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一种年产百万吨甲醇的供热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及化工厂余热利用技术领域，具体地说是一种年产百万吨甲醇的供热系统，通过设置合理的管网实现能量梯级利用及余热回收，包括锅炉、抽背式汽轮发电机组、抽汽凝汽式汽轮发电机组、汽水分离器、I级供汽母管、II级供汽母管、III级供汽母管、IV级供汽母管、V级供汽母管、旁路阀。本实用新型同现有技术相比，能充分利用高温高压蒸汽的热能，通过一台抽背式汽轮发电机组、一台抽汽凝汽式汽轮发电机组满足了三级供热蒸汽、又利用了一级的余热蒸汽，同时减少了化工厂需要外购电的成本，实现用电量的自给自足。

Description

一种年产百万吨甲醇的供热系统
技术领域
本实用新型涉及化工厂余热利用技术领域，具体地说是一种年产百万吨甲醇的供热系统。
背景技术
大型制甲醇、氨化工厂生产工艺需要大量的高温高压参数蒸汽，同时还有各种等级参数的压力需求。如气化烧嘴需要5.4MPa过热蒸汽以及MTG装置需要消耗3.82MPa等级蒸汽，该部分化工用汽需求稳定，若直接通过减温减压器，势必造成能源浪费。不仅如此，各车间的副产蒸汽较多，其中MTG装置及甲醇合成装置在生产过程中副产大量2.5MPa中压饱和蒸汽，温度约为225℃。如果直接排放，对能源是也一种浪费。以某年生产甲醇100万吨、合成氨140万吨化工厂配套的动力车间为例，提出能量梯级利用的供热方案，有效利用余热及回收工质，达到节能利用的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，通过设置合理的管网实现能量梯级利用及余热回收。
为实现上述目的，设计一种年产百万吨甲醇的供热系统，其特征在于：包括锅炉、抽背式汽轮发电机组、抽汽凝汽式汽轮发电机组、汽水分离器、I级供汽母管、II级供汽母管、III级供汽母管、IV级供汽母管、V级供汽母管、旁路阀；
所述的锅炉的出口连接I级供汽母管，所述的抽背式汽轮发电机组的进汽口采用支管连接在I级供汽母管上；所述的II级供汽母管的一端、III级供汽母管的一端沿锅炉蒸汽的排出方向依次并联在锅炉与抽背式汽轮发电机组之间的I级供汽母管上；抽背式汽轮发电机组的抽汽出口采用管路连接II级供汽母管，抽背式汽轮发电机组的蒸汽出口采用管路连接III级供汽母管；
IV级供汽母管的出口端连接汽水分离器的进汽端，汽水分离器的出汽端连接抽汽凝汽式汽轮发电机组的蒸汽进口，抽汽凝汽式汽轮发电机组的工业抽汽出口采用工业抽汽管道连接V级供汽母管；V级供汽母管的进汽端连接在III级供汽母管上；
所述的II级供汽母管与锅炉之间的I级供汽母管上沿锅炉的蒸汽排出方向依次设有第一安全阀、第一压力泄放阀；在II级供汽母管的近出汽端沿排汽方向依次设有第二压力泄放阀、第二安全阀；在III级供汽母管的近出汽端沿排汽方向依次设有第三压力泄放阀、第三安全阀；在IV级供汽母管的近进汽端沿排汽方向依次设有第四安全阀、第四压力泄放阀；在V级供汽母管的近出汽端沿排汽方向依次设有第五压力泄放阀、第五安全阀；
在I级供汽母管与第二压力泄放阀之间的II级供汽母管上还设有第一减温减压器；在I级供汽母管与V级供汽母管之间的III级供汽母管上设有第二减温减压器；在III级供汽母管与工业抽汽管道之间的V级供汽母管上设有第三减温减压器；一减温减压支管的一端连接在位于汽水分离器与第四压力泄放阀之间的IV级供汽母管上，减温减压支管的另一端连接在位于第三减温减压器与工业抽汽管道之间的V级供汽母管上，所述的减温减压支管上设有第四减温减压器；
所述的第一减温减压器、第二减温减压器、第三减温减压器及第四减温减压器的减温水进口端分别用于连接减温水。
所述的I级供汽母管的压力等级为9.8MPa.g，540℃；II级供汽母管的压力等级为5.4MPa.g，470℃；III级供汽母管的压力等级为3.82MPa.g，420℃；IV级供汽母管的压力等级为2.5MPa.g，225℃；V级供汽母管的压力等级为0.5MPa.g，159℃。
在所述汽水分离器与减温减压支管之间的IV级供汽母管上还设有旁路阀。
在减温减压支管与工业抽汽管道之间的V级供汽母管上还连接汽机轴封用汽管和锅炉辅助用汽管。
本实用新型同现有技术相比，能充分利用高温高压蒸汽的热能，通过一台抽背式汽轮发电机组、一台抽汽凝汽式汽轮发电机组满足了三级供热蒸汽、又利用了一级的余热蒸汽，同时减少了化工厂需要外购电的成本，实现用电量的自给自足。
附图说明
图1为本实用新型的连接框图。
具体实施方式
现结合附图及实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例1
参见图1，本实用新型一种年产百万吨甲醇的供热系统，其特征在于：包括锅炉1、抽背式汽轮发电机组2、抽汽凝汽式汽轮发电机组3、汽水分离器4、I级供汽母管12-1、II级供汽母管12-2、III级供汽母管12-3、IV级供汽母管12-4、V级供汽母管12-5、旁路阀9；本例中抽背式汽轮发电机组2的型号为CB6-9.40/5.5/4.30、抽汽凝汽式汽轮发电机组3的型号为C22-2.2/0.7；
所述的锅炉1的出口连接I级供汽母管12-1，所述的抽背式汽轮发电机组2的进汽口采用支管连接在I级供汽母管12-1上；所述的II级供汽母管12-2的一端、III级供汽母管12-3的一端沿锅炉蒸汽的排出方向依次并联在锅炉1与抽背式汽轮发电机组2之间的I级供汽母管12-1上；抽背式汽轮发电机组2的抽汽出口采用管路连接II级供汽母管12-2，抽背式汽轮发电机组2的蒸汽出口采用管路连接III级供汽母管12-3；
IV级供汽母管12-4的出口端连接汽水分离器4的进汽端，汽水分离器4的出汽端连接抽汽凝汽式汽轮发电机组3的蒸汽进口，抽汽凝汽式汽轮发电机组3的工业抽汽出口采用工业抽汽管道14连接V级供汽母管12-5；V级供汽母管12-5的进汽端连接在III级供汽母管12-3上；
所所述的II级供汽母管12-2与锅炉1之间的I级供汽母管12-1上沿锅炉的蒸汽排出方向依次设有第一安全阀11-1、第一压力泄放阀10-1；在II级供汽母管12-2的近出汽端沿排汽方向依次设有第二压力泄放阀10-2、第二安全阀11-2；在III级供汽母管12-3的近出汽端沿排汽方向依次设有第三压力泄放阀10-3、第三安全阀11-3；在IV级供汽母管12-4的近进汽端沿排汽方向依次设有第四安全阀11-4、第四压力泄放阀10-4；在V级供汽母管12-5的近出汽端沿排汽方向依次设有第五压力泄放阀10-5、第五安全阀11-5；
在I级供汽母管12-1与第二压力泄放阀10-2之间的II级供汽母管12-2上还设有第一减温减压器5；在I级供汽母管12-1与V级供汽母管12-5之间的III级供汽母管12-3上设有第二减温减压器6；在III级供汽母管12-3与工业抽汽管道14之间的V级供汽母管12-5上设有第三减温减压器7；一减温减压支管15的一端连接在位于汽水分离器4与第四压力泄放阀10-4之间的IV级供汽母管12-4上，减温减压支管15的另一端连接在位于第三减温减压器7与工业抽汽管道14之间的V级供汽母管12-5上，所述的减温减压支管15上设有第四减温减压器8；
所述的第一减温减压器5、第二减温减压器6、第三减温减压器7及第四减温减压器8的减温水进口端分别用于连接减温水。
进一步的，所述的I级供汽母管12-1的压力等级为9.8MPa.g，540℃；II级供汽母管12-2的压力等级为5.4MPa.g，470℃；III级供汽母管12-3的压力等级为3.82MPa.g，420℃；IV级供汽母管12-4的压力等级为2.5MPa.g，225℃；V级供汽母管12-5的压力等级为0.5MPa.g，159℃。
进一步的，在所述汽水分离器4与减温减压支管15之间的IV级供汽母管12-4上还设有旁路阀9。
进一步的，在减温减压支管15与工业抽汽管道14之间的V级供汽母管12-5上还连接汽机轴封用汽管13-1和锅炉辅助用汽管13-2。
本实用新型在工作时，从锅炉1出来的主蒸汽汇成一个母管后，一部分蒸汽直接进入厂区9.8MPa.g，540℃的I级供汽母管12-1，用于向厂区主体工艺系统高压蒸汽用户——空分装置供汽；另一部分主蒸汽进入抽背式汽轮发电机组2做功后进入厂区3.82MPa.g，420℃的III级供汽母管12-3，抽背式汽轮发电机组2的抽汽供厂区5.4MPa.g，470℃的II级供汽母管12-2。2.5MPa.g，225℃的IV级供汽母管12-4为化工厂副产汽供抽汽凝汽式汽轮发电机组3进汽，由于副产汽为饱和蒸汽，为保证抽汽凝汽式汽轮发电机组3的进汽干度，在抽汽凝汽式汽轮发电机组3的蒸汽进口设置汽水分离器4。抽汽凝汽式汽轮发电机组3的工业抽汽供向厂区0.5MPa.g，159℃的V级供汽母管12-5。
另外，由于化工园对于蒸汽稳定性的需求，在各级蒸汽管网之间分别设有备用减温减压器，即在I级供汽母管12-1与II级供汽母管12-2共用第一减温减压器5作为备用；I级供汽母管12-1与III级供汽母管12-3共用第二减温减压器6作为备用，在V级供汽母管12-5上设有第三减温减压器7作为备用，在减温减压支管15上设有第四减温减压器8作为备用，保证厂区用汽。例如当，抽背式汽轮发电机组2停机时，高温高压主蒸汽分别进入第一减温减压器5和第二减温减压器6，提供两种不同等级的蒸汽。
在化工园投产初期，2.5MPa.g，225℃的IV级供汽母管12-4并没有副产汽，通过开启第二减温减压器6和第三减温减压器7，以满足厂区0.5MPa.g，159℃的V级供汽母管12-5的蒸汽需求，同时该级蒸汽还供汽机轴封用汽及锅炉辅助用汽，如暖风器用汽，见图1中的汽机轴封用汽管13-1和锅炉辅助用汽管13-2。由此，保证汽机轴封用汽有两路汽源，正常运行由汽机轴封漏汽供给，汽机启动时用第二减温减压器6和第三减温减压器7备用汽源，保证了轴封加热器的稳定运行。
为维持各级蒸汽管网的压力稳定性及预防超压，在各级蒸汽管网上均设置相应的第一～第五安全阀、第一～第五压力泄放阀，正常运行条件下，压力变大时，第一～第五压力泄放阀动作；当压力超压，来不及释放，达到第一～第五安全阀设定压力时，第一～第五安全阀动作。
抽汽凝汽式汽轮发电机组3停机检修时，2.5MPa.g，225℃的IV级供汽母管12-4的饱和蒸汽部分经第四减温减压器8后仍可供V级供汽母管12-5用汽需求，部分饱和蒸汽则通过旁路阀9进入凝汽器二级减温减压器，从而回收工质。
本实用新型为充分利用高温高压蒸汽的热能，设置了抽背式汽轮发电机组2，即满足气化烧嘴用的5.4Mpa等级蒸汽供热及MTG装置用的3.82Mpa等级蒸汽，又可以发电满足化工厂自身用电需求。根据蒸汽平衡计算，MTG装置及甲醇合成装置副产的2.5MPa蒸汽仍富余，设置抽汽凝汽式汽轮发电机组3可有效利用这部分热能；另外设置0.7MPa工业抽汽管道14可提供0.5MPa蒸汽管网的用汽需求，如除氧器及公用工程用汽，故配套一台抽汽凝汽式汽轮发电机组3。因此，设置一台抽背式汽轮发电机组2和抽汽凝汽式汽轮发电机组3，满足了三级供热蒸汽，又利用了一级的余热蒸汽，同时减少了化工厂需要外购电的成本，实现用电量的自给自足。

Claims (4)

1.一种年产百万吨甲醇的供热系统，其特征在于：包括锅炉(1)、抽背式汽轮发电机组(2)、抽汽凝汽式汽轮发电机组(3)、汽水分离器(4)、I级供汽母管(12-1)、II级供汽母管(12-2)、III级供汽母管(12-3)、IV级供汽母管(12-4)、V级供汽母管(12-5)、旁路阀(9)；
所述的锅炉(1)的出口连接I级供汽母管(12-1)，所述的抽背式汽轮发电机组(2)的进汽口采用支管连接在I级供汽母管(12-1)上；所述的II级供汽母管(12-2)的一端、III级供汽母管(12-3)的一端沿锅炉蒸汽的排出方向依次并联在锅炉(1)与抽背式汽轮发电机组(2)之间的I级供汽母管(12-1)上；抽背式汽轮发电机组(2)的抽汽出口采用管路连接II级供汽母管(12-2)，抽背式汽轮发电机组(2)的蒸汽出口采用管路连接III级供汽母管(12-3)；
IV级供汽母管(12-4)的出口端连接汽水分离器(4)的进汽端，汽水分离器(4)的出汽端连接抽汽凝汽式汽轮发电机组(3)的蒸汽进口，抽汽凝汽式汽轮发电机组(3)的工业抽汽出口采用工业抽汽管道(14)连接V级供汽母管(12-5)；V级供汽母管(12-5)的进汽端连接在III级供汽母管(12-3)上；
所述的II级供汽母管(12-2)与锅炉(1)之间的I级供汽母管(12-1)上沿锅炉的蒸汽排出方向依次设有第一安全阀(11-1)、第一压力泄放阀(10-1)；在II级供汽母管(12-2)的近出汽端沿排汽方向依次设有第二压力泄放阀(10-2)、第二安全阀(11-2)；在III级供汽母管(12-3)的近出汽端沿排汽方向依次设有第三压力泄放阀(10-3)、第三安全阀(11-3)；在IV级供汽母管(12-4)的近进汽端沿排汽方向依次设有第四安全阀(11-4)、第四压力泄放阀(10-4)；在V级供汽母管(12-5)的近出汽端沿排汽方向依次设有第五压力泄放阀(10-5)、第五安全阀(11-5)；
在I级供汽母管(12-1)与第二压力泄放阀(10-2)之间的II级供汽母管(12-2)上还设有第一减温减压器(5)；在I级供汽母管(12-1)与V级供汽母管(12-5)之间的III级供汽母管(12-3)上设有第二减温减压器(6)；在III级供汽母管(12-3)与工业抽汽管道(14)之间的V级供汽母管(12-5)上设有第三减温减压器(7)；一减温减压支管(15)的一端连接在位于汽水分离器(4)与第四压力泄放阀(10-4)之间的IV级供汽母管(12-4)上，减温减压支管(15)的另一端连接在位于第三减温减压器(7)与工业抽汽管道(14)之间的V级供汽母管(12-5)上，所述的减温减压支管(15)上设有第四减温减压器(8)；
所述的第一减温减压器(5)、第二减温减压器(6)、第三减温减压器(7)及第四减温减压器(8)的减温水进口端分别用于连接减温水。
2.如权利要求1所述的一种年产百万吨甲醇的供热系统，其特征在于：所述的I级供汽母管(12-1)的压力等级为9.8MPa.g，540℃；II级供汽母管(12-2)的压力等级为5.4MPa.g，470℃；III级供汽母管(12-3)的压力等级为3.82MPa.g，420℃；IV级供汽母管(12-4)的压力等级为2.5MPa.g，225℃；V级供汽母管(12-5)的压力等级为0.5MPa.g，159℃。
3.如权利要求1所述的一种年产百万吨甲醇的供热系统，其特征在于：在所述汽水分离器(4)与减温减压支管(15)之间的IV级供汽母管(12-4)上还设有旁路阀(9)。
4.如权利要求1所述的一种年产百万吨甲醇的供热系统，其特征在于：在减温减压支管(15)与工业抽汽管道(14)之间的V级供汽母管(12-5)上还连接汽机轴封用汽管(13-1)和锅炉辅助用汽管(13-2)。
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