CN206845250U - 一种利用余热驱动工艺设备的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用余热驱动工艺设备的系统。现在还没有一种结构设计合理，使用方便，能够有效使用尿素工艺余热驱动气体压缩机和锅炉补水泵运转的回收余热的系统。本实用新型的系统包括工艺冷却塔，其特点是：还包括工艺冷却水热交换器、二类热泵、蒸汽截止阀、小汽轮机、联锁截止阀和除氧器，工艺冷却塔的冷却水出口通过工艺冷却水排出管道与工艺冷却水热交换器的高温侧进口连接，工艺冷却水热交换器的高温侧出口通过工艺冷却水流入管道与工艺冷却塔的冷却水进口连接，二类热泵的冷凝器出口与热泵冷却水排出管道连接，热泵冷却水排出管道旁接在补水阀的进口上。本实用新型利用余热提供动能，保障系统安全可靠工作，提升系统经济效益。

Description

一种利用余热驱动工艺设备的系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用余热驱动工艺设备的系统，是一种能够供应利用低品位热能提供动能的系统，属于余热利用技术领域。

背景技术

第二类热泵又被称为升温型热泵，是一种能够使用中温余热和低温热源来生产高品质热量的吸收式热泵，能够提升余热的品质。机组通过吸收器中的吸收放热过程，加热中温热水，可以将其变成150℃左右的高温热水或蒸汽。

尿素生产过程中会产生大量100℃左右的内循环冷却水，利用这部分废热驱动溴化锂制冷机生产冷冻水的技术手段已经在部分工厂应用，但是利用这部分热量生产更高品质能源的方法还未见介绍。

小汽轮机又称为低压汽轮机，是使用压力低于1.5MPa的蒸汽作为能源驱动叶片旋转的机器。在燃煤电厂中就有使用小汽轮机驱动给水泵的应用，也有厂家专门给热网循环水泵提供驱动用的小汽轮机，最低进汽参数压力可低至0.3MPa。小型汽轮机结构简单、运行可靠，将低压蒸汽通过小汽轮机转化为机械能是一个很有益的运用。

气体压缩机是一种将低压流体提升为高压流体的冲动机械装置，在压缩气体的过程中，需要外部提供动力，可以是电动机驱动，也可以是汽机驱动。在生产尿素的部分工艺环节，需要对气体进行压缩作业。

锅炉补水泵是在热力系统中输送凝结水的机构，所接的原动机可以是电动，也可以是汽动，可以根据现场实际情况选择驱动设备。

现今锅炉补水处理多采用反渗透处理技术，为了增加出水率、延长设备使用寿命，通常需要将补水入口温度控制在25-35℃之间，温度太低则出水率下降，温度太高则容易损坏反渗透膜，目前存在着使用高品质能源对补水加热的浪费现象。

虽然现在也有一些余热综合利用系统，如公开日为2013年06月12日，公开号为CN103148705A的中国专利中，公开的一种硫酸生产工艺余热综合利用系统；又如公开日为2016年11月23日，公开号为CN106152094A的中国专利中，公开的一种脂肪酸生产工艺余热回收利用系统，这些系统均不适用于尿素工艺中。

现在还没有一种结构设计合理，使用方便，能够有效使用尿素工艺余热驱动气体压缩机和锅炉补水泵运转的回收余热的系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于整合现有技术，利用余热提供动能，保障系统安全可靠工作，提升系统经济效益的利用余热驱动工艺设备的系统。本实用新型第一合理利用废热生产驱动工艺设备运转的机械能，减少了对环境的热污染，提高了系统的经济效益；第二配备了补充蒸汽系统，保障工艺设备能够可靠的运转；第三利用废热加热补水，提高了设备出水率，延长了设备使用寿命，回收了难以利用的低品位废热，进一步提升系统经济效益；第四系统自动化程度高，能够根据实际情况和远方指令进行运转。本实用新型的能源利用效率高，经济效益好，能够很好地回收废热服务于尿素的生产。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该利用余热驱动工艺设备的系统包括工艺冷却塔，其结构特点在于：还包括工艺冷却水排出管道、工艺冷却水热交换器、工艺冷却水流入管道、中温水进水管道、二类热泵、中温水出水管道、蒸汽截止阀、高品质蒸汽管道、小汽轮机、低品质蒸汽管道、联锁截止阀、压缩机、压缩机传动装置、水泵传动装置、锅炉补水泵、除氧器、热泵冷却水进入管道、热泵冷却水排出管道、补水阀和水质处理装置，所述工艺冷却塔的冷却水出口通过工艺冷却水排出管道与工艺冷却水热交换器的高温侧进口连接，所述工艺冷却水热交换器的高温侧出口通过工艺冷却水流入管道与工艺冷却塔的冷却水进口连接，所述工艺冷却水热交换器的低温侧出口通过中温水进水管道与二类热泵的驱动热源进入端口连接，所述二类热泵的驱动热源排出端口通过中温水出水管道与工艺冷却水热交换器的低温侧进口连接，所述二类热泵的吸收器出口与蒸汽截止阀的进口连接，所述蒸汽截止阀的出口通过高品质蒸汽管道与小汽轮机的蒸汽入口连接，所述小汽轮机的蒸汽出口通过低品质蒸汽管道与联锁截止阀的进口连接，所述联锁截止阀的出口与二类热泵的吸收器进口连接；所述小汽轮机的动力出口通过压缩机传动装置与压缩机连接，所述小汽轮机的动力出口还通过水泵传动装置与锅炉补水泵连接；所述热泵冷却水进入管道与二类热泵的冷凝器入口连接，所述二类热泵的冷凝器出口与热泵冷却水排出管道连接，所述热泵冷却水排出管道旁接在补水阀的进口上，所述补水阀的出口与水质处理装置的进口连接，所述水质处理装置的出口与除氧器的补水入口连接。

作为优选，本实用新型还包括凝结水阀、旁路蒸汽管道、蒸汽调压及截断阀组，所述旁路蒸汽管道与蒸汽调压及截断阀组的进口连接，所述蒸汽调压及截断阀组的出口旁接在高品质蒸汽管道上，所述低品质蒸汽管道旁接凝结水阀的进口，所述凝结水阀的出口连接在除氧器的凝水进口上。

作为优选，本实用新型还包括液位监控装置，所述液位监控装置安装在除氧器上。

作为优选，本实用新型所述工艺冷却水热交换器为氟塑料热交换器。

作为优选，本实用新型所述蒸汽截止阀、联锁截止阀、蒸汽调压及截断阀组、凝结水阀均为电动联锁控制阀，蒸汽调压及截断阀组开启或关闭时，其余阀门均会相应的执行启闭作业。

作为优选，本实用新型所述补水阀受液位监控装置控制，能够根据除氧器水位自动启闭阀门，完成补水作业。

作为优选，本实用新型所述水质处理装置为利用反渗透原理的水质处理装置。

一种利用余热驱动工艺设备的方法，其特征在于：使用所述的系统，所述方法的运行步骤如下：

（1）当工艺冷却塔开始工作时，工艺冷却水流入工艺冷却水热交换器进行降温，随后返回工艺冷却塔完成冷却循环，同时在工艺冷却水热交换器中吸热后的中温水驱动二类热泵制取蒸汽，降温后的中温水流入工艺冷却水热交换器继续吸收热量完成循环，二类热泵制取的蒸汽进入小汽轮机工作后返回二类热泵继续吸热完成蒸汽工作循环，小汽轮机受蒸汽驱动对压缩机和锅炉补水泵输出机械能，压缩机和锅炉补水泵受到驱动开始运转并服务于尿素生产环节，热泵冷却水流入二类热泵后再流出，完成对二类热泵的冷却，此时蒸汽截止阀和联锁截止阀打开，蒸汽调压及截断阀组、凝结水阀和补水阀处于关闭状态；

（2）当二类热泵发生故障、需要检修或蒸汽品质不足时，蒸汽调压及截断阀组打开，此时凝结水阀联锁开启，蒸汽截止阀和联锁截止阀联锁关闭，旁通蒸汽进入小汽轮机工作，保证尿素生产环节不受余热利用系统的影响；或者由现场操作人员关闭蒸汽截止阀，则联锁截止阀联锁关闭，蒸汽调压及截断阀组和凝结水阀联锁开启；

（3）当除氧器需要补水时，可以人工打开补水阀，热泵冷却水经二类热泵吸收热量后部分进入水质处理装置进行水质处理，再送入除氧器完成补水，补水完成后再关闭补水阀；或者由液位监控装置测量除氧器中的液位，当液位低于下限设定值时，打开补水阀，当液位高于上限设定值时，关闭补水阀，对除氧器的补水工作实现自动控制。

作为优选，本实用新型工艺冷却水从工艺冷却塔排出，进入工艺冷却水热交换器后返回工艺冷却塔形成高品质余热利用循环通道；中温水从冷却水热交换器流出后进入二类热泵，随后返回冷却水热交换器形成热泵驱动热源循环通道；蒸汽从二类热泵流出，进入小汽轮机后返回二类热泵形成蒸汽循环通道；动能从小汽轮机输出到压缩机和锅炉补水泵形成机械能输出通道；旁通蒸汽先进入蒸汽调压及截断阀组，随后进入小汽轮机，再由凝结水阀进入除氧器形成旁通蒸汽通道；热泵冷却水进入二类热泵后流出形成热泵冷却水通道；热泵冷却水从二类热泵中流出后通过补水阀，进入水质处理装置，再进入除氧器形成补水通道。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）合理利用废热生产驱动工艺设备运转的机械能，减少了对环境的热污染，提高了系统的经济效益；（2）配备了补充蒸汽系统，保障工艺设备能够可靠的运转；（3）利用废热加热补水，提高了设备的出水率，延长了设备使用寿命，回收了难以利用的低品位废热，进一步提升系统经济效益；（4）系统自动化程度高，能够根据实际情况和远方指令进行运转；（5）结构设计合理，构思独特，运行平稳，可靠性好；（6）能源利用效率高，经济效益好，能够很好地回收废热服务于尿素的生产。

附图说明

图1是本实用新型实施例中利用余热驱动工艺设备的系统的结构示意图。

图中：1、工艺冷却塔；2、工艺冷却水排出管道；3、工艺冷却水热交换器；4、工艺冷却水流入管道；5、中温水进水管道；6、二类热泵；7、中温水出水管道；8、蒸汽截止阀；9、高品质蒸汽管道；10、小汽轮机；11、低品质蒸汽管道；12、联锁截止阀；13、压缩机传动装置；14、压缩机；15、水泵传动装置；16、锅炉补水泵；17、旁路蒸汽管道；18、蒸汽调压及截断阀组；19、凝结水阀；20、除氧器；21、热泵冷却水进入管道；22、热泵冷却水排出管道；23、补水阀；24、水质处理装置；25、液位监控装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中利用余热驱动工艺设备的系统包括工艺冷却塔1、工艺冷却水排出管道2、工艺冷却水热交换器3、工艺冷却水流入管道4、中温水进水管道5、二类热泵6、中温水出水管道7、蒸汽截止阀8、高品质蒸汽管道9、小汽轮机10、低品质蒸汽管道11、联锁截止阀12、压缩机传动装置13、压缩机14、水泵传动装置15、锅炉补水泵16、旁路蒸汽管道17、蒸汽调压及截断阀组18、凝结水阀19、除氧器20、热泵冷却水进入管道21、热泵冷却水排出管道22、补水阀23、水质处理装置24和液位监控装置25。其中，工艺冷却水热交换器3可以为氟塑料热交换器，蒸汽截止阀8、联锁截止阀12、蒸汽调压及截断阀组18、凝结水阀19和补水阀23均可以为电动联锁控制阀，水质处理装置24可以为利用反渗透原理的水质处理装置。

本实施例中工艺冷却塔1的冷却水出口通过工艺冷却水排出管道2与工艺冷却水热交换器3的高温侧进口连接，工艺冷却水热交换器3的高温侧出口通过工艺冷却水流入管道4与工艺冷却塔1的冷却水进口连接，工艺冷却水热交换器3的低温侧出口通过中温水进水管道5与二类热泵6的驱动热源进入端口连接，二类热泵6的驱动热源排出端口通过中温水出水管道7与工艺冷却水热交换器3的低温侧进口连接，二类热泵6的吸收器出口与蒸汽截止阀8的进口连接，蒸汽截止阀8的出口通过高品质蒸汽管道9与小汽轮机10的蒸汽入口连接，小汽轮机10的蒸汽出口通过低品质蒸汽管道11与联锁截止阀12的进口连接，联锁截止阀12的出口与二类热泵6的吸收器进口连接。

本实施例中小汽轮机10的动力出口通过压缩机传动装置13与压缩机14连接，小汽轮机10的动力出口还通过水泵传动装置15与锅炉补水泵16连接。

本实施例中旁路蒸汽管道17与蒸汽调压及截断阀组18的进口连接，蒸汽调压及截断阀组28的出口旁接在高品质蒸汽管道9上，低品质蒸汽管道11旁接凝结水阀19的进口，凝结水阀19的出口连接在除氧器20的凝水进口上。

本实施例中热泵冷却水进入管道21与二类热泵6的冷凝器入口连接，二类热泵6的冷凝器出口与热泵冷却水排出管道22连接，热泵冷却水排出管道22旁接在补水阀23的进口上，补水阀23的出口与水质处理装置24的进口连接，水质处理装置24的出口与除氧器20的补水入口连接，液位监控装置25安装在除氧器20上。

本实施例中的利用余热驱动工艺设备的系统包括以下通道：工艺冷却水从工艺冷却塔1排出，进入工艺冷却水热交换器3后返回工艺冷却塔1形成高品质余热利用循环通道；中温水从冷却水热交换器3流出后进入二类热泵6，随后返回冷却水热交换器3形成热泵驱动热源循环通道；蒸汽从二类热泵6流出，进入小汽轮机10后返回二类热泵6形成蒸汽循环通道；动能从小汽轮机10输出到压缩机14和锅炉补水泵16形成机械能输出通道；旁通蒸汽先进入蒸汽调压及截断阀组18，随后进入小汽轮机10，再由凝结水阀19进入除氧器20形成旁通蒸汽通道；热泵冷却水进入二类热泵6后流出形成热泵冷却水通道；热泵冷却水从二类热泵6中流出后通过补水阀23，进入水质处理装置24，再进入除氧器20形成补水通道。

本实施例中利用余热驱动工艺设备的系统的运行步骤如下。

（1）当工艺冷却塔1开始工作时，工艺冷却水流入工艺冷却水热交换器3进行降温，随后返回工艺冷却塔1完成冷却循环，同时在工艺冷却水热交换器3中吸热后的中温水驱动二类热泵6制取蒸汽，降温后的中温水流入工艺冷却水热交换器3继续吸收热量完成循环，二类热泵6制取的蒸汽进入小汽轮机10工作后返回二类热泵6继续吸热完成蒸汽工作循环，小汽轮机10受蒸汽驱动对压缩机14和锅炉补水泵16输出机械能，压缩机14和锅炉补水泵16受到驱动开始运转并服务于尿素生产环节，热泵冷却水流入二类热泵6后再流出，完成对二类热泵6的冷却，此时蒸汽截止阀8和联锁截止阀12打开，蒸汽调压及截断阀组18、凝结水阀19和补水阀23处于关闭状态。

（2）当二类热泵6发生故障、需要检修或蒸汽品质不足时，蒸汽调压及截断阀组18打开，此时凝结水阀19联锁开启，蒸汽截止阀8和联锁截止阀12联锁关闭，旁通蒸汽进入小汽轮机10工作，保证尿素生产环节不受余热利用系统的影响；也可以由现场操作人员关闭蒸汽截止阀8，则联锁截止阀12联锁关闭，蒸汽调压及截断阀组18和凝结水阀19联锁开启。

（3）当除氧器20需要补水时，可以人工打开补水阀23，热泵冷却水经二类热泵吸收热量后部分进入水质处理装置24进行水质处理，再送入除氧器20完成补水，补水完成后再关闭补水阀23；也可以由液位监控装置25测量除氧器20中的液位，当液位低于下限设定值时，打开补水阀23，当液位高于上限设定值时，关闭补水阀23，对除氧器20的补水工作实现自动控制。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用余热驱动工艺设备的系统，包括工艺冷却塔，其特征在于：还包括工艺冷却水排出管道、工艺冷却水热交换器、工艺冷却水流入管道、中温水进水管道、二类热泵、中温水出水管道、蒸汽截止阀、高品质蒸汽管道、小汽轮机、低品质蒸汽管道、联锁截止阀、压缩机、压缩机传动装置、水泵传动装置、锅炉补水泵、除氧器、热泵冷却水进入管道、热泵冷却水排出管道、补水阀和水质处理装置，所述工艺冷却塔的冷却水出口通过工艺冷却水排出管道与工艺冷却水热交换器的高温侧进口连接，所述工艺冷却水热交换器的高温侧出口通过工艺冷却水流入管道与工艺冷却塔的冷却水进口连接，所述工艺冷却水热交换器的低温侧出口通过中温水进水管道与二类热泵的驱动热源进入端口连接，所述二类热泵的驱动热源排出端口通过中温水出水管道与工艺冷却水热交换器的低温侧进口连接，所述二类热泵的吸收器出口与蒸汽截止阀的进口连接，所述蒸汽截止阀的出口通过高品质蒸汽管道与小汽轮机的蒸汽入口连接，所述小汽轮机的蒸汽出口通过低品质蒸汽管道与联锁截止阀的进口连接，所述联锁截止阀的出口与二类热泵的吸收器进口连接；所述小汽轮机的动力出口通过压缩机传动装置与压缩机连接，所述小汽轮机的动力出口还通过水泵传动装置与锅炉补水泵连接；所述热泵冷却水进入管道与二类热泵的冷凝器入口连接，所述二类热泵的冷凝器出口与热泵冷却水排出管道连接，所述热泵冷却水排出管道旁接在补水阀的进口上，所述补水阀的出口与水质处理装置的进口连接，所述水质处理装置的出口与除氧器的补水入口连接。

2.根据权利要求1所述的利用余热驱动工艺设备的系统，其特征在于：还包括凝结水阀、旁路蒸汽管道、蒸汽调压及截断阀组，所述旁路蒸汽管道与蒸汽调压及截断阀组的进口连接，所述蒸汽调压及截断阀组的出口旁接在高品质蒸汽管道上，所述低品质蒸汽管道旁接凝结水阀的进口，所述凝结水阀的出口连接在除氧器的凝水进口上。

3.根据权利要求1所述的利用余热驱动工艺设备的系统，其特征在于：还包括液位监控装置，所述液位监控装置安装在除氧器上。

4.根据权利要求1所述的利用余热驱动工艺设备的系统，其特征在于：所述工艺冷却水热交换器为氟塑料热交换器。

5.根据权利要求2所述的利用余热驱动工艺设备的系统，其特征在于：所述蒸汽截止阀、联锁截止阀、蒸汽调压及截断阀组、凝结水阀均为电动联锁控制阀。