸发器1和蒸发冷却器5之间增加喷淋冷却塔3，可针对负压蒸发器1内排出的二次蒸汽进行冷却，冷却量达到8t/h，同时，在最大限度保留原有设备的情况下，设置喷淋冷却塔3，节省了基建费用，同时所述喷淋冷却塔3采用喷淋式与二次蒸汽实现接触式冷却，可提升冷却效率，大大节省循环水的能耗。同时避免了现有的表冷设备，长期使用循环冷却水后出现水垢的情况，大大降低了设备后期清洗维护困难的问题。
本发明中为了提高负压蒸发器1的真空度，提高产品产量，采用上述结构设计可保持真空度稳定在-92kpa，以此保证产量、质量。相对于现有技术中，一般使用水环真空泵、水喷射器，泵的真空度基本在-94kpa左右，但是受大气压、冷却液温度影响很大，尤其是夏天，真空度只能保持在-80kpa到-90kap之间，因此本申请中能最大限度保持真空度在-92kpa，可降低溶液蒸发沸点，提升低温下氯化钠的析出量提高溶液中硫酸钠的浓度。最终大幅度让下一效提高产品质量。
在本实施例中，所述喷淋冷却塔3对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，蒸发冷却器5对二次蒸汽的冷凝水量为7t/h，且所述喷淋冷却塔3的大小为直径2m，高度6m，可适配于现有盐硝联产生产线上，最大限度的配合原有设备，所述喷淋冷却塔3的阻力降小于1kpa，保持负压蒸发器1的真空度，进而保证物料结晶温度，正常结晶。
请参阅图3，进一步的，所述喷淋冷却塔3的下端设有气体进口3a，通过蒸汽管道2与所述负压蒸发器1连通，顶部设有气体出口3b，通过蒸汽管道2与下流的蒸发冷却器5连通，所述喷淋冷却塔3的上端设有冷却液进口3c，顶部设有冷却液出口3d，所述冷却液进口3c和冷却液出口3d分别与所述冷却水循环系统3连通形成冷却循环回路。
所述冷却液进口3c伸入喷淋冷却塔3内部设有连接管道3e，所述连接管道3e上设有多个喷嘴6。所述喷嘴6均匀设置于连接管道3e上且开口向下设置，喷嘴6的上端设有连接法兰6a与连接管道3e固定连接，下端为喷雾区6b，且喷雾区6b采用敞口设置，所述喷嘴6的流量为976L/min-36100L/min。
请继续参阅图2，所述冷却水循环系统4包括循环水冷却塔4a和循环水泵4b，且循环水冷却塔4a和循环水泵4b通过循环管路4c与喷淋冷却塔3的冷却液进口3c和冷却液出口3d连通组成循环回路，所述循环水冷却塔4a的上方设有第一风机41a通过电机驱动，且循环水冷却塔4a的下方设有储水槽4d，且储水槽4d下方设有出水口并连通循环水泵4b将冷却水输送至喷淋冷却塔3的冷却液进口3c处，且储水槽4d内设有溢流口排出冷凝水。本实施例中的循环水冷却塔4a额定设计冷却水量为600m3/h，冷却水的进水温度为43°，冷却水后的出水温度小于33°。
所述蒸发冷却器5内设盘管5a，二次蒸汽从盘管5a中通过，且盘管5a上方设有喷嘴与外接循环水源连通用于对盘管5a进行喷水冷却对盘管5a内的二次蒸汽进行降温冷凝，所述蒸发冷却器5的上端还设有第二风机5b降温。
一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝方法，采用上述用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统对盐硝联产中二次蒸汽进行冷却，二次蒸汽的冷却量达到15t/h，用于保证和控制负压蒸发器1内的压力、真空度和温度，保证盐在该特定条件下析出结晶，不影响后续脱销效的硫酸钠产量和质量，其中，所述喷淋冷却塔3对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，剩余蒸发冷却器5对二次蒸汽的冷凝水量为7t/h。
本方案在实施时进行了调试和实验，通过MVR热法脱硝，以负荷适应设备能力的原则为指导，调低运行脱硝系统运行负荷，硝系统进料量由设计的28m3/h降至18m3/h，内循环水按设计47.15t/h进行运行，硝系统实现正常的结晶；基本验证该工艺的可行性，脱硝量实现7-11.5t/d的产量，最大脱出量单日平均量480kg/h。脱硝纯度在开车24小时能达到50％以上，后续基本能够连续实现稳定在85-98％的纯度。
同时对EV3、EV4内循环进行了调试调整，内循环从40m3/h、47m3/h、57m3/h分别进行了调试；40m3/h装置运行总体比较稳定，脱硝能力约400kg/h；47m3/h和57m3/h进行调试能够稳定运行，能够正常析硝，整体蒸发水量从设计8.8t/h稳定提升到了10.5t/h，但受洗效、甩脱液回收堵管等不稳定因数影响，未连续长时间实现脱硝。
通过降低蒸发水量后的运行情况，MVR装置在未使用冷水在末端喷淋塔进行冷却，EV4蒸发水量约8t/h，脱硝量在每天5-7吨左右波动。在设计循环量下硫酸钠产出取值偏大，与实际运行达不到设计目标。因此，经过现场调试总结，为解决脱硝能力不足，在当前基础上需要继续提升硝系统蒸发水量，重点需要改造EV4、EV3蒸发后二次蒸汽冷却能力。EV4二次蒸汽冷却系统蒸发量需要提升至12t/h以上，考虑到系统硫酸钠的盐硝比变化，至少需要设计到15t/h。
因此，通过在EV4二次蒸汽处与蒸发冷却器5增设一台喷淋冷却塔3，喷淋冷却塔3对EV4出来的二次蒸汽进行喷淋冷却(冷却量约8t/h)，剩余未完全冷却的7t/h二次蒸汽进入原有的蒸发冷却器5进行冷却。喷淋冷却塔3冷却产生的二次蒸汽冷凝水利用位进入循环水冷却塔4a进行冷却，冷却后温度≤32℃，冷却后通过循环泵进入喷淋塔进行循环喷淋二次蒸汽；产生的冷凝水外排至系统外。
在原有的设备进行生产时，蒸发量约5-8t/h，实际产硝量约为200-300kg/h。
经过改进后，在现有基础上提升蒸发水量后，提高二次蒸汽的冷却能力，增加喷淋冷却塔3后产硝量如下表所示。
因此，采用本申请中的冷凝系统和冷凝方法对EV4中的二次蒸汽进行冷却，通过在原有的冷却系统中增加喷淋冷却塔，进而通过喷淋冷却塔和蒸发冷却器实现二次冷却，其中喷淋冷却塔对二次蒸汽的冷却采用喷淋接触式冷却，冷却效果更好，极大限度的降低了二次蒸汽的相变热，可最大限度的提高蒸发器的真空度，使真空度稳定-92kpa，进而可降低溶液蒸发沸点，提升低温下氯化钠的析出量，提高溶液中硫酸钠的浓度，进而可大幅度让下一效提高产品质量。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，采用与其相同或相似的其它装置，均在本发明保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，包括负压蒸发器(1)，且负压蒸发器(1)上端的蒸汽管道(2)连接有喷淋冷却塔(3)，喷淋冷却塔(3)通过冷却水循环系统(4)进行负压蒸发器(1)内发生的二次蒸汽进行喷淋冷却，所述喷淋冷却塔(3)上端通过蒸汽管道(2)与蒸发冷却器(5)连通对喷淋冷却塔(3)内未完全冷却的二次蒸汽进行冷却。
2.如权利要求1所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述喷淋冷却塔(3)的下端设有气体进口(3a)，通过蒸汽管道(2)与所述负压蒸发器(1)连通，顶部设有气体出口(3b)，通过蒸汽管道(2)与下流的蒸发冷却器(5)连通，所述喷淋冷却塔(3)的上端设有冷却液进口(3c)，顶部设有冷却液出口(3d)，所述冷却液进口(3c)和冷却液出口(3d)分别与所述冷却水循环系统(3)连通形成冷却循环回路。
3.如权利要求2所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述冷却液进口(3c)伸入喷淋冷却塔(3)内部设有连接管道(3e)，所述连接管道(3e)上设有多个喷嘴(6)。
4.如权利要求3所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述喷嘴(6)均匀设置于连接管道(3e)上且开口向下设置，喷嘴(6)的上端设有连接法兰(6a)与连接管道(3e)固定连接，下端为喷雾区(6b)，且喷雾区(6b)采用敞口设置，所述喷嘴(6)的流量为976L/min-36100L/min。
5.如权利要求2所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述冷却水循环系统(4)包括循环水冷却塔(4a)和循环水泵(4b)，且循环水冷却塔(4a)和循环水泵(4b)通过循环管路(4c)与喷淋冷却塔(3)的冷却液进口(3c)和冷却液出口(3d)连通组成循环回路，所述循环水冷却塔(4a)的上方设有第一风机(41a)通过电机驱动，且循环水冷却塔(4a)的下方设有储水槽(4d)，且储水槽(4d)下方设有出水口并连通循环水泵(4b)将冷却水输送至喷淋冷却塔(3)的冷却液进口(3c)处，且储水槽(4d)内设有溢流口排出冷凝水。
6.如权利要求1所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述喷淋冷却塔(3)对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，蒸发冷却器(5)对二次蒸汽的冷凝水量为7t/h，且所述喷淋冷却塔(3)的大小为直径2m，高度6m，可适配于现有盐硝联产生产线上，最大限度的配合原有设备，所述喷淋冷却塔(3)的阻力降小于1kpa，保持负压蒸发器(1)的真空度。
7.如权利要求1所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述蒸发冷却器(5)内设盘管(5a)，二次蒸汽从盘管(5a)中通过，且盘管(5a)上方设有喷嘴与外接循环水源连通用于对盘管(5a)进行喷水冷却对盘管(5a)内的二次蒸汽进行降温冷凝，所述蒸发冷却器(5)的上端还设有第二风机(5b)降温。
8.如权利要求1所述的一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统，其特征在于，所述负压蒸发器(1)的一侧连接有加热室(7)对负压蒸发器(1)进行加热，控制负压蒸发器(1)内的温度，保证氯化钠的结晶温度点。
9.一种用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝方法，其特征在于，采用上述权利要求1-8任一项的用于盐硝联产中二次蒸汽的冷凝系统对盐硝联产中二次蒸汽进行冷却，二次蒸汽的冷却量达到15t/h，用于保证和控制负压蒸发器(1)内的压力、真空度和温度，保证盐在该特定条件下析出结晶，不影响后续脱销效的硫酸钠产量和质量，其中，所述喷淋冷却塔(3)对二次蒸汽的冷凝水量为8t/h，剩余蒸发冷却器(5)对二次蒸汽的冷凝水量为7t/h。
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