CN212563345U - 一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，包括酯化蒸汽分离塔、冷却回路、有机朗肯循环发电系统以及凝结水处理系统；冷却回路的输入端与有机朗肯循环发电系统的输入端均与酯化蒸汽分离塔的气相出口管道相连；有机朗肯循环发电系统的热源输出口与冷却回路的输出口均与凝结水处理系统的入口管道相连；凝结水处理系统的输出口管道连接至酯化蒸汽分离塔的回流口。本发明的有益效果：能够实现全年运行，提高酯化蒸汽余热的综合利用效率，经济效益高。
Description
技术领域
本发明涉及聚酯酯化蒸汽余热利用技术领域领域，具体涉及一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统。
背景技术
聚酯合成工艺中，在酯化阶段会产生103℃左右的酯化蒸汽，这部分蒸汽携带着大量的低品位热量。以600t/d的聚酯生产装置为例，理论上，该装置每天会产生约220t的蒸汽，在液化过程中会释放约5.4*108 kJ的潜热（相当于18.4 t标准煤）。传统的工艺中，酯化蒸汽一般通过空气冷却器冷却，空气冷却器风扇消耗大量的电能，能源浪费巨大。为了提高酯化蒸汽余热的利用效率，部分聚酯生产企业采用溴化锂制冷机组对酯化蒸汽的余热回收利用，但是溴化锂制冷机组仅供夏季使用，冬季和春秋季时，酯化蒸汽仍采用空气冷却器冷却，因此采用溴化锂制冷机组的综合热能利用效率低。
有机朗肯循环发电装置利用有机工质（如R134a、R245fa等）低沸点特性，在低温条件（80-300℃）下可以获得较高的蒸汽压力，推动膨胀机做功，驱动发电机发电，从而实现低品位热能到高品位电能的转换。
现有技术专利申请号为：CN201510655482.9发明名称为：一种煤制油工艺凝液余热高效利用系统公开了提出的煤制油工艺凝液余热高效利用系统，实现了凝液冷却方式由耗能型到产能型的转变，凝液能源综合利用效率大大提高，节能减排效果明显。但是并不适用于聚酯酯化过程的余热收取。因此需要一种方法能够高效对聚酯酯化蒸汽的余热进行综合利用。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提供一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，分离塔出来的酯化蒸汽可根据实际情况选择性地进入空气冷却器、溴化锂制冷机组和有机朗肯循环发电装置，不仅能实现低品位热能的有效回收利用，还保证了聚酯生产线的稳定。
2.技术方案：
一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：包括酯化蒸汽分离塔、冷却回路、有机朗肯循环发电系统以及凝结水处理系统；所述冷却回路的入口与有机朗肯循环发电系统的热源入口均与酯化蒸汽分离塔的气相出口管道相连；所述有机朗肯循环发电系统的热源出口与冷却回路的出口均与凝结水处理系统的入口管道相连；所述凝结水处理系统的出口管道连接至酯化蒸汽分离塔的回流口。
所述冷却回路为空气冷却器冷却回路、溴化锂制冷机组冷却回路与有机朗肯循环发电冷却回路中的一路或者多路；每路冷却回路均包括蒸汽调节阀以及与之管道相连的冷却装置。
所述有机朗肯循环发电系统包括第三蒸汽调节阀、带预热段蒸发器、有机朗肯循环发电装置，其中蒸汽阀与预热段蒸发器的蒸汽入口管道相连；所述预热段蒸发器的工质出入口并联有机朗肯循环发电装置。
所述凝结水处理系统包括依次管道相连的凝结水冷却器、凝结水储罐、回流泵。
进一步地，所述有机朗肯循环发电装置包括透平发电连接回路与透平旁通发电连接回路；具体连接为：预热段蒸发器的工质出口依次管道连接透平阀门、透平发电机、冷凝器、工质泵、蒸发器的工质入口；所述透平阀门与透平发电机所在的管路两端并联透平旁通阀门。
进一步地，所述空气冷却器冷却回路包括第一蒸汽调节阀与空气冷却器；酯化蒸汽分离塔的气相出口的蒸汽通过第一蒸汽调节阀进入空气冷却器；空气冷却器输出管道与凝结水处理系统入口管道相连。
进一步地，所述溴化锂制冷机组冷却回路包括第二蒸汽调节阀与溴化锂制冷机组；酯化蒸汽分离塔的气相出口的蒸汽通过第二蒸汽调节阀进入溴化锂制冷机组；溴化锂制冷机组热源出口与凝结水处理系统入口管道相连。
进一步地，所述有机朗肯循环发电冷却回路包括第四蒸汽调节阀与至少一组的有机朗肯循环发电装置；酯化蒸汽分离塔的气相出口的蒸汽通过第三蒸汽调节阀进入有机朗肯循环发电装置；有机朗肯循环发电装置的热源输出管道与凝结水处理系统入口管道相连。
3.有益效果：
（1）本发明提供的聚酯酯化蒸汽余热综合发电系统能够实现全年运行，提高酯化蒸汽余热的综合利用效率，经济效益高。
（2）本发明中能够将从分离塔内的酯化蒸汽分为三路，每一路都可以由处于动态调节的蒸汽调节阀控制蒸汽流量，实现调节流量波动下，聚酯生产线稳定运行。
（3）本发明中的有机朗肯循环发电装置内预热器能够提高发电机组的热电转换效率，还能够进一步降低凝结水的温度，可以有效降低凝结水冷却器的热负荷。
（4）本发明中的透平旁通模式使有机朗肯循环发电装置在不输出电力的情况下，也能保持有机朗肯循环的运行，持续冷却酯化蒸汽，进一步保证了聚酯生产线的稳定运行。
附图说明
图1为本发明的具体实施例1的连接图；
图2为本发明的具体实施例2的连接图；
图3为本发明的具体实施例3的连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：包括酯化蒸汽分离塔1、冷却回路、有机朗肯循环发电系统以及凝结水处理系统；所述冷却回路的入口与有机朗肯循环发电系统的热源入口均与酯化蒸汽分离塔的气相出口管道相连；所述有机朗肯循环发电系统的热源出口与冷却回路的出口均与凝结水处理系统的入口管道相连；所述凝结水处理系统的出口管道连接至酯化蒸汽分离塔的回流口。
所述冷却回路为空气冷却器冷却回路、溴化锂制冷机组冷却回路与有机朗肯循环发电冷却回路中的一路或者多路；每路冷却回路均包括蒸汽调节阀以及与之管道相连的冷却装置。
所述有机朗肯循环发电系统包括第三蒸汽调节阀2-3、带预热段蒸发器3、有机朗肯循环发电装置，其中蒸汽阀与预热段蒸发器的蒸汽入口管道相连；所述预热段蒸发器的工质出入口并联有机朗肯循环发电装置。
所述凝结水处理系统包括依次管道相连的凝结水冷却器10、凝结水储11、回流泵12。
进一步地，所述有机朗肯循环发电装置包括透平发电连接回路与透平旁通发电连接回路；具体连接为：预热段蒸发器的工质出口依次管道连接透平阀门5、透平发电机6、冷凝器7、工质泵8、蒸发器的工质入口；所述透平阀门5与透平发电6机所在的管路两端并联透平旁通阀门4。
进一步地，所述空气冷却器冷却回路包括第一蒸汽调节阀与空气冷却器；酯化蒸汽分离塔的气相出口的蒸汽通过第一蒸汽调节阀2-1进入空气冷却器13；空气冷却器输出管道与凝结水处理系统入口管道相连。
进一步地，所述溴化锂制冷机组冷却回路包括第二蒸汽调节阀2-2与溴化锂制冷机组9-1；酯化蒸汽分离塔的气相出口的蒸汽通过第二蒸汽调节阀进入溴化锂制冷机组；溴化锂制冷机组热源出口与凝结水处理系统入口管道相连。
进一步地，所述有机朗肯循环发电冷却回路包括第四蒸汽调节阀2-4与至少一组的有机朗肯循环发电装置9-2；酯化蒸汽分离塔1的气相出口的蒸汽通过第三蒸汽调节阀2-3进入有机朗肯循环发电装置；有机朗肯循环发电装置的热源输出管道与凝结水处理系统入口管道相连。
具体实施例1:
如附图1所示，本实施例中的冷却回路为空气冷却器冷却回路与溴化锂制冷机组冷却回路并联。具体工作过程为：
分离塔出来的的酯化蒸汽可以通过三个不同的蒸汽调节阀来分配进入有机朗肯循环发电装置、溴化锂制冷机组和空气冷却器的蒸汽量。其中空冷器是利用空气与酯化蒸汽换热冷却，导致大量热能浪费，溴化锂机组能够利用酯化蒸汽的热量进行制冷。但是仅限于夏季，其他季节不适合使用。有机朗肯循环发电装置是可以全年将蒸汽热量转化为电能。在具体工作时，三个蒸汽调节阀启闭的优先级如下：夏季时，优先开启第二蒸汽调节2-2阀，溴化锂制冷机组开始工作，为厂区办公区域制冷；其次开启调节阀2-3，多余的蒸汽量进入有机朗肯循环装置将热能转化为电能；最后开启第一蒸汽调节阀2-1，溴化锂制冷机组和有机朗肯循环装置达到满负荷运行时，多余的蒸汽进入空气冷却器进行冷凝。春秋冬季时，优先开启第三蒸汽调节阀2-3，酯化蒸汽进入有机朗肯循环发电装置，低品位热能转化为电能，并冷凝蒸汽；其次开启第一蒸汽调节阀2-1，多余的蒸汽量进入空气冷却器进行冷凝；第二蒸汽调节阀始2-2终处于关闭状态。
从上述可以看出，本实施例中的三路的蒸汽调节阀门布置不仅能变换酯化蒸汽热量的利用方式，还能够满足多种工况运行，保证聚酯生产线的稳定运行和聚酯酯化蒸汽余热的充分利用。
如附图1所示，有机朗肯循环发电装置中的透平阀门和透平旁通阀门的启闭能够实现有机朗肯循环发电装置的旁通/透平发电模式的转换。当透平旁通阀门4关闭，透平阀门5开启时，有机朗肯循环发电装置进入透平发电模式，透平-发电机开始工作，输出电力。当透平旁通阀门4开启，透平阀门5关闭时，有机朗肯循环发电装置进入旁通模式，有机工质经过透平-发电机，不再输出电力，但可以冷凝聚酯蒸汽，保证系统冷却能力。即当有机朗肯循环发电装置处于旁通模式即无电力输出，也能够持续吸收酯化蒸汽的热量，完成酯化蒸汽的冷凝。
酯化蒸汽进入带预热段蒸发器3加热有机工质，有机工质被加热为高压蒸汽。有机朗肯循环发电装置可以根据实际情况开启或者关闭透平旁通阀门4和透平阀门5，进入透平旁通模式或者透平发电模式。
透平发电模式：打开透平阀门5，关闭透平旁通阀门4；高压工质蒸汽进入透平膨胀做功，进而带动发电机产生电能；膨胀后的低压蒸汽进入冷凝器7，被冷却为低温低压的工质液体；工质液体通过工质泵8升压后再次进入带预热段蒸发器3维持循环。
透平旁通模式：关闭透平阀门5，打开透平旁通阀门4；高压工质蒸汽通过旁通管路，此时有机朗肯循环发电装置无电能输出，但可以冷凝聚酯蒸汽，保证系统冷却能力。通过旁通模式降温降压的工质液体通过工质泵8升压后再次进入带预热段蒸发器3维持循环。
具体实施例2：
如附图2所示，本实施例中的冷却回路为溴化锂制冷机组冷却回路。具体工作过程为：分离塔出来的的酯化蒸汽可以通过两个不同的蒸汽调节阀来分配进入有机朗肯循环发电装置和溴化锂制冷机组的蒸汽量。蒸汽调节阀启闭的优先级如下：夏季时，优先开启第二蒸汽调节阀2-2，溴化锂制冷机组开始工作，为厂区办公区域制冷；其次开启第三蒸汽调节阀2-3，多余的蒸汽量进入有机朗肯循环装置将热能转化为电能。春秋冬季时，优先开启第三蒸汽调节阀2-3，酯化蒸汽进入有机朗肯循环发电装置，低品位热能转化为电能，并冷凝蒸汽；第二蒸汽调节阀始2-2终处于关闭状态。
由于空气冷却器价格高，且占地面积大，在具体实施例1 的基础上，将空气冷却器去掉，以有机朗肯循环发电装置为主，溴化锂制冷机组为辅的布置方式对分离塔出来的酯化蒸汽进行冷凝。该布置不仅节省了整个系统的占地面积，还大大降低了系统的成本。
具体实施例3：
如附图3所示，本实施例是在具体实施例2的基础上，将溴化锂制冷机组替换为有机朗肯循环发电装置（可根据实际情况布置单台或者多台），具有以下优势：布置多台有机朗肯循环发电装置，可以实现某机组检修，其他机组照常工作，可以全年实现低品位热能转化为电能，有效提高经济效益；2、够适应聚酯生产线蒸汽量波动的情况，维持聚酯生产线稳定。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (5)
1.一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：包括酯化蒸汽分离塔（1）、冷却回路、有机朗肯循环发电系统以及凝结水处理系统；所述冷却回路的入口与有机朗肯循环发电系统的热源入口均与酯化蒸汽分离塔（1）的气相出口管道相连；所述有机朗肯循环发电系统的热源出口与冷却回路的出口均与凝结水处理系统的入口管道相连；所述凝结水处理系统的出口管道连接至酯化蒸汽分离塔（1）的回流口；
所述冷却回路为空气冷却器冷却回路、溴化锂制冷机组冷却回路与有机朗肯循环发电冷却回路中的一路或者多路；每路冷却回路均包括蒸汽调节阀以及与之管道相连的冷却装置；
所述有机朗肯循环发电系统包括第三蒸汽调节阀（2-3）、带预热段蒸发器（3）、有机朗肯循环发电装置，其中蒸汽阀与预热段蒸发器的蒸汽入口管道相连；所述预热段蒸发器的工质出入口并联有机朗肯循环发电装置；
所述凝结水处理系统包括依次管道相连的凝结水冷却器（10）、凝结水储罐（11）、回流泵（12）。
2.根据权利要求1所述的一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：所述有机朗肯循环发电装置包括透平发电连接回路与透平旁通发电连接回路；具体连接为：预热段蒸发器的工质出口依次管道连接透平阀门（5）、透平发电机（6）、冷凝器（7）、工质泵（8）、蒸发器的工质入口；所述透平阀门（5）与透平发电机（6）所在的管路两端并联透平旁通阀门（4）。
3.根据权利要求1所述的一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：所述空气冷却器冷却回路包括第一蒸汽调节阀（2-1）与空气冷却器（13）；酯化蒸汽分离塔（1）的气相出口的蒸汽通过第一蒸汽调节阀（2-1）进入空气冷却器（13）；空气冷却器（13）输出管道与凝结水处理系统入口管道相连。
4.根据权利要求1所述的一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：所述溴化锂制冷机组冷却回路包括第二蒸汽调节阀（2-2）与溴化锂制冷机组（9-1）；酯化蒸汽分离塔（1）的气相出口的蒸汽通过第二蒸汽调节阀（2-2）进入溴化锂制冷机组（9-1）；溴化锂制冷机组（9-1）热源出口与凝结水处理系统入口管道相连。
5.根据权利要求1所述的一种聚酯酯化蒸汽余热综合利用系统，其特征在于：所述有机朗肯循环发电冷却回路包括第四蒸汽调节阀（2-4）与至少一组的有机朗肯循环发电装置（9-2）；酯化蒸汽分离塔（1）的气相出口的蒸汽通过第三蒸汽调节阀（2-3）进入有机朗肯循环发电装置；有机朗肯循环发电装置的热源输出管道与凝结水处理系统入口管道相连。
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