CN203699954U - 对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收系统 - Google Patents

Abstract

对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统，包括剩余氨水槽、氨水输送泵、热管式换热器、蒸氨塔、回流管和硫铵饱和器。剩余氨水被氨水输送泵从剩余氨水槽中抽出送入热管式换热器。蒸氨生成的氨蒸汽从蒸氨塔输出后也进入热管换热器。热源氨蒸汽与冷源剩余氨水通过热管发生热交换，氨蒸汽被部分冷却，冷凝液经回流管自流流入蒸氨塔作为回流，产生的乏汽进入硫铵饱和器；剩余氨水的温度得以升高后，进入蒸氨塔进行蒸馏。本实用新型用通过热管式换热器回收塔顶氨蒸汽潜热用于加热蒸氨原料剩余氨水，提高原料入塔温度，降低蒸馏耗热量，同时实现了塔顶氨蒸汽余热回收利用，提高蒸氨热效率；使氨汽冷却不再使用中温水，降低了水耗。

Description

对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收系统

技术领域

本实用新型涉及焦化剩余氨水处理技术领域，具体地说是一种对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统。

背景技术

煤在焦化过程中产生一定量的氨氮、氰化物、硫化物、酚和COD浓度都较高的剩余氨水。剩余氨水一般要经过除油、脱酚、蒸氨、酚氰污水等处理工序。蒸氨是通过蒸馏脱除剩余氨水中的氨、氰化物和硫化物，改善废水水质，满足酚氰污水处理工序要求，同时回收氨用于脱硫或生产硫铵。剩余氨水蒸氨工艺按加热方式分为水蒸汽蒸氨、导热油蒸氨和管式炉蒸氨；按操作压力又可分为常压蒸氨和负压蒸氨，无论哪种剩余氨水蒸氨工艺，在蒸氨塔塔顶排出的氨蒸汽都会带走蒸馏耗热量的约80-90%，且长期以来，氨蒸汽需要在分缩器中用中温水冷凝冷却为液体氨水，中温水经凉水架冷却后循环使用，塔底再以煤气或蒸汽为加热热源提供蒸馏热量。蒸氨塔塔顶氨汽热能未回收利用，增加了能耗和水耗，降低了能源利用率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统，其将热管技术应用到蒸氨系统中，通过用热管式换管器代替原蒸氨列管式氨汽分缩器，将原分缩器的冷却介质由循环水改为蒸氨原料剩余氨水，采取对剩余氨水加热后送入蒸氨塔进行蒸馏的方式，回收利用了蒸氨产生的氨蒸气的潜热，减少了用水量，提高能源利用率。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统，包括剩余氨水槽、氨水输送泵、热管式换热器、蒸氨塔、回流管和硫铵饱和器。所述热管式换热器的管腔内为负压且充有循环液体；所述热管式换热器沿其轴向自上而下至少分为凝结段和蒸发段，对应于所述热管式换热器的蒸发段设氨蒸汽循环腔，在所述氨蒸汽循环腔上设氨蒸汽输入口、乏汽输出口和蒸氨冷凝液输出口，对应于所述热管式换热器的凝结段设剩余氨水循环腔，在所述剩余氨水循环腔上设剩余氨水输入口及剩余氨水输出口。在所述热管式换热器的腔体内轴向延伸设置多条由多孔材质制成的毛细芯管。所述剩余氨水槽连通氨水输送泵，氨水输送泵连通所述剩余氨水循环腔的剩余氨水输入口，所述剩余氨水循环腔上的剩余氨水输出口连通所述蒸氨塔顶部的输入口；所述蒸氨塔顶部的氨蒸汽输出口连通所述氨蒸汽循环腔的氨蒸汽输入口，所述氨蒸汽循环腔的乏汽输出口连通所述硫铵饱和器，所述氨蒸汽循环腔的蒸氨冷凝液输出口通过回流管连通所述蒸氨塔。

进一步，所述热管式换热器沿其轴向自上而下分为凝结段、绝热段和蒸发段。

本实用新型用热管式换热器代替长期以来广泛采用的列管式分缩器，且热管式换热器仍然放置于蒸氨塔的顶部，通过热管式换热器回收塔顶氨蒸汽潜热用于加热蒸氨原料剩余氨水，提高原料入塔温度，降低蒸馏耗热量，同时实现了塔顶氨蒸汽余热回收利用，提高蒸氨热效率；氨蒸汽加热剩余氨水后，部分冷凝，冷凝液自流入蒸氨塔作为回流，乏汽进入硫铵饱和器，从而使氨汽冷却不再使用中温水，降低了水耗。具有以下特点：

（Ⅰ）通过高效热管换热器，回收利用蒸氨塔顶氨汽余热加热原料剩余氨水，提高了原料入塔温度，降低了蒸氨耗热量，实现了蒸氨氨汽余热回收利用；

（Ⅱ）通过高效热管换热器，实现了用剩余氨水冷却蒸氨生成的氨蒸汽，不再使用中温水，降低了水耗；

（Ⅲ）由于热管式换热器的热管管壁温度可调，可比较好的控制冷却温度，控制乏汽中氨气浓度；

（Ⅳ）在热管式换热器实现了汇源分割，即利用热管热源氨汽与冷源剩余氨水分隔在两个场所进行热交换，杜绝了热源与冷源因泄漏而造成的互混问题；

（Ⅴ）本工艺只需将蒸氨塔顶的原列管式分缩器更换为热管式换热器，将剩余氨水引入热管式换热器即可，不影响原蒸氨主体设备，工程量小，投资低；

（Ⅵ）该工艺可适于蒸汽蒸氨、导热油蒸氨及管式炉蒸氨，推广应用范围广。同时该系统改造基于原有设备，不影响主体设备，改造费用低，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中列管式换热管的换热原理示意图；

图中：1剩余氨水槽、2氨水输送泵、3热管式换热器、31毛细芯管、4蒸氨塔、5硫铵饱和器、6回流管。

具体实施方式

为便于理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其技术内容作进一步说明。

蒸氨塔4上具有剩余氨水输入口和氨蒸汽排出口，蒸氨塔4的底端具有加热单元，通过该加热单元使送入蒸氨塔4中的剩余氨水进行有效蒸发，产生氨气蒸汽同时在蒸氨塔4的塔底产生蒸氨废水。列管式换热器3是一种高效传热元件,比常规换热设备更安全可靠,可长期连续运行,冷热流体不接触,且冷热段结构布置灵活,是应用较广的节能减排技术。上述关于蒸氨塔4与列管式换热器3运行原理的说明均为现有技术，此处不再赘述。

如图1和图2所示，一种对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统，包括剩余氨水槽1、氨水输送泵2、热管式换热器3、蒸氨塔4、回流管6和硫铵饱和器5。

所述热管式换热器3的管腔内为负压且充有循环液体，根据实际应用，一般将所述热管式换热器3管腔内的压力控制在1.3*（10.1-10.4）P_a的负压状态。所述热管式换热器3沿其轴向自上而下至少分为凝结段、绝热段和蒸发段。对应于所述热管式换热器3的蒸发段设氨蒸汽循环腔，在所述氨蒸汽循环腔上设氨蒸汽输入口、乏汽输出口和蒸氨冷凝液输出口；对应于所述热管式换热器3的凝结段设剩余氨水循环腔，在所述剩余氨水循环腔上设剩余氨水输入口及剩余氨水输出口。在所述热管式换热器3的腔体内轴向延伸设置多条由多孔材质制成的毛细芯管31。

所述剩余氨水槽1连通氨水输送泵2，氨水输送泵2连通所述剩余氨水循环腔的剩余氨水输入口，所述剩余氨水循环腔上的剩余氨水输出口连通所述蒸氨塔4顶部的输入口。所述蒸氨塔4顶部的氨蒸汽输出口连通所述氨蒸汽循环腔的氨蒸汽输入口，所述氨蒸汽循环腔的乏汽输出口连通所述硫铵饱和器5，所述氨蒸汽循环腔的蒸氨冷凝液输出口通过回流管6连通所述蒸氨塔4。剩余氨水经过氨水输送泵2的加压，高压流入热管式换热器3上部套置的剩余氨水循环腔内，在剩余氨水循环腔内与热管式换热器3的凝结段换热而升温，最终剩余氨水以较高温度流入蒸氨塔4内，进行蒸馏，减少了蒸氨的能耗及循环水的使用量。

热管式换热器的原理为：热管式换热器3的热管由管壳、毛细芯管31和端盖组成，将管内抽成1.3×（10-1～10-4）Pa的负压后充以适量的工作液体（即循环液体），使紧贴管壳内壁的毛细芯管31的毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为凝结段（冷却段），根据应需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端（蒸发段）受热时毛细芯管31中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端（凝结段）放出热量凝结成液体，液体再沿毛细芯管31的多孔材料制成的壁体，靠毛细管吸力的作用流回蒸发段。如此循环，热量就由热管式换热器3的热管的一端传向另一端。热管实现热量转移的过程包含了六个过程：

（1）热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的毛细芯管31传递到液-汽分界面；  

（2）液体在蒸发段内的液-汽分界面上蒸发；

（3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；

（4）蒸汽在冷凝段内的汽-液分界面上凝结；

（5）热量从汽-液分界面通过毛细芯管31、液体和管壁传给冷源；

（6）在毛细芯管31内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

原料态的剩余氨水被氨水输送泵2从剩余氨水槽1中抽出后，送入置于蒸氨塔4塔顶的热管式换热器3（对应凝结段位置）内。蒸氨生成的氨蒸汽从蒸氨塔4输出后也进入热管换热器3（对应蒸发段位置）内。在热管式换热器3中，热源氨蒸汽与冷源剩余氨水通过热管发生热交换，氨蒸汽被部分冷却，冷凝液经回流管6自流流入蒸氨塔4作为回流，产生的乏汽进入硫铵饱和器5后而进入煤气系统；剩余氨水的温度得以升高后，进入蒸氨塔4进行蒸馏。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (2)

1.一种对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统，包括剩余氨水槽、氨水输送泵、蒸氨塔和硫铵饱和器，其特征是，还包括热管式换热器和回流管；所述热管式换热器的管腔内为负压且充有循环液体；所述热管式换热器沿其轴向自上而下至少分为凝结段和蒸发段；对应于所述热管式换热器的蒸发段设氨蒸汽循环腔，在所述氨蒸汽循环腔上设氨蒸汽输入口、乏汽输出口和蒸氨冷凝液输出口；对应于所述热管式换热器的凝结段设剩余氨水循环腔，在所述剩余氨水循环腔上设剩余氨水输入口及剩余氨水输出口；在所述热管式换热器的腔体内轴向延伸设置多条由多孔材质制成的毛细芯管；所述剩余氨水槽连通氨水输送泵；氨水输送泵连通所述剩余氨水循环腔的剩余氨水输入口；所述剩余氨水循环腔上的剩余氨水输出口连通所述蒸氨塔顶部的输入口；所述蒸氨塔顶部的氨蒸汽输出口连通所述氨蒸汽循环腔的氨蒸汽输入口；所述氨蒸汽循环腔的乏汽输出口连通所述硫铵饱和器；所述氨蒸汽循环腔的蒸氨冷凝液输出口通过回流管连通所述蒸氨塔。

2.根据权利要求1所述的对蒸氨过程中生成的氨蒸汽余热的回收利用系统，其特征是，所述热管式换热器沿其轴向自上而下分为凝结段、绝热段和蒸发段。