CN216238753U - 制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，包括分子筛再生蒸汽加热器、降温池、消防水池和循环水池，分子筛再生蒸汽加热器通过冷凝水管与降温池能通断地连接，降温池上设有加压泵，加压泵的第一端与降温池连通，其第二端通过回收管与消防水池能通断地连接，消防水池通过连接管与循环水池能通断地连接。本实用新型的系统能有效实现对蒸汽冷凝水的回收再利用，避免了浪费，且回收投资和运行成本低。

Description

制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统

技术领域

本实用新型是关于深度冷冻法生产氧气的空气分离技术领域，尤其涉及一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统。

背景技术

氧气站是采用深度冷冻法生产氧、氮、氩等气体产品的空气分离站。制氧站内，为分子筛再生提供热源有两种方式，电加热或蒸汽加热。再生蒸汽加热器一般采用0.5～0.8MPa的低压饱和蒸汽，过冷工况下，产生约80℃的冷凝水，压力不高于饱和状态下压力。在蒸汽加热器连续运行时，冷凝水间歇排放，流量为2～4t/h。目前蒸汽冷凝水的回收再利用用户很少，主要是通过管道回收至锅炉房。大部分企业因无回收再利用用户，这部分冷凝水采用直接排放，造成了水资源的浪费；也有部分企业回收至锅炉再利用，但由于输送距离长，对输送压力有一定的要求，需要增加水泵及管道等额外的投资和运行成本，经济性较差。

蒸汽加热器冷凝水的回收问题一直备受关注，回收用户少，回收成本高等问题凸显；甚至部分企业将冷凝水直接外排，造成能源浪费。针对分子筛再生蒸汽加热器冷凝水回收，目前公布号为CN107859657A、公布日为2018年3月30日的中国发明专利中公开了一种空分装置的空压机叶轮冲洗水收集装置，设置了冷凝水收集水箱，该冷凝水收集水箱设计了冷却盘管，可以有效地降低冷凝水的温度并临时短时收集蒸汽加热器冷凝水，降温后再去空压机冲洗水箱备用，用蒸汽冷凝水代替空压机叶轮冲洗水的水源。

该技术虽然提供了一种新的蒸汽冷凝水的回收途径，但是，根据空压机的机型、结构不同，并不是所有空压机都需要叶轮冲洗的环节。对于有叶轮冲洗要求的压缩机，将蒸汽加热器冷凝水(约80℃)临时回收至冷凝水收集水箱，冷却后再去空压机冲洗水箱备用；由于该冷凝水收集水箱一般也就2～5m³，不宜过大，即使再加上空压机冲洗水箱(约6m³)，也不过是10m³左右，蒸汽冷凝水按照常规约2t/h的排放流量，几个小时水箱就被充满了。而空压机叶轮冲洗水为间断使用，大约一周仅冲洗1～2次，因此回收的这部分蒸汽冷凝水仅仅被利用了很少一小部分，大量的冷凝水最终只能被排放掉。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，能有效实现对蒸汽冷凝水的回收再利用，避免了浪费，且回收投资和运行成本低。

本实用新型的目的是这样实现的，一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，包括分子筛再生蒸汽加热器、降温池、消防水池和循环水池；分子筛再生蒸汽加热器通过冷凝水管与降温池能通断地连接，降温池上设有加压泵，加压泵的第一端与降温池连通，其第二端通过回收管与消防水池能通断地连接，消防水池通过连接管与循环水池能通断地连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在冷凝水管上设有控制阀组，在回收管上设有第一开关阀，在连接管上设有第二开关阀。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在降温池内设有温度传感器。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在回收管上设有电磁流量计。

在本实用新型的一较佳实施方式中，降温池为封闭式池体结构，在降温池内设有平行间隔设置的第一分隔板和第二分隔板，并将降温池内分隔成沿水平方向顺序排布的第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室靠近第一分隔板设置；第一分隔板与降温池的池底之间留有间隙，第二分隔板与降温池的池顶之间留有间隙；冷凝水管与第一腔室连通，加压泵的第一端与第三腔室连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在第二腔室内设有喷淋冷水管，在降温池的外部设有外部生产给水管，喷淋冷水管与外部生产给水管能通断地连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在外部生产给水管上设有生产给水阀。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在降温池的顶部外侧设有蒸发筒，蒸发筒与第一腔室和外界大气连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在降温池的侧壁且对应第三腔室的位置开设有溢流孔，溢流孔的位置高于第二分隔板的顶端。

在本实用新型的一较佳实施方式中，分子筛再生蒸汽加热器包括相互连接的蒸汽加热器和气液分离器，冷凝水管与蒸汽加热器或气液分离器连接。

由上所述，本实用新型中的系统，通过分子筛再生蒸汽加热器与降温池、消防水池和循环水池的配合，可以将蒸汽冷凝水回收经就近的降温池混合降温后，应用到制氧站自身的消防水池和循环水池，先对消防水池进行补水，在消防水池不需要补水时还可以对循环水池进行补水；由于消防水池和循环水池需要补充新水的总流量远大于蒸汽冷凝水量，因此蒸汽冷凝水可以得到有效回收和利用，基本不会排放掉。该系统不仅实现了更有效的将蒸汽冷凝水这种清洁的优质水资源回收再利用，实现了制氧站内能源介质的循环利用，并减少了冷却水系统的新水补充量，节约了水资源，同时解决了冷凝水长距离回收问题，降低了回收和运行成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型提供的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统的示意图。

图2：为本实用新型提供的降温池的平面图。

图3：为本实用新型提供的降温池的立面图。

附图标号说明：

1、分子筛再生蒸汽加热器；11、蒸汽加热器；12、气液分离器；13、冷凝水管；131、控制阀组；

2、降温池；21、钢盖板；211、人孔；22、第一分隔板；23、第二分隔板；24、第一腔室；241、蒸发筒；25、第二腔室；251、喷淋冷水管；252、外部生产给水管；26、第三腔室；261、溢流孔；262、排水管；27、加压泵；

3、消防水池；31、回收管；311、第一开关阀；312、电磁流量计；32、连接管；321、第二开关阀；

4、循环水池。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1至图3所示，本实施例提供一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，包括分子筛再生蒸汽加热器1、降温池2、消防水池3和循环水池4，分子筛再生蒸汽加热器1通过冷凝水管13与降温池2能通断地连接，降温池2上设有加压泵27，加压泵27的第一端与降温池2连通，其第二端通过回收管31与消防水池3能通断地连接，消防水池3通过连接管32与循环水池4能通断地连接。

其中，降温池2是采用热源与冷源直接混合接触来实现降温的混凝土水池；消防水池3是人工建造的供固定或移动消防水泵吸水的储水设施，是顶部敞开的池体结构；循环水池4主要用来存放装置设备冷换所需的冷却水，起循环、冷却和储存作用，也是顶部常开的池体结构。整个系统利用降温池2连接分子筛再生蒸汽加热器1和消防水池3，并使消防水池3与循环水池4串接，可以将冷凝水有效回收利用。

起初，降温池2内要保证有一定量的冷水，当约80℃的冷凝水通过冷凝水管13输送至降温池2时，根据降温池2内的温度和液位情况，可以向降温池2内再补入相应的冷水，进行冷热水混合降温，混合水温度应控制在42℃以下；然后通过加压泵27的启停，及时将降温后的混合水通过回收管31送至消防水池3补水。当消防水池3暂时不需要补水时，降温池2达到一定液位后，混合水通过相应的溢流管道外排，保证系统安全运行。一般会将消防水池3与循环水池4连通，当消防水池3不需要补水时可以对循环水池4进行补水，由于消防水池3和循环水池4需要补充新水的总流量远大于蒸汽冷凝水量，因此基本不会出现降温池2长期溢流外排情况。

由此，本实施例中的系统，通过分子筛再生蒸汽加热器1与降温池2、消防水池3和循环水池4的配合，可以将蒸汽冷凝水回收经就近的降温池2混合降温后，应用到制氧站自身的消防水池3和循环水池4，先对消防水池3进行补水，在消防水池3不需要补水时还可以对循环水池4进行补水；由于消防水池3和循环水池4需要补充新水的总流量远大于蒸汽冷凝水量，因此蒸汽冷凝水可以得到有效回收和利用，基本不会排放掉。该系统不仅实现了更有效的将蒸汽冷凝水这种清洁的优质水资源回收再利用，实现了制氧站内能源介质的循环利用，并减少了冷却水系统的新水补充量，节约了水资源，同时解决了冷凝水长距离回收问题，降低了回收和运行成本。

在具体实现方式中，为了便于控制降温池2与分子筛再生蒸汽加热器1和消防水池3之间的通断以及消防水池3与循环水池4之间的通断，在冷凝水管13上设有控制阀组131，在回收管31上设有第一开关阀311，在连接管32上设有第二开关阀321，具体阀门的类型可以根据实际需要而定。

为了更便于检测降温池2内混合水的温度，在降温池2内设有温度传感器。

为了便于检测该系统对消防水池3的补水量，以方便对消防水池3自身的补水管路系统进行控制调节，在回收管31上设有电磁流量计312，电磁流量计312位于第一开关阀311的后方。

进一步地，如图2和图3所示，降温池2为封闭式池体结构，在降温池2内设有平行间隔设置的第一分隔板22和第二分隔板23，并将降温池2内分隔成沿水平方向顺序排布的第一腔室24、第二腔室25和第三腔室26，第一腔室24靠近第一分隔板22设置。第一分隔板22与降温池2的池底之间留有间隙，第二分隔板23与降温池2的池顶之间留有间隙。冷凝水管13与第一腔室24连通，加压泵27的第一端与第三腔室26连通。

其中，降温池2本身是由顶部常开的池体结构和顶部的钢盖板21构成的封闭式结构，钢盖板21上开设有人孔211，两个分隔板的板面均竖直设置，降温池2内的分隔板主要是为了更好地实现降温，冷凝水加入第一腔室24后，液位高于第二分隔板23后才会流入第三腔室26，水缓慢上升的过程也有利于降温。为便于向降温池2内加入冷水，在第二腔室25内设有喷淋冷水管251，在降温池2的外部设有外部生产给水管252，喷淋冷水管251与外部生产给水管252能通断地连接。为便于控制喷淋冷水管251与外部生产给水管252之间的通断，在外部生产给水管252上设有生产给水阀。

在降温池2的顶部外侧设有蒸发筒241，蒸发筒241与第一腔室24和外界大气连通，以便于较高温度液体进入降温池2后，蒸汽可以由该蒸发筒241排出，保证降温池2的内外压力。在降温池2的侧壁且对应第三腔室26的位置开设有溢流孔261，溢流孔261的位置高于第二分隔板23的顶端，在降温池2外设有与溢流孔261连通的排水管262，以在降温池2内水量超过溢流孔261时，将水外排。

上述的控制阀组131一般采用减温减压阀组，由多个阀门组合构成，既可实现减温减压，也可以控制管路通断。分子筛再生蒸汽加热器1包括相互连接的蒸汽加热器11和气液分离器12，冷凝水管13与蒸汽加热器11或气液分离器12连接。采用冷凝水管13与气液分离器12连接时，如图1所示，蒸汽加热器11进行换热后产生的气液混合物，经气液分离器12作用后，再经减温减压阀组的作用形成过冷液体，也即温度约为80℃的冷凝水，然后通往降温池2。采用冷凝水管13与蒸汽加热器11连接时，蒸汽加热器11进行一次换热后产生的气液混合物，经气液分离器12作用后，再返回蒸汽加热器11进行二次换热，之后经减温减压阀组的作用形成过冷液体，也即温度约为80℃的冷凝水，然后通往降温池2。实际使用时，冷凝水管13采用图1中示出的与气液分离器12连接的方式，还是采用与蒸汽加热器11连接的方式，均根据分子筛再生蒸汽加热器1的具体结构及实际需要而定。

对于分子筛再生蒸汽加热器1、降温池2、消防水池3和循环水池4本身的结构均为现有结构，本实施例主要是将分子筛再生蒸汽加热器1与降温池2、消防水池3和循环水池4配合连接，将蒸汽冷凝水通过管道送入就近的降温池2，与生产给水混合降温后，加压送至制氧站自身的消防水池3和循环水池4，进而实现对蒸汽加热器冷凝水的回收及循环利用。

进一步地，一般降温池2的顶部共设有两个加压泵27，其中一个作为备用；两个加压泵27的第二端分别通过一回收支管与同一个回收总管连接，在每个回收支管上均设有一个第一开关阀311，电磁流量计312设在回收总管上，回收总管与消防水池3连接，回收支管和回收总管构成上述的回收管31。本实施例中制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统的工作过程具体如下：

降温池2投用前，先打开生产给水阀，通过外部生产给水管252和喷淋冷水管251向降温池2内预先加入一定量冷水，预加水略高于低液位L1即可。

分子筛再生蒸汽加热器1投用后，随着蒸汽冷凝水不断进入第一腔室24，第一腔室24和第二腔室25内的液面不断升高，当液面升至第二分隔板23的高度H1时，混合水溢流至第三腔室26；当液面继续升高至高液位L2时，启动一个加压泵27，通过回收管31开始为消防水池3补水；随着该加压泵27的运行，第三腔室26内的混合水液面逐渐降低，当降至最低液位L4时，该加压泵27停止运行，补水结束。

消防水池3通过连接管32与循环水池4连接，平时第二开关阀321关闭，当消防水池3内的液位达到一定程度，可开启第二开关阀321，去循环水池4补水。

当第二腔室25的液位超过高液位L3时，启动声光报警和备用的加压泵27，两个加压泵27同时工作，以快速将降温池2内的水送往消防水池3；当消防水池3不需要补水时，可以打开第二开关阀321，对循环水池4进行补水。当第二腔室25的液位达到溢流孔261的位置时，则会通过排水管262排出；但由于消防水池3和循环水池4需要补充新水的总流量远大于蒸汽冷凝水量，因此，降温池2内的水基本不会出现由该溢流孔261排出的情况。

当第二腔室25的液位低于低液位L1时，相应报警器响起，喷淋冷水管251自动响应，打开生产给水阀进行补水，保证降温池2的最低液位；当通过温度传感器检测到降温池2的水温升高并超过预设值时，喷淋冷水管251自动响应，生产给水阀开启进行补水，以保证降温池2内的水温控制在42℃以下。在分子筛再生蒸汽加热器1投用后，通过温度传感器检测实时反馈温度信号，通过相应的液位传感器实时反馈液位信号，在降温池2内水温较高或液位较低时，则会自动开启生产给水阀以及时补水。

可以理解，最低液位L4、低液位L1、高度H1、高液位L2、高液位L3所对应的位置高度依次增大，溢流孔261的位置高度略高于高液位L3即可，上述的喷淋冷水管251靠近降温池2的池顶布置，即位于高液位L3以上；加压泵27的第一端所连的管路应伸入最低液位L4以下。

综上，本实施例中的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，利用降温池2连接分子筛再生蒸汽加热器1和消防水池3，并使消防水池3与循环水池4串接，冷凝水利用降温池2分隔回收，可实现自动液位控制、补排水控制、以及温度控制；冷凝水回收降温后用于消防水池3和循环水池4的补水，冷凝水可全部用于制氧站内自循环利用，避免远距离管网输送；同时降温池2构造简单，投资低，解决了回收投资和运行成本高的问题；而且冷凝水再利用程度高，可全部用于循环水的新水补充，一定程度降低了新水的补充量，回收水资源的同时，节约了原有的生产成本。

整个系统间歇运行，适用于冷凝液温度不高于85℃，冷凝水压力不高于0.8MPa的情况。根据冷凝水的排放制度，匹配生产给水用量，并保证出水温度、流量等参数；生产给水设生产给水阀，一般采用电磁阀，结合水池内水温情况，可远程控制调节电磁阀的开度等；降温混合后的水量与水池补水流量要平衡控制。在降温池2设有温度检测，可连锁控制生产给水阀的启闭；在降温池2设有高低液体检测，可连锁控制加压泵27的启停；在降温池2上设有蒸发筒241，直接与大气相通，保证了冷凝水及时泄压；对冷凝水混合降温后，加压泵27后设有流量测量、温度测量，可及时观测补水情况。整个系统结合了深冷制氧工艺的整体性，是一种蒸汽冷凝水在制氧工艺中的全新应用，是针对常规蒸汽冷凝水回收成本高、回收用户少等问题进行了补充，针对制氧站内各工艺的不同特点，将冷凝水回收再利用，实现了制氧站内能源介质的循环利用，避免了浪费。整个系统流程简单、可操作性强、自动化程度高、运行成本低、安全可靠。

以上仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，包括分子筛再生蒸汽加热器、降温池、消防水池和循环水池；

所述分子筛再生蒸汽加热器通过冷凝水管与所述降温池能通断地连接，所述降温池上设有加压泵，所述加压泵的第一端与所述降温池连通，其第二端通过回收管与所述消防水池能通断地连接，所述消防水池通过连接管与所述循环水池能通断地连接。

2.如权利要求1所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述冷凝水管上设有控制阀组，在所述回收管上设有第一开关阀，在所述连接管上设有第二开关阀。

3.如权利要求1所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述降温池内设有温度传感器。

4.如权利要求1所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述回收管上设有电磁流量计。

5.如权利要求1所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

所述降温池为封闭式池体结构，在所述降温池内设有平行间隔设置的第一分隔板和第二分隔板，并将所述降温池内分隔成沿水平方向顺序排布的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室靠近所述第一分隔板设置；所述第一分隔板与所述降温池的池底之间留有间隙，所述第二分隔板与所述降温池的池顶之间留有间隙；所述冷凝水管与所述第一腔室连通，所述加压泵的第一端与所述第三腔室连通。

6.如权利要求5所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述第二腔室内设有喷淋冷水管，在所述降温池的外部设有外部生产给水管，所述喷淋冷水管与外部生产给水管能通断地连接。

7.如权利要求6所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述外部生产给水管上设有生产给水阀。

8.如权利要求5所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述降温池的顶部外侧设有蒸发筒，所述蒸发筒与所述第一腔室和外界大气连通。

9.如权利要求5所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

在所述降温池的侧壁且对应所述第三腔室的位置开设有溢流孔，所述溢流孔的位置高于所述第二分隔板的顶端。

10.如权利要求1所述的制氧站蒸汽加热器冷凝水回收及循环利用系统，其特征在于，

所述分子筛再生蒸汽加热器包括相互连接的蒸汽加热器和气液分离器，所述冷凝水管与所述蒸汽加热器或所述气液分离器连接。

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