CN203375762U - 低品位热源获取冷量的联合制冷装置 - Google Patents

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赵国杰
李雁
肖晓愚
徐建民
夏吴
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Abstract

本实用新型涉及一种低品位热源获取冷量的联合制冷装置，解决了大型煤化工项目中低品位热源无法利用，不利于节能降耗的问题。本实用新型包括依次连接的冷凝器、制冷剂受槽以及蒸发器，所述蒸发器的气态制冷剂出口与喷射器的第一气态制冷剂进口连接，制冷剂受槽经制冷剂泵、气化器与喷射器的第二气态制冷剂进口连接，所述喷射器的出口与冷凝器连接。本实用新型结构简单、节能降耗、设备投资及操作成本低。

Description

低品位热源获取冷量的联合制冷装置
技术领域
本实用新型涉及一种大型煤化工装置，具体的说是一种制冷工艺中低品位热源获取冷量的联合制冷装置。
背景技术
十二五规划将节能减排作为重要目标，目前煤化工项目向着大型化发展，节能减排任务依然严峻。大型煤化工项目低品位热源的综合利用是降低能耗的主要途径之一，以合成氨尿素为例，装置副产大量的0.35MPa G，145℃的饱和蒸汽和饱和蒸汽冷凝液，这部分低品位热源不能充分利用是十分浪费的，也不符合国家节能减排的目标。大型煤化工项目需要大量不同等级的冷量，如合成氨尿素项目一般利用压缩制冷获取不同等级的冷量，如正常经蒸发器换热后的气氨需通过压缩机压缩后再送入冷凝器冷凝，导致压缩制冷需要消耗大量的高品位蒸汽，而副产的低品位蒸汽和饱和蒸汽冷凝液无法充分利用，造成能量利用率低，不利于节能降耗。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、能有效利用低品位热源、节能降耗、结构简单、操作简便、动设备少、运行稳定的低品位热源获取冷量的联合制冷装置。
本实用新型装置包括依次连接的冷凝器、制冷剂受槽以及蒸发器，所述蒸发器的气态制冷剂出口与喷射器的第一气态制冷剂进口连接，制冷剂受槽经制冷剂泵、气化器与喷射器的第二气态制冷剂进口连接，所述喷射器的出口与冷凝器连接。
所述冷凝器的不凝气出口也与制冷剂受槽连接。
所述喷射器为并联的2个以上。
一种低品位热源获取冷量的联合制冷工艺，包括以下步骤，来自压缩机的气态制冷剂经冷凝器冷凝后形成液态制冷剂送入制冷剂受槽，所述制冷剂受槽流出的部分液态制冷剂送入蒸发器与热流体进行换热气化，为热流体提供冷量，气化后由蒸发器的气态制冷剂出口流出；所述制冷剂受槽流出的另一部分液态制冷剂经制冷剂泵送入气化器，在气化器内被通入的低品位热源气化，产生高压气态制冷剂，气化后的高压气态制冷剂由喷射器的第二气态制冷剂进口喷入，将由蒸发器流出的提供冷量后的气态制冷剂由第一气态制冷剂进口吸入，在喷射器内提升压力后，再与来自压缩机的气态制冷剂混合后送入冷凝器冷凝。
所述冷凝器引出的不凝气送入制冷剂受槽。
所述引入气化器内的低品位热源为压力0.1~0.5MPa G，温度120~159℃的饱和蒸汽或饱和蒸汽冷凝液。
控制所述喷射器出口的压力与来自压缩机的气态制冷剂的压力相同。
所述得到的冷量等级能够在-10℃～10℃之间调整，能够提供多个等级的冷量，可根据具体需要设置并联的若干个喷射器，以获得不同等级的冷量。
在大型煤化工项目中，副产的大量低品位热源低压蒸汽或饱和蒸汽冷凝液，此低品位热源不能得到充分利用。大型煤化工项目需要不同等级的冷量（一般为-40℃至-10℃～10℃），此冷量均由由压缩制冷提供，压缩制冷会消耗大量高品位的高压蒸汽，而低品位热源（如低压蒸汽或饱或蒸汽冷凝液）却无法充分利用。
所述来自压缩机的气态制冷剂可以为氨，丙烯，乙烯等其它制冷剂，制冷工艺常应用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制油、煤制天然气和煤制乙二醇等大型煤化工项目。由于这类工艺中都副产大量低品位热源，且需要提供不同等级的冷量，因此这类工艺均可适用于本实用新型。
本实用新型利用低品位热源，利用喷射制冷原理提供-10℃～10℃左右的冷量，充分合理利用了低品位热源的同时，节约了高品位的高压蒸汽，达到了节能减排，综合利用能源的目的。本实用新型装置结构简单、操作灵活简便、制备投资和运行成本低、系统可靠性好；本实用新型系统简单、操作成本低、能够充分使用副产的低品位热源、节能降耗、对环境友好。
附图说明
图1为本实用新型装置结构示意图暨工艺流程图。
其中，1—制冷剂受槽、2—气化器、3—喷射器、3.1—第二气态制冷剂进口、3.2—第一气态制冷剂进口、3.3—出口、4—冷凝器、4.1—不凝气出口、5—蒸发器、5.1—气态制冷剂出口、6—制冷剂泵。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型装置作进一步解释说明：
参照图1，冷凝器4、制冷剂受槽1以及蒸发器5依次连接，所述蒸发器5的低压气态制冷剂出口5.1与喷射器3的第二气态制冷剂进口3.1连接，制冷剂受槽1经制冷剂泵6、气化器2与喷射器3的第二气态制冷剂进口3.1连接，所述喷射器3的出口3.3与冷凝器4连接。所述冷凝器4的不凝气出口4.1也与制冷剂受槽1连接。所述气化器2、蒸发器5及冷凝器4均为间接换热式。所述气化器2的换热介质为低品位热源（如0.35MPa G、145℃的饱和蒸汽，简称低压蒸汽），所述蒸发器5内换热介质为热流体，所述冷凝器内的换热介质为需要冷却的工艺介质。
下面以合成氨尿素工艺为例对本实用新型工艺作进一步解释说明，在本实用新型实施例如中制冷剂为氨：
1、由制冷剂受槽 1来的液氨（压力为1.5MPa G，温度为40℃）部分经制冷剂泵6加压至5MPa G后进气化器2；部分送入蒸发器5与热流体换热，换热后排出冷流体（温度为-10~10℃）为用户提供冷量；部分去尿素装置；其余部分去各级用户。
2、低压蒸汽（145℃，0.35MPa G的饱和蒸汽，）进气化器2，将液氨气化，获得具有动力蒸汽的气氨（即压力为5.0MPa G、温度为90℃的高压气态制冷剂），换热后的蒸汽冷凝液由气化器2排出回收利用。
3、步骤2中得到的气氨由第二气态制冷剂进口3.1喷入喷射器3，将由蒸发器5的气态制冷剂出口5.1出来的提供了冷量后的气氨（压力为0.19~0.51MPa G温度为-10~10℃）由第一气态制冷剂进口3.2吸入喷射器3，将其提压至1.5 MPa G，扩容后的气氨（压力为1.5 MPa G、温度为60~75℃）经出口3.3排出，与来自压缩机提供低温甲醇洗-40℃冷量的气氨（压力为1.5 MPa G、温度为110℃）混合，形成混合气氨。
5、所述混合气氨进入冷凝器4冷凝，冷凝后的液氨（压力为1.5MPaG温度为40℃）进入制冷剂受槽1；得到的不凝气由不凝器出口4.1进入制冷剂受槽1回收氨，制冷剂受槽1内未被回收的氨由顶部排出进入下一步工序（如去驰放气冷却器），冷却进一步回收氨。
本实施例中的压力可根据实际需要及装置的压力要求进行调整，不并限定于上述数值。所述由制冷剂受槽1流出的进入制冷剂泵的液氨的循环量、制冷剂受槽流出的进入蒸发器5的循环量、以及来自压缩机的气氨的量均可根据实际的需要（如压力要求、温度要求、冷量等级等）进行合理设计，在这里并不特别限定，以满足要求的温度、压力和等量等级为好。
通过本实用新型装置可以充分的利用大型合成氨尿素的煤化工项目产生的低品位热源，避免直接排放带来的热能损失及环境问题，也节约了原有工艺为提供冷量所需要高品位蒸汽的消耗，具有显著的经济效果。以年产50吨的合成氨尿素的煤化工项目为例，采用本实用新型每年可利用15万吨的低压蒸汽，节约6.9万吨的高品位蒸汽的消耗，运行成本可降低约552万元。

Claims (3)

1.一种低品位热源获取冷量的联合制冷装置，包括依次连接的冷凝器、制冷剂受槽以及蒸发器，其特征在于，所述蒸发器的气态制冷剂出口与喷射器的第一气态制冷剂进口连接，制冷剂受槽经制冷剂泵、气化器与喷射器的第二气态制冷剂进口连接，所述喷射器的出口与冷凝器连接。
2.如权利要求1所述的低品位热源获取冷量的联合制冷装置，其特征在于，所述冷凝器的不凝气出口也与制冷剂受槽连接。
3.如权利要求1或2所述的低品位热源获取冷量的联合制冷装置，其特征在于，所述喷射器为并联的2个以上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103335446A (zh) * 2013-05-27 2013-10-02 中国五环工程有限公司 低品位热源获取冷量的联合制冷工艺及装置
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