CN207395507U - 一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，属于蒸汽回收利用领域，要解决的技术问题为如何提供一种系统简单、易于操作的高效的低压废蒸汽回收利用系统；其结构包括冷媒循环箱、真空冷凝罐、蒸汽管道以及冷凝管束，还包括用热设备，冷媒循环箱的内部分隔为热腔室和冷腔室，热腔室内设置有高温冷媒，冷腔室内设置有低温冷媒；冷凝管束的进口通过低温冷媒管道Ⅰ连通至冷腔室，冷凝管束的出口通过高温冷媒管道Ⅰ连通至热腔室；热腔室通过高温冷媒管道Ⅱ连通至用热热备，用热设备通过低温冷媒管道Ⅱ连通至冷腔室；低温冷媒管道Ⅰ和高温冷媒管道Ⅱ上均连通冷媒循环泵。该系统结构简单、易于操作，可高效回收低压废蒸汽。

Description

一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统

技术领域

本实用新型涉及蒸汽回收利用领域，具体地说是一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统。

背景技术

蒸汽作为一种用途广泛的能源，在工业和民用工程中常作为热源或动力源，蒸汽释放出热能或做功后，压力和温度较低，或者是高温凝结水闪蒸后产生的副产蒸汽，品质较低，往往无法再进一步利用，只能直接排放在大气中，造成热能和水资源的浪费，且造成热污染，影响大气环境和工作环境。

橡胶行业的硫化设备，如硫化罐、硫化机需要蒸汽作为热源对橡胶产品进行硫化，在出料作业前，需要先将硫化设备内部的蒸汽放掉，才能进行后续操作。这部分蒸汽需要在设定时间内排放完，且也达到常压，而且是间歇式操作，压力较低，量不大，利用现有的工艺很难回收利用。

目前国内外对此有几种工艺路线：其一是通入一台废蒸汽罐，罐顶部直接排入大气，罐内维持常压，所以这个罐也叫零巴罐（压力为0bar），有的工厂直接通入厂房顶部的排汽管直排，这部分蒸汽不但热能无法利用，而且还会造成厂区热污染，恶化环境，高湿度的液滴和大气中灰尘聚合，易产生气溶胶，加剧了雾霾天气的形成；

其二是直接通入用汽设备，但由于该低压废蒸汽压力较低，密度小，需要的管道较粗，更重要的是不能憋压，憋压会影响前端的工艺设备的正常运行，运行效果较差；

其三是采用蒸汽喷射器（亦称作喷射泵），利用高压蒸汽作为动力，引射低参数蒸汽，加压混合后作为新鲜蒸汽利用，但该方案有很大的局限性，因为硫化装置排放的蒸汽是间歇性的，时有时无，无法通过蒸汽喷射器实现连续压缩利用；

其四是利用真空泵抽吸低参数蒸汽，作为热源利用，但真空泵系统初投资较大，运行费用较高，投资回报期较长，且产生的凝结水无法回收利用，直接排入污水系统或循环水系统，高质低用，造成水资源的浪费。

综上所述，现有工艺路线存在可操作性不强、效率不高、系统复杂等弊端。如何提供一种系统简单、易于操作的低压废蒸汽回收利用系统，实现对低压废蒸汽的高效回收和利用，是需要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对以上不足，提供一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，来解决如何提供一种系统简单、易于操作的高效的低压废蒸汽回收利用系统的问题。

本实用新型的技术任务是按以下方式实现的：

一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，包括冷媒循环箱、真空冷凝罐、连通于真空冷凝罐的进气口上的蒸汽管道以及设置在真空冷凝罐内的冷凝管束，还包括用热设备，冷媒循环箱的内部分隔为热腔室和冷腔室，热腔室内设置有高温冷媒，冷腔室内设置有低温冷媒；冷凝管束的进口通过低温冷媒管道Ⅰ连通至冷腔室，冷凝管束的出口通过高温冷媒管道Ⅰ连通至热腔室；热腔室通过高温冷媒管道Ⅱ连通至用热热备，用热设备通过低温冷媒管道Ⅱ连通至冷腔室；低温冷媒管道Ⅰ和高温冷媒管道Ⅱ上均连通冷媒循环泵。

其中，冷腔室内低温冷媒通过低温冷媒管道Ⅰ输送至冷凝管束内，冷凝管束内的低温冷媒与真空冷凝罐内低压废蒸汽进行热交换，低温冷媒吸收低压废蒸汽释放的热量变为高温冷媒，并通过高温冷媒管道Ⅰ输送至热腔室内，热腔室内的高温冷媒通过高温冷媒管道Ⅱ输送至用热设备，高温冷媒放热为用热设备提供能量后，变为低温冷媒，低温冷媒通过低温冷媒管道Ⅱ输送至冷腔室，可继续用于吸收真空冷凝罐内低压废蒸汽的热量，从而通过冷媒介质吸收低压废蒸汽的热量并用于用热设备。

进一步的，冷媒循环箱位于真空冷凝罐的下方，真空冷凝罐的凝结水出口位于真空冷凝罐的底端，真空冷凝罐的凝结水出口通过凝结水管道连通至热腔室。低压废蒸汽放热后液化为凝结水，凝结水通过凝结水管道输送至热腔室，该凝结水可输送至用热设备为用热设备提供热量，从而实现了凝结水的回收以及凝结水热量的利用，进而实现了低压废蒸汽的零排放。

进一步的，真空冷凝罐的凝结水出口和凝结水管道之间连通有U型管。通过U型管的水封作用维持真空冷凝罐的真空度，同时不影响将产生的凝结水顺利排出。

进一步的，循环冷媒箱内设置有竖向的隔板，隔板将循环冷媒箱的内部分隔为左右排布的热腔室和冷腔室，隔板的顶端与循环冷媒箱的顶壁之间留有流通间隙，热腔室和冷腔室通过流通间隙连通。

进一步的，热腔室上连通有补水管。通过补水管可在系统启动初期，为热腔室内提供高温冷媒。

进一步的，冷腔室上连通有溢流管。当冷腔室内低温冷媒过量时，通过溢流管将低温冷媒导出。

进一步的，低温冷媒管道Ⅰ上连通有自动调节阀，真空冷凝罐体的上端部设置有压力变送器，压力变送器与自动调节阀连接；真空冷凝罐的顶端设置有排气阀，所述排气阀为自动开关阀。

进一步的，热腔室内及冷腔室内均设置有液位计。液位计选用可视化液位计，通过液位计可观测热腔室内及冷腔室内相应冷媒的液位高度，可及时补充冷媒或导出冷媒，防止因冷媒溢出或冷媒缺乏而影响生产。

进一步的，冷凝管束为盘管或U型管或列管，冷凝管束的进口位于冷凝管束的出口的下方； 高温冷媒水和低温冷媒水均为除盐水或均为软化水。低温冷媒在冷凝管束内沿着由下至上的方向输送，便于低温冷媒与低压废蒸汽充分进行热交换。

进一步的，上述真空冷凝罐、冷凝管束和蒸汽管道一一对应组成真空冷凝罐组件，上述真空冷凝罐组件共多套。

本实用新型的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统具有以下优点：

1、冷腔室内低温冷媒通过循环泵泵入冷凝管束内，真空冷凝罐内的废蒸汽与冷凝管束内低温冷媒热交换，低温冷媒吸热变为高温冷媒并循环入热腔室内，热腔室内高温冷媒通过循环泵输送至用热设备，高温冷媒放热降温后进入冷腔室，通过冷媒介质的传递实现了低压废蒸汽热能的回收利用，节约了能源，同时实现了冷媒介质的循环利用，避免了冷媒介质的浪费；

2、通过真空冷凝罐可回收压力为0.0Mpa甚至是真空状态的低参数废蒸汽，废蒸汽冷凝后产生的凝结水通过重力作用流入热腔室内，不但回收了废蒸汽的热能，也回收了高品质的凝结水，可为该系统补充水源，并回收利用了凝结水的热量，实现了低压废蒸汽的回收利用，杜绝了废蒸汽乱排乱放现象，提高了生产厂区的清洁生产化，且不会对上游中与真空冷凝罐连通的硫化设备造成憋压，保证了硫化工艺的稳定运行；

3、压力变送器可检测真空冷凝罐的正负压，并调节自动调节阀的开度，调节冷媒的流量，使得真空冷凝罐内压力稳定在设定的压力值范围内；

4、真空冷凝罐的凝结水出口与凝结水管道之间连通有U型管，在U型管的结构特征下，可通过水封作用维持真空冷凝罐的真空度，同时不影响将产生的凝结水顺利排出；

5、热腔室上连通有补水管，可在系统启动阶段为热腔室补充少量高温冷媒，便于与用热设备热交换，实现能量的传递；

6、该系统具有零排放、节能节水、结构简单、造价低、操作方便的优点，适于大范围推广应用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1为实施例1一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统的结构示意图；

附图2为实施例1中进一步改进的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统的的结构示意图；

附图3为实施例3一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统的结构示意图；

图中：1、真空冷凝罐，2、蒸汽管道，3、冷凝管束，4、低温冷媒管道Ⅰ，5、高温冷媒管道Ⅰ，6、冷媒循环箱，7、隔板，8、用热设备，9、高温冷媒管道Ⅱ，10、低温冷媒管道Ⅱ，11、热腔室液位计，12、冷腔室液位计，13、冷循环泵，14、热循环泵，15、压力变送器，16、自动调节阀，17、排气阀，18、低温冷媒，19、高温冷媒，20、流通间隙，21、溢流管，22、补水管，23、U型管，24、凝结水管道；

301、冷凝管束的出口，302、冷凝管束的进口；

601、冷腔室，602、热腔室。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本实用新型的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统作以下详细地说明。

实施例1：

如附图1所示，本实用新型的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，包括冷媒循环箱6、真空冷凝罐1、冷凝管束3、蒸汽管道2和用热设备8，冷媒循环箱6内分隔为左右排布的热腔室602和冷腔室601，热腔室602内设置有高温冷媒19，冷腔室601内设置有低温冷媒18；真空冷凝罐1的进气口位于真空冷凝罐1的顶端，蒸汽管道2连通于真空冷凝罐1的进气口上，用于将硫化设备产生的低压废蒸汽导入真空冷凝罐1内；冷凝管束3由上至下设置在真空冷凝罐1内，冷凝管束的进口302穿出真空冷凝罐1并通过低温冷媒管道Ⅰ4连通至冷腔室601，冷凝管束3的出口301穿出真空冷凝罐1并通过高温冷媒管道Ⅰ5连通至热腔室602，低温冷媒管道Ⅰ4上连通有循环泵，该循环泵为冷循环泵13，用于将位于冷腔室601内的低温冷媒18输送至冷凝管束3内，冷凝管束3内的低温冷媒18与真空冷凝罐1内的废蒸汽热交换，低温冷媒18吸收热量变为高温冷媒19并输送至热腔室602内；热腔室602通过高温冷媒管道Ⅱ9连通至用热热备，用热设备8通过低温冷媒管道Ⅱ10连通至冷腔室601，高温冷媒管道Ⅱ9上连通有循环泵，该循环泵为热循环泵14，用于将热腔室602内高温冷媒19输送至用热设备8，高温冷媒19放热为用热设备8提供能量后变为低温冷媒18，低温冷媒18输送至冷腔室601，从而通过冷媒介质在冷媒循环箱6、真空冷凝罐1以及用热设备8之间的输送实现了能量传递。

其中，真空冷凝罐的进气口位于真空冷凝罐的顶端部，冷凝管束3为盘管，冷凝管束3上位于真空冷凝罐内的端部环绕在真空冷凝罐内部，冷凝管束的进口302位于冷凝管束的出口301的下方，低温冷媒18通过冷循环泵13泵入冷凝管束3内并在冷凝管束3内由下至上流动，从而便于低温冷媒18与废蒸汽充分进行热交换。

低温冷媒管道Ⅰ4上连通有自动调节阀16，真空冷凝罐体的上端部设置有压力变送器15，压力变送器15与自动调节阀16连接，压力变送器15可以检测正负压，从而根据检测到的正负压调节自动调节阀16的开度，以调节冷媒的流量，使得真空冷凝罐内压力稳定在设定的压力值范围内；真空冷凝罐的顶端设置有排气阀17，该排气阀17为自动开关阀，可将真空冷凝罐内废蒸汽排出。

本实施例中高温冷媒19和低温冷媒18为同种冷媒介质，均为软化水。在实际应用中，也可选用除盐水。

在冷腔室601和热腔室602内均设置有液位计，为便于用户及时观察热腔室602和冷腔室601内液位高度，液位计选用可视化液位计。本实施例中液位计为主要由上横管、下横管和竖管组成的匚字形弯管，上横管和下横管上均连通有调节阀，竖管的外表面上刻有标度。其中，用于检测冷腔室601的液位的液位计为冷腔室液位计12，冷腔室液位计12的上横管连通至冷腔室601内的上部，冷腔室液位计12的下横管连通至冷腔室601内的下部；用于检测热腔室602的液位的液位计为热腔室液位计11，热腔室液位计11的上横管连通至热腔室602内的上部，热腔室液位计11的下横管连通至热腔室602内的下部。冷腔室液位计12的上横管连通至冷腔室601内的位置根据预设的冷腔室601中容纳低温冷媒18的最高液位设置，冷腔室液位计12的下横管连通至冷腔室601内的位置根据预设的冷腔室601中容纳低温冷媒18的最低液位设置；热腔室液位计11的上横管连通至热腔室602内的位置根据预设的热腔室602中容纳高温冷媒19的最高液位设置，热腔室液位计11的下横管连通至热腔室602内的位置根据预设的热腔室602中容纳高温冷媒19的最低液位设置。相比数字控制化液位计，上述结构的液位计结构简单、便于安装和更换。

冷循环泵13和热循环泵14均为电动离心泵，且均为高温泵，具有汽蚀余量较小、抗汽蚀性能优越的特点。

用热设备8为热水型溴化锂制冷机。在实际应用中也可选用换热器，换热器可为板式或管壳式或者其他形式。

本实用新型一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统的工作过程为：硫化工艺设备产生的废蒸汽通过蒸汽管道2输送至真空冷凝罐内，冷循环泵13将冷腔室601内低温冷媒18输送至冷凝管束3内，废蒸汽与低温冷媒18进行热交换，废蒸汽放热变为凝结水，低温冷媒18吸热变为高温冷媒19并输送至热腔室602，热腔室602内高温冷媒19在热循环泵14的作用下输送至用热设备8，高温冷媒19放热为用热设备8提供能量后变为低温冷媒18，低温冷媒18输送至冷腔室601，继续用于与废蒸汽进行热交换，从而通过冷媒介质在冷腔室601、真空冷凝罐和用热设备8之间的循环流动实现了热量传递，从而回收利用了废蒸汽的热量。

如附图2所示，作为本实施例的进一步改进，在循环冷媒箱内设置有竖向的隔板7，隔板7的顶端与循环冷媒箱的顶壁之间留有流通间隙20，隔板7将循环冷媒箱的内部分隔为左右排布的热腔室602和冷腔室601，且热腔室602和冷腔室601通过流通间隙20连通，从而当热腔室602内高温冷媒19过多时，可通过流动间隙流入冷腔室601内，以维持高温冷媒19和低温冷媒18的平衡；同时，热腔室602的上端部连通有补水管22，便于在该系统启动阶段为热腔室602内补充高温冷媒19；在冷腔室601上连通有溢流管21，便于冷腔室601内冷媒介质过多时可通过溢流管21流出。

实施例2：

如附图3所示，本实施例为在实施例1基础上的进一步改进，本实施例与实施例1的区别为：冷媒循环箱6位于真空冷凝罐的下方，真空冷凝罐的凝结水出口位于真空冷凝罐的底端，真空冷凝罐的凝结水出口通过凝结水管道24连通至热腔室602。从而，废蒸汽与高温冷媒19热交换后，废蒸汽液化产生的凝结水在自身重力作用下可流入热腔室602内，实现了凝结水的回收，同时凝结水可用于输送至用热设备8为用热设备8放热，避免了废蒸汽热量的浪费，从而实现了废蒸汽热量的回收利用以及凝结水的回收和利用，实现了零排放。

其中，为便于维持真空冷凝罐的真空度并保证凝结水的顺利导出，在真空冷凝罐的凝结水出口和凝结水管道24之间设置有缓冲机构，本实施例中缓冲机构为连通在真空冷凝罐的凝结水出口和凝结水管道24之间的U型管23，通过U型管23产生的水封作用，可维持真空冷凝罐的真空度，同时不影响真空冷凝罐内蒸汽液化后产生的凝结水顺利排出。

本实施例一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统的工作过程为：硫化工艺设备产生的废蒸汽通过蒸汽管道2输送至真空冷凝罐内，冷循环泵13将冷腔室601内低温冷媒18输送至冷凝管束3内，废蒸汽与低温冷媒18进行热交换，废蒸汽放热变为凝结水，凝结水在自身重力作用下流入热腔室602内，低温冷媒18吸热变为高温冷媒19并输送至热腔室602，热腔室602内高温冷媒19以及凝结水在热循环泵14的作用下输送至用热设备8，高温冷媒19放热为用热设备8提供能量后变为低温冷媒18，低温冷媒18输送至冷腔室601，继续用于与废蒸汽进行热交换，从而通过冷媒介质在冷腔室601、真空冷凝罐和用热设备8之间的循环流动实现了热量传递，从而回收利用了废蒸汽的热量。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。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 (10)

1.一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，包括冷媒循环箱、真空冷凝罐、连通于真空冷凝罐的进气口上的蒸汽管道以及设置在真空冷凝罐内的冷凝管束，其特征在于还包括用热设备，冷媒循环箱的内部分隔为热腔室和冷腔室，热腔室内设置有高温冷媒，冷腔室内设置有低温冷媒；

冷凝管束的进口通过低温冷媒管道Ⅰ连通至冷腔室，冷凝管束的出口通过高温冷媒管道Ⅰ连通至热腔室；

热腔室通过高温冷媒管道Ⅱ连通至用热热备，用热设备通过低温冷媒管道Ⅱ连通至冷腔室；

低温冷媒管道Ⅰ和高温冷媒管道Ⅱ上均连通冷媒循环泵。

2.根据权利要求1所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于冷媒循环箱位于真空冷凝罐的下方，真空冷凝罐的凝结水出口位于真空冷凝罐的底端，真空冷凝罐的凝结水出口通过凝结水管道连通至热腔室。

3.根据权利要求2所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于真空冷凝罐的凝结水出口和凝结水管道之间连通有U型管。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于循环冷媒箱内设置有竖向的隔板，隔板将循环冷媒箱的内部分隔为左右排布的热腔室和冷腔室，隔板的顶端与循环冷媒箱的顶壁之间留有流通间隙，热腔室和冷腔室通过流通间隙连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于热腔室上连通有补水管。

6.根据权利要求4所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于冷腔室上连通有溢流管。

7.根据权利要求根据权利要求1、2或3所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于低温冷媒管道Ⅰ上连通有自动调节阀，真空冷凝罐体的上端部设置有压力变送器，压力变送器与自动调节阀连接；真空冷凝罐的顶端设置有排气阀，所述排气阀为自动开关阀。

8.根据权利要求根据权利要求1、2或3所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于热腔室内及冷腔室内均设置有液位计。

9.根据权利要求1、2或3所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于冷凝管束为盘管或U型管或列管，冷凝管束的进口位于冷凝管束的出口的下方； 高温冷媒水和低温冷媒水均为除盐水或均为软化水。

10.根据权利要求1、2或3所述的一种用于硫化工艺的低压废蒸汽回收利用系统，其特征在于上述真空冷凝罐、冷凝管束和蒸汽管道一一对应组成真空冷凝罐组件，上述真空冷凝罐组件共多套。