CN210346440U - 一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型给出了一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，该装置包括第一取换热器、第二取换热器、第三取换热器、循环氨水泵、软化水泵、集污罐、排污泵和中央控制器。与现有技术相比，本实用新型采用双取换热器并联方式进行取换热，从而取换热效率高，同时，设置备用取换热器，可提高本装置换热运行稳定性，在焦化循环氨水取热环节中，可实现取换热器的堵塞情况的智能检测判断，并在堵塞确认后，可实现取换热器的高效清洗，继而实现本装置的长时间自动运行。

Description

一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置

技术领域

本实用新型涉及一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置。

背景技术

炼焦过程中产生的80~85℃循环氨水蕴藏着巨大的能量，以120万吨的焦化厂为例，循环氨水一般在100~1200m³/h，利用10℃温差，可获得1100万kcal/h的热量。同时，焦化生产过程中，各个介质需要频繁升降温，需要中温水和低温冷冻水为换热介质。现有炼焦过程中，一方面大量余热未被利用，另一方面又需要消耗大量的能源介质，不符合焦化行业节能减排、低碳绿色的发展方向。

公布号为CN104034090A的中国专利，公开了一种循环氨水余热利用系统。设置循环氨水换热器、热泵，通过循环氨水换热器将循环氨水废热传递至软化水中，通过吸收式热泵制取冷水或热水，满足夏季制取冷冻水，冬季制取中温水的目的。但此类专利侧重点在于循环氨水热量回收之后的利用方式上，即如何将循环氨水余热通过吸收式热泵转化为冷冻水或中温水。而对如何从循环氨水取热、换热器的结构形式、清洗方式及控制方法并无描述。

循环氨水中含有焦油等化合物，高温循环氨水在降温过程中，析出的焦油会积存在换热器及循环氨水管路上，进而导致换热效果降低、换热器氨水侧阻力增加，进一步导致焦化厂循环氨水系统水力失衡，严重影响生产系统安全稳定运行。

公布号为CN109253558A的中国专利，公开了一种循环氨水余热利用制冷机组自动反冲洗装置及方法，当换热器脏堵时，压差传感器通过控制系统给电动阀信号，使氨水主管路关闭，旁通管路开启，利用循环氨水反向重新换热器。此专利采用常规反冲洗技术，忽略了焦油析出物的粘稠特性，采用相同温度的循环氨水反向冲洗无法达到效果。同时，多台换热器并联时，其中一台脏堵会造成水利失衡，使其他换热器氨水流量增加，同样造成前后压差增大。因此采用压差判断是否脏堵、采用循环氨水反冲洗技术，不适合焦化厂循环氨水余热回收装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，与现有技术相比，本实用新型采用双取换热器并联方式进行取换热，从而取换热效率高，同时，设置备用取换热器，可提高本装置换热运行稳定性，在焦化循环氨水取热环节中，可实现取换热器的堵塞情况的智能检测判断，并在堵塞确认后，可实现取换热器的高效清洗，继而实现本装置的长时间自动运行。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，包括第一取换热器、第二取换热器、第三取换热器、循环氨水泵、软化水泵、集污罐、排污泵和中央控制器，其特征是，一高温氨水输送管道通过并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体入口相连接，所述循环氨水泵串接在所述高温氨水输送管道上，一低温氨水输送管道通过并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体出口相连接，一低温软化水输送管道以并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的的冷流体入口相连接，所述软化水泵串接在所述低温软化水输送管道上，一高温软化水输送管道以并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体出口相连接，在第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体入口与高温氨水输送管道相连接的各管道上均串接一第一三通调节阀，在第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体出口与低温氨水输送管道相连接的各管道上均串接一第二三通调节阀，一高温蒸汽输送管道以并联方式与三个所述第一三通调节阀相连接，在高温蒸汽输送管道的入口端设置一用于控制三个第一三通调节阀断通的第一电动调节阀，高温蒸汽输送管道通过一高温蒸汽第二管道与所述集污罐的蒸汽入口相连接，且在高温蒸汽第二管道上串接一第二电动调节阀，且第一电动调节阀和第二电动调节阀相对于高温蒸汽输送管道以并联方式相连接，三个所述第一三通调节阀以并联方式与集污罐的氨水入口相贯通，在集污罐的排污口设置一排污管道，在所述排污管道上串接一排污泵，所述中央控制器与所述循环氨水泵、软化水泵、第一三通调节阀、第二三通调节阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀和排污泵电连接。

优选地，在所述高温氨水输送管道上串接一第一主流量变送器，在所述高温氨水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体入口并联的各管道上均依次设置有第三电动调节阀和第一温度传感器，且第三电动调节阀和第一温度传感器均位于相应的管道上的第一三通调节阀下游，在所述低温氨水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体出口并联的管道上均依次设置有第四电动调节阀、第二温度传感器和第二次流量变送器，且第四电动调节阀、第二温度传感器和第二次流量变送器均位于相应的管道上的第二三通调节阀的下游，所述第三电动调节阀、第四电动调节阀、第一温度传感器和第二温度传感器均与所述中央控制器相连接。

进一步地，在所述低温软化水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体入口并联的各管道上均串接一第三次流量变送器，所述第三次流量变送器与所述中央控制器相连接。

进一步地，所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器均为螺旋板式换热器，且螺旋板式换热器的热流体通道的宽度为B，32mm≤B≤50mm。

进一步地，所述集污罐包括外收集腔和内收集腔，所述外收集腔包裹在内收集腔外侧，且外收集腔与内收集腔相互隔离，所述外收集腔与集污罐的蒸汽入口相贯通，所述内收集腔与集污罐的氨水入口相贯通，集污罐的排污口与所述外收集腔和内收集腔相贯通。

进一步地，在所述高温软化水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体出口各并联管道上均串接一第五电动调节阀，且第五电动调节阀与中央控制器电连接。

本实用新型的有益效果是：1、取换热器在运行过程中，采用实际换热量与设计换热量对比方式进行取换热器堵塞情况的判断，其判断方法准确可靠，利于及时发现取换热器堵塞情况，且在发现堵塞情况后，可自动进行清洗，继而利于维持氨水循环压力稳定，提高系统运行可靠性，减少对原有生产系统的影响。

2、取换热器发生堵塞时，采用高温蒸汽冲洗方式进行清洗，高温蒸汽可快速将附着在取换热器内的块状焦油进行融化并排出，从而利于长时间保持取换热器的换热效果。

3、取换热器为螺旋板式换热器，其氨水通道采用32-50mm的超宽通道，可有效避免循环氨水中颗粒物及少量析出焦油混合物对换热器换热效率的影响，大大降低了堵塞现象发生的概率，继而利于提高系统运行效率。

4、本装置采用中央控制器，对运行过程采用全自动、智能运行，可提高运行可靠性，减少人工强度；软化水被加热后，为后续采用吸收式热泵等技术实现能源综合利用提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的部分优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的正常运行工况示意图；

图3为本实用新型进行清洗工况示意图；

图4为第一取换热器内部部分结构示意图；

图5为集污罐剖视图；

图6为本实用新型运行流程图；

图中：1第一取换热器、11热流通道、12冷流通道、2第二取换热器、3第三取换热器、4循环氨水泵、5软化水泵、6集污罐、61蒸汽入口、62内收集腔、63外收集腔、64氨水入口、65排污口、7排污泵、8中央控制器、101高温氨水输送管道、102低温氨水输送管道、103低温软化水输送管道、104高温软化水输送管道、105高温蒸汽输送管道、106高温蒸汽第二管道、107排污管道、201第一三通调节阀、202第二三通调节阀、301第一电动调节阀、302第二电动调节阀、303第二电动调节阀、304第二电动调节阀、305第二电动调节阀、401第一主流量变送器、402第二次流量变送器、403第三次流量变送器、501第一温度传感器、502第二温度传感器。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图1-6，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似变形，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型提供了一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置（如图1所示），包括第一取换热器1、第二取换热器2、第三取换热器3、循环氨水泵4、软化水泵5、集污罐6、排污泵7和中央控制器8，一高温氨水输送管道101通过并联方式与所述第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的热流体入口相连接，所述循环氨水泵4串接在所述高温氨水输送管道101上，循环氨水水泵4用于向各取换热器内供应高温氨水，一低温氨水输送管道通102过并联方式与所述第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的热流体出口相连接，通过第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3流出后的氨水通过低温氨水输送管道102流出，一低温软化水输送管道103以并联方式与所述第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的的冷流体入口相连接，所述软化水泵4串接在所述低温软化水输送管道103上，通过软化水泵5向各取换热器内供应软化水，一高温软化水输送管道104以并联方式与所述第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的冷流体出口相连接，在第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的热流体入口与高温氨水输送管道101相连接的各管道上均串接一第一三通调节阀201，在第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的热流体出口与低温氨水输送管道103相连接的各管道上均串接一第二三通调节阀202，一高温蒸汽输送管道105以并联方式与三个所述第一三通调节阀201相连接，在高温蒸汽输送管道105的入口端设置一用于控制三个第一三通调节阀201断通的第一电动调节阀301。

为便于实现氨水和软化水循环过程中的流量和温度实时监测，在此，在所述高温氨水输送管道101上串接一第一主流量变送器401，在所述高温氨水输送管道101与第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的热流体入口并联的各管道上均依次设置有第三电动调节阀303和第一温度传感器501，且第三电动调节阀303和第一温度传感器501均位于相应的管道上的第一三通调节阀201下游，在所述低温氨水输送管道103与第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的热流体出口并联的管道上均依次设置有第四电动调节阀304、第二温度传感器502和第二次流量变送器402，且第四电动调节阀304、第二温度传感器502和第二次流量变送器402均位于相应的管道上的第二三通调节阀202的下游，所述第三电动调节阀303、第四电动调节阀304、第一温度传感器501和第二温度传感器502均与所述中央控制器8相连接，在所述高温软化水输送管道104与第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的冷流体出口各并联管道上均串接一第五电动调节阀305，且第五电动调节阀305与中央控制器8电连接，在所述低温软化水输送管道103与第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的冷流体入口并联的各管道上均串接一第三次流量变送器403，所述第三次流量变送器403与所述中央控制器8相连接。

高温蒸汽输送管道105通过一高温蒸汽第二管道106与所述集污罐6的蒸汽入口61相连接，且在高温蒸汽第二管道106上串接一第二电动调节阀302，且第一电动调节阀301和第二电动调节阀302相对于高温蒸汽输送管道105以并联方式相连接，三个所述第一三通调节阀201以并联方式与集污罐6的氨水入口64相贯通，在集污罐6的排污口65设置一排污管道107，在所述排污管道107上串接一排污泵7，所述中央控制器8与所述循环氨水泵4、软化水泵5、第一三通调节阀201、第二三通调节阀202、第一电动调节阀301、第二电动调节阀302和排污泵7电连接。

在各相应的取换热器在正常工作时，循环氨水泵4和软化水泵5处于运行状态，与各取换热器相对应的第三电动调节阀303、第四电动调节阀304、第五电动调节阀305及第一三通调节阀201和第二三通调节阀202的氨水通道处于开放状态，第一电动调节阀301和第二电动调节阀302处于关闭状态；当一取换热器发生堵塞时，与之相关的第三电动调节阀303和第四电动调节阀304关闭，与之相关的第一三通调节阀201和第二三通调节阀202的蒸汽通道打开，第一电动调节阀301打开，继而进入清洗状态，在清洗状态中，第五电动调节阀305可处于关闭转态或贯通状态；在集污罐6进行排污时，第二电动调节阀302、排污泵7打开，第一电动调节阀301、第一三通调节阀201和第二三通调节阀202的蒸汽通道处于关闭状态。

为提高第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3的换热能力，在此，将第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3选用螺旋板式换热器，且螺旋板式换热器的热流体通道的宽度为B，32mm≤B≤50mm，在此，优选地，将B的值设置为40mm，进一步地，为提高集污罐6的排污能力，在此，将集污罐6设计成夹套结构，即所述集污罐6包括外收集腔63和内收集腔62，所述外收集腔63包裹在内收集腔62外侧，且外收集腔63与内收集腔62相互隔离，所述外收集腔63与集污罐6的蒸汽入口61相贯通，所述内收集腔62与集污罐6的氨水入口64相贯通，集污罐6的排污口65与所述外收集腔63和内收集腔62相贯通，在排污过程中，通过高温蒸汽将集污罐6内焦油融化，继而利于焦油的排出。

本实用新型的运行流程为：S1、启动中央控制器8，中央控制器8对取热装置内各电控运行元件进行通电故障检测，如发现有故障，则中央控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；

S2、当各电控运行元件没有故障或者故障排除后，则中央控制器8相应的启动各相关元件，以便使得第一取换热器1、第二取换热器2和第三取换热器3中的任意两个处于正常工作状态，剩余一个处于备用状态；

S2.1在正常运行过程中，位于高温循环氨水输送管道101上的第一主流量变送器401实时将总流量监测信号传递给中央控制器8，中央控制器8依据总流量监测信号，控制与运行中的取换热器相关的两个第三电动调节阀303，以便实现两个取换热器进入氨水流量相等，与运行中的取换热器相关的两个第二次流量变送器402将次流量监测信号实时传递给中央控制器8，中央控制器8依据次流量监测信号，计算出各取换热器相应的实际流量分布比例，并计算出两个实际流量分布比例之间的流量分布比例差∆q，当∆q＜5%时，则中央控制器8不改变与运行中的取换热器相关的两个第三电动调节阀303的开口度，以便保持现有工作状态；当∆q≥5%时，则中央控制器8改变与运行中的取换热器相关的两个第三电动调节阀303的开口度，使得运行中的取换热器的流量分布比例差∆q＜5%，当流量分布比例差∆q＜5%后，则中央控制器8停止对相关第三电动调节阀303的调控作用，使得两个取换热器的流量处于合理分配范围内；

S2.2在正常运行过程中，中央控制器8通过与运行中的取换热器相关的第二次流量送变器402、第一温度传感器501和第二温度传感器502的监测信号，可计算出相应的取换热器的实际放热量，中央控制器8将设计放热量与实际放热量进行比较，并得到热量偏差比∆Q（∆Q等于设计放热量减去实测放热量后的差值除以设计放热量），当∆Q＞10%时，则中央控制器8认为相应的取换热器发生堵塞现象，发生堵塞现象后，中央控制器8停止发生堵塞的取换热器的运行，同时，将备用的取换热器启动，发生堵塞的取换热器停止运行后，中央控制器8启动与堵塞的取换热器相关的蒸汽清洗管道，实现发生堵塞的取换热器的高温蒸汽清洗过程，清洗过程中的污物排入到集污罐6内，达到设定清洗时间后，中央控制器8停止相应的清洗过程，并使得相应的取换热器处于备用状态，当集污罐6内污物达到排放设定限位时，集污罐6进行自动排污。

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。

以上所述结合附图对本实用新型的优选实施方式和实施例作了详述，但是本实用新型并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，包括第一取换热器、第二取换热器、第三取换热器、循环氨水泵、软化水泵、集污罐、排污泵和中央控制器，其特征是，一高温氨水输送管道通过并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体入口相连接，所述循环氨水泵串接在所述高温氨水输送管道上，一低温氨水输送管道通过并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体出口相连接，一低温软化水输送管道以并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体入口相连接，所述软化水泵串接在所述低温软化水输送管道上，一高温软化水输送管道以并联方式与所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体出口相连接，在第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体入口与高温氨水输送管道相连接的各管道上均串接一第一三通调节阀，在第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体出口与低温氨水输送管道相连接的各管道上均串接一第二三通调节阀，一高温蒸汽输送管道以并联方式与三个所述第一三通调节阀相连接，在高温蒸汽输送管道的入口端设置一用于控制三个第一三通调节阀断通的第一电动调节阀，高温蒸汽输送管道通过一高温蒸汽第二管道与所述集污罐的蒸汽入口相连接，且在高温蒸汽第二管道上串接一第二电动调节阀，且第一电动调节阀和第二电动调节阀相对于高温蒸汽输送管道以并联方式相连接，三个所述第一三通调节阀以并联方式与集污罐的氨水入口相贯通，在集污罐的排污口设置一排污管道，在所述排污管道上串接一排污泵，所述中央控制器与所述循环氨水泵、软化水泵、第一三通调节阀、第二三通调节阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀和排污泵电连接。

2.根据权利要求1所述的一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，其特征是，在所述高温氨水输送管道上串接一第一主流量变送器，在所述高温氨水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体入口并联的各管道上均依次设置有第三电动调节阀和第一温度传感器，且第三电动调节阀和第一温度传感器均位于相应的管道上的第一三通调节阀下游，在所述低温氨水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的热流体出口并联的管道上均依次设置有第四电动调节阀、第二温度传感器和第二次流量变送器，且第四电动调节阀、第二温度传感器和第二次流量变送器均位于相应的管道上的第二三通调节阀的下游，所述第三电动调节阀、第四电动调节阀、第一温度传感器和第二温度传感器均与所述中央控制器相连接。

3.根据权利要求2所述的一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，其特征是，在所述低温软化水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体入口并联的各管道上均串接一第三次流量变送器，所述第三次流量变送器与所述中央控制器相连接。

4.根据权利要求3所述的一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，其特征是，所述第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器均为螺旋板式换热器，且螺旋板式换热器的热流体通道的宽度为B，32mm≤B≤50mm。

5.根据权利要求4所述的一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，其特征是，所述集污罐包括外收集腔和内收集腔，所述外收集腔包裹在内收集腔外侧，且外收集腔与内收集腔相互隔离，所述外收集腔与集污罐的蒸汽入口相贯通，所述内收集腔与集污罐的氨水入口相贯通，集污罐的排污口与所述外收集腔和内收集腔相贯通。

6.根据权利要求5所述的一种焦化循环氨水自清洗并联取热装置，其特征是，在所述高温软化水输送管道与第一取换热器、第二取换热器和第三取换热器的冷流体出口各并联管道上均串接一第五电动调节阀，且第五电动调节阀与中央控制器电连接。

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