CN216429706U - 一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，包括：蒸汽稳压罐、低温凝液泵、高温凝液泵等结构；所述进液管为高温凝液输送管，其输出端连接在工质发生器的管程输出端口，工质发生器的管程输出端通过管路连接低温凝液泵的泵入端，低温凝液泵的泵出端脱落管路连接锅炉，同时工质发生器的壳程输出端通过管路连接一进气调节阀，进气调节阀的另一端通过管路连接涡轮膨胀机的气路输入端，涡轮膨胀机的气路输出端通过管路连接工质冷凝器的管程输入端，工质冷凝器的管程输出端和工质发生器的壳程输入端通过管路连接；本实用新型的有益效果是：改善低温凝液泵的工作条件，提高可靠性；达到了减碳节能的效果。

Description

一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置

技术领域

本实用新型涉及到聚酯化纤领域，具体是一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置。

背景技术

聚酯化纤行业中有大量的工艺反应过程需要吸收热量，导热油换热器是广泛应用的一种过程换热设备，其将蒸汽热量传递给导热油，然后导热油作为高温热源为工艺反应过程提供热量。导热油换热器中热侧为蒸汽，冷侧为导热油，不考虑流动损耗时为定压换热过程。对于热侧而言往往只利用蒸汽潜热，蒸汽凝结后并没有较大的过冷度，因此蒸汽凝液的温度很高(300℃左右)，具有大量的显热，需要将其回送锅炉给水系统利用。

目前对于导热油高温凝液的利用主要有以下三种方式。

①方式一：高温凝液进入蒸汽稳压罐，以主蒸汽为动力源维持高温凝液的压力稳定并且具有一定的过冷度，然后进入高温凝液泵回送至锅炉。

方式一的弊端是：高温凝液泵的工作条件恶劣，容易发生故障，并且其技术要求高，通常采用进口泵，很难国产化。

②方式二：高温凝液进闪蒸罐，闪蒸汽供生产工艺用，闪蒸凝液回送至锅炉。

方式二的弊端是：在高温凝液高负荷时普通的需要闪蒸汽的生产工艺无法消耗大量闪蒸汽，导致闪蒸汽资源浪费。

③方式三：高温凝液进闪蒸罐，闪蒸汽进汽轮机发电，闪蒸凝液先进水轮机发电，然后回送至锅炉。方式三的弊端是：闪蒸汽为湿蒸汽，在汽轮机最后一级会产生水滴，对叶片有较大的冲击作用，严重损伤到汽轮机叶片的使用寿命

因此，采用一种更合适的方式来回收高温凝液已经行业亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，以解决上述背景技术中所提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，包括：蒸汽稳压罐、低温凝液泵、高温凝液泵、工质发生器、工质冷凝器、涡轮膨胀机、进气调节阀、切断阀、冷却塔、进液管；工质发生器、工质冷凝器为包含有管程和壳程的换热器，管程和壳程均为流动的通道，壳程将管程包括，管程和壳程中的介质通过管程的管壁进行热交换；所述进液管为高温凝液输送管，其输出端连接在工质发生器的管程输出端口，工质发生器的管程输出端通过管路连接低温凝液泵的泵入端，低温凝液泵的泵出端脱落管路连接锅炉，同时工质发生器的壳程输出端通过管路连接一进气调节阀，进气调节阀的另一端通过管路连接涡轮膨胀机的气路输入端，涡轮膨胀机的气路输出端通过管路连接工质冷凝器的管程输入端，工质冷凝器的管程输出端和工质发生器的壳程输入端通过管路连接；所述工质冷凝器的壳程输出端通过管路和冷却塔的热端连接，冷却塔的冷端和通过管路和工质冷凝器的壳程输入端连接。

所述工质冷凝器的管程输出端和工质发生器的壳程输入端之间的管路上设有一工质加压泵，工质加压泵对其所在管路进行辅助加压，促进工质冷凝器的管程输出端和工质发生器的壳程输入端之间的有机冷却工质流动。

所述工质发生器的壳程输入端和工质加压泵之间设有一加压泵调节阀，加压泵调节阀用于通过实时测定其管路压力，通过加压泵调节阀所测定的压力反馈，调整工质加压泵的输出功率，将工质加压泵的所在管路压力维持在恒定范围(加压泵调节阀和工质加压泵之间的反馈回路属于现有技术的直接应用，不属于本申请的保护范围，故省略加压泵调节阀和工质加压泵之间的反馈电路和结构，不做赘述)。

所述冷却塔的冷端和工质冷凝器的壳程输入端之间的管路上设有循环水泵，循环水泵对其所在管路进行辅助加压，保证冷却塔的冷端和工质冷凝器的壳程输入端之间的有机冷却工质的流动性。

所述涡轮膨胀机的转轴通过联轴器连接一发电机，发电机用于将涡轮膨胀机输出的机械能转换为电能。

由于涡轮膨胀机需要一定的压强比的，所以所述涡轮膨胀机气路输入端和气路输出端之间通过管路连接有一进气旁通阀，当通过进气调节阀进入到涡轮膨胀机的有机冷却工质蒸汽的压强不足以让涡轮膨胀机正常工作，可将进气调节阀关闭并打开进气旁通阀，由工质蒸发器出来的机工质蒸汽直接进入到工质冷凝器中进行冷却循环。

所述蒸汽稳压罐为原凝液处理系统中的稳压罐体，进液管通过管路和蒸汽稳压罐连接，进液管和蒸汽稳压罐连接的管路上设有一进罐阀，蒸汽稳压罐的底部通过管路连接高温凝液泵的输入端，高温凝液泵的输出端通过管路连接锅炉。

所述工质冷凝器中采用的有机冷却工质为一氟二氯乙R141b，临界温度 208℃，临界压力4.3MPa，属于高临界温度、高凝结压力的有机冷却工质，在工质发生器的蒸发温度低于200℃时不会发生热解且具备良好的动力特性，温度变化与高温凝液降温特性相匹配。

所述工质发生器的壳程出口处安装温度传感器，通过调节有机冷却工质的循环流量使蒸发器出口处温度处于稳定值。

所述涡轮膨胀机采用单级向心式涡轮，有机冷却工质属于干性工质，在涡轮膨胀机的末端干度很高，不会产生液滴，对叶片无冲击。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

①通过工质发生器、工质冷凝器的设立,使本实用新型能够循环完成冷却蒸发过程、绝热膨胀过程、冷凝冷却过程、工质加压过程、散热过程、凝液加压过程等流程，将高温凝液的温度降低，采用低温凝液泵，改善低温凝液泵的工作条件，提高可靠性。

②通过涡轮膨胀机、发电机的设立将高温凝液的热能转化成电能，电能供厂内用电设备使用消耗，可以解决高负荷时热能富余的问题，节省蒸汽消耗量，减少厂用电量，达到了减碳节能的效果。

附图说明

图1为一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置的系统结构示意图。

图2为工质发生器、工质冷凝器的壳程和管程结构示意图。

图中：1、蒸汽稳压罐；2、低温凝液泵；3、高温凝液泵；4、工质发生器； 5、工质冷凝器；6、工质加压泵；7、涡轮膨胀机；8、发电机；9、进气调节阀； 10、进气旁通阀；11、加压泵调节阀；12、进罐阀；13、切断阀；14、循环水泵； 15、冷却塔；16、进液管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，包括：蒸汽稳压罐1、低温凝液泵2、高温凝液泵3、工质发生器4、工质冷凝器5、涡轮膨胀机7、进气调节阀9、切断阀13、冷却塔15、进液管16；工质发生器4、工质冷凝器5为包含有管程和壳程的换热器，管程和壳程均为流动的通道，壳程将管程包括，管程和壳程中的介质通过管程的管壁进行热交换；所述进液管16为高温凝液输送管，其输出端连接在工质发生器4的管程输出端口，工质发生器4的管程输出端通过管路连接低温凝液泵2的泵入端，低温凝液泵2的泵出端脱落管路连接锅炉，同时工质发生器4的壳程输出端通过管路连接一进气调节阀9，进气调节阀9的另一端通过管路连接涡轮膨胀机7的气路输入端，涡轮膨胀机7的气路输出端通过管路连接工质冷凝器5的管程输入端，工质冷凝器5的管程输出端和工质发生器4的壳程输入端通过管路连接；所述工质冷凝器 5的壳程输出端通过管路和冷却塔15的热端连接(冷却塔15为本实用新型的直接应用，非本申请的保护范围，其内设有冷却风扇将流进其内部的管路进行冷却，该管路的输入端称之为热端，输出端称为冷端)，冷却塔15的冷端和通过管路和工质冷凝器5的壳程输入端连接。

所述工质冷凝器5的管程输出端和工质发生器4的壳程输入端之间的管路上设有一工质加压泵6，工质加压泵6对其所在管路进行辅助加压，促进工质冷凝器5的管程输出端和工质发生器4的壳程输入端之间的有机冷却工质流动。

所述工质发生器4的壳程输入端和工质加压泵6之间设有一加压泵调节阀 11，加压泵调节阀11用于通过实时测定其管路压力，通过加压泵调节阀11所测定的压力反馈，调整工质加压泵6的输出功率，将工质加压泵6的所在管路压力维持在恒定范围(加压泵调节阀11和工质加压泵6之间的反馈回路属于现有技术的直接应用，不属于本申请的保护范围，故省略加压泵调节阀11和工质加压泵6之间的反馈电路和结构，不做赘述)。

所述冷却塔15的冷端和工质冷凝器5的壳程输入端之间的管路上设有循环水泵14，循环水泵14对其所在管路进行辅助加压，保证冷却塔15的冷端和工质冷凝器5的壳程输入端之间的有机冷却工质的流动性。

所述涡轮膨胀机7的转轴通过联轴器连接一发电机8，发电机8用于将涡轮膨胀机7输出的机械能转换为电能。

由于涡轮膨胀机7需要一定的压强比的，所以所述涡轮膨胀机7气路输入端和气路输出端之间通过管路连接有一进气旁通阀10，当通过进气调节阀9进入到涡轮膨胀机7的有机冷却工质蒸汽的压强不足以让涡轮膨胀机7正常工作，可将进气调节阀9关闭并打开进气旁通阀10，由工质蒸发器4出来的机工质蒸汽直接进入到工质冷凝器5中进行冷却循环。

所述蒸汽稳压罐1为原凝液处理系统中的稳压罐体，进液管16通过管路和蒸汽稳压罐1连接，进液管16和蒸汽稳压罐1连接的管路上设有一进罐阀12，蒸汽稳压罐1的底部通过管路连接高温凝液泵3的输入端，高温凝液泵3的输出端通过管路连接锅炉。

所述工质冷凝器5中采用的有机冷却工质为一氟二氯乙R141b，临界温度 208℃，临界压力4.3MPa，属于高临界温度、高凝结压力的有机冷却工质，在工质发生器的蒸发温度低于200℃时不会发生热解且具备良好的动力特性，温度变化与高温凝液降温特性相匹配。

所述工质发生器4的壳程出口处安装温度传感器，通过调节有机冷却工质的循环流量使蒸发器出口处温度处于稳定值。

所述涡轮膨胀机7采用单级向心式涡轮，有机冷却工质属于干性工质，在涡轮膨胀机的末端干度很高，不会产生液滴，对叶片无冲击。

使用原理：聚酯化纤高温凝液热电降温装置分为六个过程：冷却蒸发过程、绝热膨胀过程、冷凝冷却过程、工质加压过程、散热过程、凝液加压过程。

步骤①-冷却蒸发过程：高温凝液进入进液管16，此时关闭进罐阀12，打开切断阀13，高温凝液从进液管16经过打开的切断阀13及其连接的管路进入到工质发生器4管程中，经历冷却过程，温度降低；液态有机冷却工质进入工质蒸发器4壳程中，依次经历吸热、蒸发、过热过程，产生有机冷却工质蒸汽。

步骤②-绝热膨胀过程：工质蒸发器4壳程出来的有机冷却工质蒸汽进入涡轮膨胀机7中做功，该过程与外界没有换热，因此称为绝热膨胀，有机冷却工质蒸汽压力和温度都降低，热能转化成涡轮旋转机械能，然后带动发电机8发电，进气调节阀9位于工质蒸发器4壳程和涡轮膨胀机7的管路上，此时打开进气调节阀9，关闭进气旁通阀10，进气调节阀9用于手动或者自动调节有机冷却工质蒸汽进入到涡轮膨胀机7的进气量，以符合产能需求。

步骤③-冷凝冷却过程：涡轮膨胀机7出口的低压低温有机冷却工质蒸汽进入工质冷凝器5壳程中，依次经历冷却、凝结、过冷过程，凝结成液态。工质冷凝器5管程所连接的冷却管开始输入有机冷却工质，有机冷却工质进入工质冷凝器5管程中，经历吸热升温过程。

步骤④-散热过程：工质冷凝器5出口吸热升温后的有机冷却工质从顶部进入填料式冷却塔15中，冷空气从冷却塔15底部进入，吸收有机冷却工质的热量后在顶部排出，进而将吸热升温后的有机冷却工质重新降温；降温后的有机冷却工质经循环水泵14加压后进工质冷凝器5中，继续进入步骤③继续进行其冷却任务，形成有机冷却工质的利用再回收循环。

步骤⑤-凝液加压过程：高温凝液在工质发生器4中释放热量后变成低温凝液，然后进入低温凝液泵2中增压，回送至锅炉给水系统，完成高温凝液的利用再回收循环。

附图中虚线表示原有系统的设备和管路，也就是图中进液管16→进罐阀12 →蒸汽稳压罐1→高温凝液泵3回路，原有系统工作时稳压蒸汽和高温凝液进入稳压罐1中(高温凝液进入到稳压罐1中时进罐阀12为打开状态)通过调节稳压蒸汽量使凝液压力维持在设计值，稳压罐1出口凝液进入高温凝液泵3中增压，回送至锅炉给水系统，可通过进罐阀12、切断阀13的开关控制高温凝液进入原系统循环还是进入本实用新型所设定的系统循环，或者仅让本实用新型所设定的系统对高温凝液进行利用循环；适用标准为高温凝液优先供给给本实用新型所设定的系统进行利用循环，当高温凝液过多时，可适量开始进罐阀12，将部分高温凝液供给原有系统进行循环利用；由于涡轮膨胀机7需要一定的压强比的，当通过进气调节阀9进入到涡轮膨胀机7的有机冷却工质蒸汽的压强不足以让涡轮膨胀机7正常工作，可将进气调节阀9关闭并打开进气旁通阀10，由工质蒸发器4出来的机工质蒸汽直接进入到工质冷凝器5中进行冷却循环。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，包括：蒸汽稳压罐(1)、低温凝液泵(2)、高温凝液泵(3)、工质发生器(4)、工质冷凝器(5)、涡轮膨胀机(7)、进气调节阀(9)、切断阀(13)、冷却塔(15)、进液管(16)；其特征在于：所述进液管(16)为高温凝液输送管，其输出端连接在工质发生器(4)的管程输出端口，工质发生器(4)的管程输出端通过管路连接低温凝液泵(2)的泵入端，低温凝液泵(2)的泵出端脱落管路连接锅炉，同时工质发生器(4)的壳程输出端通过管路连接一进气调节阀(9)，进气调节阀(9)的另一端通过管路连接涡轮膨胀机(7)的气路输入端，涡轮膨胀机(7)的气路输出端通过管路连接工质冷凝器(5)的管程输入端，工质冷凝器(5)的管程输出端和工质发生器(4)的壳程输入端通过管路连接；所述工质冷凝器(5)的壳程输出端通过管路和冷却塔(15)的热端连接，冷却塔(15)的冷端和通过管路和工质冷凝器(5)的壳程输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述工质冷凝器(5)的管程输出端和工质发生器(4)的壳程输入端之间的管路上设有一工质加压泵(6)。

3.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述工质发生器(4)的壳程输入端和工质加压泵(6)之间设有一加压泵调节阀(11)。

4.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述冷却塔(15)的冷端和工质冷凝器(5)的壳程输入端之间的管路上设有循环水泵(14)。

5.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述涡轮膨胀机(7)的转轴通过联轴器连接一发电机(8)。

6.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述涡轮膨胀机(7)气路输入端和气路输出端之间通过管路连接有一进气旁通阀(10)。

7.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述蒸汽稳压罐(1)为原凝液处理系统中的稳压罐体，进液管(16)通过管路和蒸汽稳压罐(1)连接，进液管(16)和蒸汽稳压罐(1)连接的管路上设有一进罐阀(12)，蒸汽稳压罐(1)的底部通过管路连接高温凝液泵(3)的输入端，高温凝液泵(3)的输出端通过管路连接锅炉。

8.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述工质发生器(4)的壳程出口处安装温度传感器。

9.根据权利要求1所述的一种聚酯化纤高温凝液热电降温装置，其特征在于：所述涡轮膨胀机(7)采用单级向心式涡轮，工质冷凝器(5)中采用的有机冷却工质属于干性工质，为一氟二氯乙R141b。

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