CN204503103U - 蒸汽加热系统及包括其的分子筛脱附再生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸汽加热系统及包括其的分子筛脱附再生装置。该蒸汽加热系统包括蒸汽加热器和气液分离罐，蒸汽加热器上设有蒸汽入口和蒸汽出口，气液分离罐上设有待分离气体入口，待分离气体入口与蒸汽加热器的蒸汽出口相连通。应用本实用新型的技术方案，将经蒸汽加热器中蒸汽出口排放的固液混合相通过待分离气体入口进入气液分离罐后，气液分离罐会使其中气相和夹杂在气相中的液相分开，从而达到了气液分离的目的，此时，对经分离后的液相，即冷凝液进行回收，则能够有效避免了冷凝液管路水及事故的问题。

Description

蒸汽加热系统及包括其的分子筛脱附再生装置

技术领域

本实用新型涉及分子筛再生领域，具体而言，涉及一种蒸汽加热系统及包括其的分子筛脱附再生装置。

背景技术

分子筛纯化系统是空分装置的净化单元，其作用是吸附空气中的H₂O、CO₂、CnHm等微量杂质，避免这些杂质在主换热器中降温结冰，从而保证后续设备的安全、长期、可靠运行。分子筛具有高压低温易吸附、低压高温易脱附的特性，达到吸附饱和的分子筛需要用高温低压污氮气进行再生。

现有技术中采用的再生气是空分装置自产的污氮气，污氮气经蒸汽加热器加热后对吸附饱和的分子筛进行加温脱附，从而使分子筛可以循环利用。由于分子筛脱附是否彻底对空分装置的正常运行起决定性因素，因此蒸汽加热器对污氮气的加热效果对空分装置的正常运行有着重要的意义。

目前现有蒸汽加热器在使用过程中，通过通入高温蒸汽对空分装置自产的污氮气进行加热，以获得高温污氮气。在此过程中，为了能够使污氮气达到规定温度，以使得分子筛脱附彻底，通常需要蒸汽加热器中的换热温度。这种换热温度的提高，就会造成经换热后的蒸汽无法直接全部降温形成冷凝器，而是降温形成冷凝液和蒸汽的气液混合物。

对于这部分气液混合物如果采用就地排放的方式，不仅不符合现代工业节能减排的理念，对周围环境造成污染；而且由于其中蒸汽温度高，排放于外界对人员造成安全隐患。然而，如果不直接排放，对其进行回收也会存在如下问题：由于冷凝液和蒸汽的气液混合物中同时含有未冷凝的水蒸气和冷凝液，如果直接采用冷凝液排水管道进行回收，由于温度过高将造成冷凝液管路水击事故，造成安全隐患。

基于上述原因，有必要提出一种有效的方法，以避免因排除的水蒸气形成气液混合相而导致冷凝液管路水击事故的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种蒸汽加热系统及包括其的分子筛脱附再生装置，以解决现有技术中因排除的水蒸气形成气液混合相而导致冷凝液管路水击事故的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种蒸汽加热系统，蒸汽加热系统包括：蒸汽加热器，其上设有蒸汽入口和蒸汽出口，气液分离罐，其上设有待分离气体入口，待分离气体入口与蒸汽加热器的蒸汽出口相连通。

进一步地，气液分离罐包括罐体，以及设置在罐体上的乏汽出气口、冷凝液排出口和待分离气体入口，待分离气体入口位于乏汽出气口和冷凝液排出口之间，且高于罐体中冷凝液液面的位置。

进一步地，气液分离罐还包括液位控制器，液位控制器包括：感测件，设置在罐体内部，且低于待分离气体入口的位置；第一流量控制件，设置在与冷凝液排出口相连的出液流路上。

进一步地，气液分离罐还包括丝网除雾器，丝网除雾气器设置在罐体的内部，位于待分离气体入口和乏汽出气口之间。

进一步地，蒸汽加热系统还包括：第二流量控制件和乏汽逆止阀，第二流量控制件和乏汽逆止阀沿乏汽的流动方向依次设置在与乏汽出气口相连的乏汽出气流路上；第三流量控制件和待分离气逆止阀，第三流量控制件和待分离气逆止阀沿待分离气的流动方向依次设置在蒸汽出口和待分离气体入口之间。

进一步地，蒸汽加热器包括：待加热箱，其上设有待加热物入口，已加热物出口，以及蒸汽入口和蒸汽出口；导热管，设置在待加热箱的内部，两端分别与蒸汽入口和蒸汽出口相连通。

进一步地，待加热箱包括：管板、壳体、管箱和分程隔板，壳体与管板的一面相连，形成第一密封腔，待加热物入口和已加热物出口设置在壳体上，且与第一密封腔相连通；管箱与管板的另一面相连，形成第二密封腔，蒸汽入口和蒸汽出口设置在管箱上；分程隔板一侧与管板相连的设置在第二密封腔中，将第二密封腔分成相对独立的第三密封腔和第四密封腔，蒸汽入口与第三密封腔相连通，蒸汽出口与第四密封腔相连通；导热管设置在壳体内部，两端分别穿透管板与第三密封腔和第四密封腔相连通。

进一步地，导热管为U形管。

进一步地，蒸汽加热器中包括多个U形管，多个U形管分别设置在第一密封腔中，且两端分别与第三密封腔和第四密封腔相连通。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种分子筛脱附再生装置，包括蒸汽加热系统，该蒸汽加热系统为上述任一种蒸汽加热系统。

应用本实用新型的技术方案，将经蒸汽加热器中蒸汽出口排放的固液混合相通过待分离气体入口进入气液分离罐后，气液分离罐会使其中气相和夹杂在气相中的液相分开，从而达到了气液分离的目的，此时，对经分离后的液相，即冷凝液进行回收，则能够有效避免了冷凝液管路水及事故的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的蒸汽加热器系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1，对本实用新型的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本实用新型，而不能限制本实用新型，本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

正如背景技术部分所介绍的，现有技术中存在因排除的水蒸气形成气液混合相而导致冷凝液管路水击事故的问题。为了解决这一问题，本发明人提供了一种蒸汽加热系统。该蒸汽加热系统包括蒸汽加热器100和气液分离罐400。蒸汽加热器100上设有蒸汽入口和蒸汽出口。气液分离罐400上设有待分离气体入口，该待分离气体入口与蒸汽加热器的蒸汽出口相连通。

应用本实用新型的技术方案，将经蒸汽加热器100中蒸汽出口输出的固液混合相通过待分离气体入口进入气液分离罐400后，气液分离罐400会使其中气相和夹杂在气相中的液相分开，从而达到了气液分离的目的。此时，对经分离后的液相，即冷凝液进行回收，则能够有效避免了冷凝液管路水击事故的问题。而且通过将具有不同热能的气相和液相进行分离，还能够对两者进行分别回收再利用，进而增加能源的利用率。

上述蒸汽加热系统中，优选气液分离罐400包括罐体，以及设置在罐体上的乏汽出气口、冷凝液排出口和上述待分离气体入口，其中待分离气体入口位于乏汽出气口和冷凝液排出口之间，且高于罐体中冷凝液液面的位置。通过采用此种结构，经蒸汽加热器中蒸汽出口排放的气液混合相从待分离气体入口进入气液分离罐400后，乏汽和冷凝液彼此向相反方向运动，其中乏汽最终通过乏汽出气口排除气液分离罐400，而冷凝液最终通过冷凝液排出口离开气液分离罐400，从而使整个工作状态达到一个动态平衡的状态。同时，上述蒸汽加热系统在使用时，还可以在气液分离罐400中聚集一定量的冷凝液，进而延长气液分离罐400中乏汽与冷凝液的分离时间，降低冷凝液中的乏汽含量，为了避免冷凝液倒流，优选待分离气体入口的位置高于气液分离罐400中冷凝液液面位置。更优选分离气体入口的位置高于当气液分离罐400中储有30％体积容量冷凝液时的液面位置。

在实际操作的过程中，本方案中的气液分离罐400还包括液位控制器，液位控制器包括感测件403和第一流量控制件201，其中感测件403设置在气液分离罐400体内部且低于待分离气体入口的位置；而第一流量控制件201则设置在与冷凝液排出口相连的出液流路300上。在实际操作中，可以调节第一流量控制件201，使得气液分离罐400中聚集一定量的冷凝液，进而延长气液分离罐400中乏汽与冷凝液的分离时间。并通过设置感测件403，感测气液分离罐400中冷凝液的液面高度，以避免冷凝液的液面高于待分离气体入口。

在气液分离罐400中的液面逐渐上升的过程中，当液面碰触到感测件403时，感测件403会向DCS控制系统传输信号，从而再通过DCS控制系统调节第一流量控制件201，使气液分离罐400中的冷凝液液面一直低于待分离气体入口位置。感测件403更具体的位置位于气液分离罐400中储有30％体积容量冷凝液时的液面位置下方20cm处。

上述蒸汽加热系统中的气液分离罐400还包括丝网除雾器401，丝网除雾气器401设置在罐体的内部，位于待分离气体入口和乏汽出气口之间，并且靠近乏汽出气口的位置。在这种结构中，进入气液分离罐400的气液混合相中的部分冷凝液会因为重力而向下运动，实现了冷凝液和乏汽的初步分离，但是乏汽中还会夹杂一些冷凝液而向上运动而遇到丝网除雾器401实现第二次乏汽与冷凝液的分离。进一步使乏汽与冷凝液更彻底的分开。

上述蒸汽加热系统还可以包括第二流量控制件203和乏汽逆止阀205，并且第二流量控制件203和乏汽逆止阀205沿乏汽的流动方向依次设置在与乏汽出气口相连的乏汽出气流路上303。在这种结构中，第二流量控制件203可以控制乏汽的输出压力。例如初始提供的过热水蒸气的压力为1.0MPa，可以通过第二流量控制件203控制该乏汽输出压力为0.5MPa。通过调整第二流量控制件203可以保证气体形成一个定向的动态流动。而当系统停止工作时，即上游停止供应1.0MPa的过热水蒸气时，此时会引起乏汽流路303中留存的乏汽发生“倒流”现象。但设置在乏汽流路303上的乏汽逆止阀205会阻止残留乏汽的“倒流”现象；

在上述蒸汽加热系统还可以包括第三流量控制件208和待分离气逆止阀209，并且第三流量控制件208和待分离气逆止阀209沿待分离气的流动方向依次设置在蒸汽出口和待分离气体入口之间。第三流量控制件208可以控制由蒸汽加热器的蒸汽出口输出的固液混合相的输出速率。待分离气逆止阀209的设置可以阻止冷凝液的倒流，避免遇到因感测件403失灵等，因冷凝液发生“倒流”现象，从而起到保护设备的作用。

上述蒸汽加热系统中的蒸汽加热器采用市售常规产品即可，在一种优选实施方式中，该蒸汽加热器包括：待加热箱和导热管105，其中待加热箱设有待加热物入口和已加热物出口，以及蒸汽入口和蒸汽出口；导热管105则设置在待加热箱的内部，两端分别与蒸汽入口和蒸汽出口相连通。在实际操作中，过热水蒸汽通过蒸汽入口流入导热管105，低温污氮气通过待加热物入口流入待加热箱，从而实现导热管105中的过热水蒸汽对待加热箱中的低温污氮气进行加热，达到热交换的目的。此时，失去热能的过热水蒸汽通过蒸汽出口流出导热管105，而被加热的污氮通过已加热物出口离开待加热箱。

优选上述待加热箱包括：管板101、管箱109、壳体107和分程隔板103。其中壳体107与所述管板101的一面相连形成第一密封腔。待加热物入口，已加热物出口设置在壳体107上，且与所述第一密封腔相连通；管箱109与管板101的另一面相连形成第二密封腔，蒸汽入口和蒸汽出口设置在管箱109上；分程隔板103一侧与管板101相连的设置在第二密封腔中，将第二密封腔分成相对独立的第三密封腔和第四密封腔。蒸汽入口与第三密封腔相连通，蒸汽出口与第四密封腔相连通。所述导热管105设置在壳体107内部，两端分别穿透管板101与第三密封腔和所述第四密封腔相连通。

具有上述结构的蒸汽加热器100，结构简单，容易拆装，更换，便于长久使用。在实际操作中，过热水蒸汽通过上述的蒸汽入口进入第三密封腔后再进入导热管，对第一密封腔中的污氮进行加热，然后从导热管的另一端流入第四密封腔进而从蒸汽出口流出。在一种优选方案是上述导热管为U形管，这样可以增大换热面积，提高换热效率。

优选在上述蒸汽加热系统中的蒸汽加热器中包括多个U形管，多个U形管分别设置在第一密封腔中，且两端分别与第三密封腔和第四密封腔相连通。多个U形管进一步增加了蒸汽加热器的换热面积，并且过热水蒸汽进入第三密封腔后通过多个U形管进入第一密封腔的方式，可以使过热水蒸气在第一密封腔中分布更均匀，从而被加热后的污氮温度分布也更均匀。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蒸汽加热系统，其特征在于，所述蒸汽加热系统包括：

蒸汽加热器(100)，其上设有蒸汽入口和蒸汽出口；

气液分离罐(400)，其上设有待分离气体入口，所述待分离气体入口与所述蒸汽加热器的所述蒸汽出口相连通。

2.根据权利要求1所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述气液分离罐(400)包括罐体，以及设置在所述罐体上的乏汽出气口、冷凝液排出口和所述待分离气体入口，所述待分离气体入口位于所述乏汽出气口和所述冷凝液排出口之间，且高于所述罐体中冷凝液液面的位置。

3.根据权利要求2所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述气液分离罐(400)还包括液位控制器，所述液位控制器包括：

感测件(403)，设置在所述罐体内部，且低于待分离气体入口所述的位置；

第一流量控制件(201)，设置在与所述冷凝液排出口相连的出液流路(301)上。

4.根据权利要求3所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述气液分离罐(400)还包括丝网除雾器(401)，所述丝网除雾气器(401)设置在所述罐体的内部，位于所述待分离气体入口和所述乏汽出气口之间。

5.根据权利要求2所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述蒸汽加热系统还包括：

第二流量控制件(203)和乏汽逆止阀(205)，所述第二流量控制件(203)和乏汽逆止阀(205)沿所述乏汽的流动方向依次设置在与所述乏汽出气口相连的乏汽出气流路(305)上；

第三流量控制件(208)和待分离气逆止阀(209)，所述第三流量控制件(208)和待分离气逆止阀(209)沿所述待分离气的流动方向依次设置在所述蒸汽出口和所述待分离气体入口之间。

6.根据权利要求1所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述蒸汽加热器(100)包括：

待加热箱，其上设有待加热物入口，已加热物出口，以及所述蒸汽入口和所述蒸汽出口；

导热管(105)，设置在所述待加热箱的内部，两端分别与所述蒸汽入口和所述蒸汽出口相连通。

7.根据权利要求6所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述待加热箱包括：

管板(101)；

壳体(107)，所述壳体(107)与所述管板(101)的一面相连，形成第一密封腔，所述待加热物入口和所述已加热物出口设置在所述壳体(107)上，且与所述第一密封腔相连通；

管箱(109)，所述管箱(109)与所述管板(101)的另一面相连，形成第二密封腔，所述蒸汽入口和所述蒸汽出口设置在所述管箱(109)上；

分程隔板(103)，所述分程隔板(103)一侧与所述管板(101)相连的设置在所述第二密封腔中，将所述第二密封腔分成相对独立的第三密封腔和第四密封腔，所述蒸汽入口与所述第三密封腔相连通，所述蒸汽出口与所述第四密封腔相连通；

所述导热管设置在所述壳体(107)内部，两端分别穿透所述管板(101)与所述第三密封腔和所述第四密封腔相连通。

8.根据权利要求7所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述导热管为U形管。

9.根据权利要求8所述的蒸汽加热系统，其特征在于，所述蒸汽加热器中包括多个所述U形管，多个所述U形管分别设置在所述第一密封腔中，且两端分别与所述第三密封腔和所述第四密封腔相连通。

10.一种分子筛脱附再生装置，包括蒸汽加热系统，其特征在于，所述蒸汽加热系统为权利要求1至9中任一项所述的蒸汽加热系统。