CN220036745U - 一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统 - Google Patents
一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220036745U CN220036745U CN202320766240.7U CN202320766240U CN220036745U CN 220036745 U CN220036745 U CN 220036745U CN 202320766240 U CN202320766240 U CN 202320766240U CN 220036745 U CN220036745 U CN 220036745U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchanger
- ammonia
- power generation
- ammonia synthesis
- superheated steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 176
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- FRCHKSNAZZFGCA-UHFFFAOYSA-N 1,1-dichloro-1-fluoroethane Chemical compound CC(F)(Cl)Cl FRCHKSNAZZFGCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHMHBGPWCHTMQE-UHFFFAOYSA-N 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)Cl OHMHBGPWCHTMQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N pentafluoropropane Chemical compound FC(F)CC(F)(F)F MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统；包括氨合成塔，所述氨合成塔底部的高温介质出口通过过热蒸汽换热单元与余热发电单元相连，余热发电单元的出口通过冷气气换热器的管程与后续工段相连；具有降低循环水使用量、避免热能浪费、降低循环水冷却装置的投资成本，与此同时与氨合成装置相耦合，以实行节能降耗、提高企业效益的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及氨合成装置附属部件技术领域，具体为一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统。
背景技术
众所周知，采用氨合成工艺制取氨的工艺过程中，氨合成塔内产生的高温介质为430-450℃，上述高温介质需要多套换热器进行串联，最后将介质的温度降低至约40℃，最后经过进一步降温处理并送至相应的产品罐内用于外售；目前对高温介质降温的主要方式为循环水降温，随着单套合成氨装置产能的不断扩大，需要使用的循环水量也越来越大，采用大量的循环水进行降温不仅造成大量热能的浪费，在不产生任何经济效益的同时还需要建设大量的配套冷却设备：如：冷却塔及相配套的管道等，造成投资成本较大的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，包括氨合成塔，所述氨合成塔底部的高温介质出口通过过热蒸汽换热单元与余热发电单元相连，余热发电单元的出口通过冷气气换热器的管程与后续工段相连。
本实用新型的有益效果为：本实用新型中所述的氨合成塔中产生的高温介质通过过热蒸汽换热单元用于产生过热蒸汽以实现换热降温，在此基础上使其通过余热发电单元，使用余热发电单元中的有机介质对前述高温介质进行进一步换热的同时实现发电，产生的电量不仅能够供应氨合成装置使用，还能够与市电联网进行外售，以达到避免热量浪费以及降低循环水使用量和投资成本的特点；需要注意的是：本实用新型中过热蒸汽换热单元内虽然使用了脱盐水，但其并非作为循环水使用，其可以为过热蒸汽使用装置提供过热蒸汽，且无需冷却循环。
作为本技术方案的进一步优选的，所述余热发电单元包括膨胀工质热交换器，膨胀工质热交换器的壳程出口通过透平机与冷凝器的管程相连，冷凝器的管程出口依次通过储液罐和工质泵与膨胀工质热交换器的壳程进口相连，透平机的机械端与发电机相连。本实用新型中所述的余热发电单元主要是采用有机介质进行换热，不仅能够使前述高温介质进行换热降温，还能够产生电进行外售，以提高企业经济效益的特点。
作为本技术方案的进一步优选的，所述冷凝器壳程进口与循环水供水管道相连，冷凝器壳程出口与循环水回水管道相连。
作为本技术方案的进一步优选的，所述储液罐上设有带补液阀门的有机工质补入管道。
作为本技术方案的进一步优选的，所述过热蒸汽换热单元包括过热蒸汽换热器，饱和蒸汽换热器以及高温脱盐水换热器；过热蒸汽换热器的管程与氨合成塔底部的高温介质出口相连，过热蒸汽换热器的管程出口依次与饱和蒸汽换热器的管程和高温脱盐水换热器的管程相连；脱盐水储罐依次通过高温脱盐水换热器的壳程、饱和蒸汽换热器的壳程和过热蒸汽换热器的壳程与过热蒸汽管网相连。本实用新型通过来自氨合成塔的高温介质产生过热蒸汽，以达到在降低高温介质温度的同时为其他过热蒸汽使用装置提供过热蒸汽的目的。
作为本技术方案的进一步优选的，所述过热蒸汽换热单元还包括与高温脱盐水换热器的管程出口相连的冷合成气换热器的管程相连，冷合成气换热器的壳程进口与氨合成气压缩机的出口相连，冷合成气换热器的壳程出口与氨合成塔的进口相连。本实用新型中所述的过热蒸汽换热单元还包括冷合成气换热器，通过在高温脱盐水换热器的后部增加冷合成气换热器，不仅能够对介质进行降温以满足余热发电单元对于介质的温度要求，实现余热发电单元稳定运行，还能够对氨合成气压缩机出口的氨合成气进行换热，使其满足氨合成塔的进塔温度要求。
作为本技术方案的进一步优选的，所述冷气气换热器的壳程进口与氨合成装置中的高压氨分离器的氨合成气出口相连，冷气气换热器的壳程与氨合成气压缩机的进口相连。通过设置冷气气换热器能够使通过余热发电单元降温后的介质进行进一步降温，该降温能够使其与原工艺进行配合，以保证后续设备的稳定运行；即：本实用新型是对现有工艺的改进，其主要用于改造其工艺的前部使用循环水降温部分，以达到降低循环水使用量，避免热能浪费以及降低冷却循环水所需的相应冷却设备投资的特点。
按照上述方案制成的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其本质是对原氨合成塔内产生的高温介质冷却工艺前端的改造，以实现降低循环水的使用量，避免热能浪费的问题出现；具体地说，本实用新型依次通过过热蒸汽换热单元、余热发电单元和冷气气换热器对高温介质进行持续换热，以满足后续工段的需求，上述过程中过热蒸汽换热单元采用的换热介质为脱盐水，脱盐水经过换热后产生过热蒸汽可进入过热蒸汽管网或相关的过热蒸汽使用设备中，余热发电单元通过有机介质进行换热以达到发电进行外售的目的，需要特别注意的是，余热发电单元中虽然使用了循环水，但仅仅是针对有机工质换热的冷凝器所使用的，其与传统工艺中使用十个左右的换热器，以及换热器的换热介质均为循环水来说可以忽略不计；进一步地，本实用新型设置了冷气气换热器，其利用高压氨分离器中的氨合成气进行换热，换热后进入氨合成气压缩机进行压缩，能够在降低氨合成气压缩机能耗的同时，使介质进一步降温以满足后续工段的需求；具有降低循环水使用量、避免热能浪费、降低循环水冷却装置的投资成本，与此同时与氨合成装置相耦合，以实行节能降耗、提高企业效益的优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1、氨合成塔；2、后续工段；3、冷气气换热器；4、膨胀工质热交换器；5、透平机；6、发电机；7、冷凝器；8、储液罐；9、工质泵；10、循环水供水管道；11、循环水回水管道；12、补液阀门；13、有机工质补入管道；14、过热蒸汽换热器；15、饱和蒸汽换热器；16、高温脱盐水换热器；17、脱盐水储罐；18、过热蒸汽管网；19、冷合成气换热器；20、氨合成气压缩机；21、高压氨分离器。
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。
参照图1所示，一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，包括氨合成塔1，所述氨合成塔1底部的高温介质出口通过过热蒸汽换热单元与余热发电单元相连，余热发电单元的出口通过冷气气换热器3的管程与后续工段2相连。本实用新型涉及改造的部分主要是所述氨合成塔1底部的高温介质出口和后续工段2之间的部分，该部分由于高温介质温度较高，因此使用的循环水量较大，造成的热能浪费较为严重；本实用新型通过设置过热蒸汽换热单元与余热发电单元在使高温介质降低温度的同时，并产生过热蒸汽和电力，以达到提高企业经济效益，以及避免投资循环水冷却设备的目的。
进一步地，所述余热发电单元包括膨胀工质热交换器4，膨胀工质热交换器4的壳程出口通过透平机5与冷凝器7的管程相连，冷凝器7的管程出口依次通过储液罐8和工质泵9与膨胀工质热交换器4的壳程进口相连，透平机5的机械端与发电机6相连。通过过热蒸汽换热单元的介质与膨胀工质热交换器4中的有机工质进行换热，有机工质通过蒸发后变成具有一定过热度的有机蒸汽，该蒸汽驱动透平机5的机械端运转，从而带动发电机6输出功率发电，做完功后的乏汽进入冷凝器7的管程被循环水冷凝成液态，进入储液罐8，通过工质泵9再将液态有机工质驱动进入膨胀工质热交换器4内进行循环；本实用新型中所述的有机工质优选为五氟丙烷、三氟二氯乙烷、一氟二氯乙烷或其混合工质。
进一步地，所述冷凝器7壳程进口与循环水供水管道10相连，冷凝器7壳程出口与循环水回水管道11相连。通过本实用新型改造后冷凝器7作为唯一使用循环水的设备，由于其是用于与有机工质进行降温，且仅为一台换热器，因此相较于传统针对高温介质的多台换热器来说，其循环水的使用量相对较小。
进一步地，所述储液罐8上设有带补液阀门12的有机工质补入管道13。通过设置带补液阀门12的有机工质补入管道13，能够在储液罐8中的有机工质不足时进行及时补充，以避免影响余热发电单元的正常运行。
进一步地，所述过热蒸汽换热单元包括过热蒸汽换热器14，饱和蒸汽换热器15以及高温脱盐水换热器16；过热蒸汽换热器14的管程与氨合成塔1底部的高温介质出口相连，过热蒸汽换热器14的管程出口依次与饱和蒸汽换热器15的管程和高温脱盐水换热器16的管程相连；脱盐水储罐17依次通过高温脱盐水换热器16的壳程、饱和蒸汽换热器15的壳程和过热蒸汽换热器14的壳程与过热蒸汽管网18相连。本实用新型中所述的过热蒸汽换热单元采用三段式加热的方式，使脱盐水成为过热蒸汽，具体来说：脱盐水首先进入高温脱盐水换热器16进行换热，换热成为230-250℃的高温脱盐水，然后经过饱和蒸汽换热器15进行换热，换热后成为230-250℃的饱和蒸汽，最后通过过热蒸汽换热器14进行换热，换热后成为390-410℃的过热蒸汽；在上述过程中高温介质通过过热蒸汽换热器14进行换热后温度降至395-415℃，通过饱和蒸汽换热器15进行换热后温度降至250-270℃，通过高温脱盐水换热器16进行换热后温度降至210-230℃；上述过程中不仅实现了高温介质的连续降温，还能够实现副产蒸汽的特点。
进一步地，所述过热蒸汽换热单元还包括与高温脱盐水换热器16的管程出口相连的冷合成气换热器19的管程相连，冷合成气换热器19的壳程进口与氨合成气压缩机20的出口相连，冷合成气换热器19的壳程出口与氨合成塔1的进口相连。本实用新型中使用了余热发电单元，以及使用有机工质作为换热介质，通过综合考虑工质的干湿性、沸点、临界温度、环保性和化学稳定性，认为通过过热蒸汽换热单元的介质为80-100℃，余热发电单元处于良好的工作状态；基于此，本实用新型在过热蒸汽换热单元中添加了冷合成气换热器19，其不仅对介质进行降温后使其处于80-100℃的阈值区间内，还能够对氨合成气压缩机出口的氨合成气进行换热，使其满足氨合成塔的进塔温度需求。
进一步地，所述冷气气换热器3的壳程进口与氨合成装置中的高压氨分离器21的氨合成气出口相连，冷气气换热器3的壳程与氨合成气压缩机20的进口相连。通过余热发电单元的介质温度为30-40℃，为了降低氨合成气压缩机能耗以及与原有后续工段2相耦合，因此设计了冷气气换热器3，通过冷气气换热器3的介质温度为20-25℃；本实用新型中所述的冷气气换热器3为带翅片的高效换热器。
本实用新型的工作原理为：氨合成塔1底部的高温介质出口的高温介质温度为430-450℃，其通过过热蒸汽换热器14进行换热后温度降至395-415℃，通过饱和蒸汽换热器15进行换热后温度降至250-270℃，通过高温脱盐水换热器16进行换热后温度降至210-230℃，通过冷合成气换热器19进行换热后温度降至80-100℃，通过余热发电单元内的膨胀工质热交换器4进行换热后温度降至30-40℃，通过冷气气换热器3进行换热后温度降至20-25℃。上述过程中脱盐水经过高温脱盐水换热器16后成为高温脱盐水，经过饱和蒸汽换热器15后成为饱和蒸汽，经过过热蒸汽换热器14后成为过热蒸汽，并输送至过热蒸汽管网18中；余热发电单元的膨胀工质热交换器4中的有机工质与来自过热蒸汽换热单元的介质进行换热，进行做功发电，以提高企业的经济效益；本实用新型具有设计合理、降低循环水使用量，以及对热能进行有效回收的特点。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，包括氨合成塔(1)，其特征在于：所述氨合成塔(1)底部的高温介质出口通过过热蒸汽换热单元与余热发电单元相连，余热发电单元的出口通过冷气气换热器(3)的管程与后续工段(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其特征在于：所述余热发电单元包括膨胀工质热交换器(4)，膨胀工质热交换器(4)的壳程出口通过透平机(5)与冷凝器(7)的管程相连，冷凝器(7)的管程出口依次通过储液罐(8)和工质泵(9)与膨胀工质热交换器(4)的壳程进口相连，透平机(5)的机械端与发电机(6)相连。
3.根据权利要求2所述的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其特征在于：所述冷凝器(7)壳程进口与循环水供水管道(10)相连，冷凝器(7)壳程出口与循环水回水管道(11)相连。
4.根据权利要求2所述的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其特征在于：所述储液罐(8)上设有带补液阀门(12)的有机工质补入管道(13)。
5.根据权利要求1所述的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其特征在于：所述过热蒸汽换热单元包括过热蒸汽换热器(14)，饱和蒸汽换热器(15)以及高温脱盐水换热器(16)；
过热蒸汽换热器(14)的管程与氨合成塔(1)底部的高温介质出口相连，过热蒸汽换热器(14)的管程出口依次与饱和蒸汽换热器(15)的管程和高温脱盐水换热器(16)的管程相连；
脱盐水储罐(17)依次通过高温脱盐水换热器(16)的壳程、饱和蒸汽换热器(15)的壳程和过热蒸汽换热器(14)的壳程与过热蒸汽管网(18)相连。
6.根据权利要求5所述的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其特征在于：所述过热蒸汽换热单元还包括与高温脱盐水换热器(16)的管程出口相连的冷合成气换热器(19)的管程相连，冷合成气换热器(19)的壳程进口与氨合成气压缩机(20)的出口相连，冷合成气换热器(19)的壳程出口与氨合成塔(1)的进口相连。
7.根据权利要求1所述的一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统，其特征在于：所述冷气气换热器(3)的壳程进口与氨合成装置中的高压氨分离器(21)的氨合成气出口相连，冷气气换热器(3)的壳程与氨合成气压缩机(20)的进口相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320766240.7U CN220036745U (zh) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | 一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320766240.7U CN220036745U (zh) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | 一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220036745U true CN220036745U (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=88736001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320766240.7U Active CN220036745U (zh) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | 一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220036745U (zh) |
-
2023
- 2023-04-06 CN CN202320766240.7U patent/CN220036745U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102094772B (zh) | 一种太阳能驱动的联供装置 | |
| CN112554983A (zh) | 一种耦合卡琳娜循环的液态二氧化碳储能系统及方法 | |
| CN111121390A (zh) | 一种耦合燃煤发电机组汽水系统的液化空气储能发电系统 | |
| CN110552750B (zh) | 一种非共沸有机朗肯-双喷射冷热电联供系统 | |
| CN109854466A (zh) | 一种利用太阳能的冷热电联产系统 | |
| CN113237134B (zh) | 基于电热泵单元的地热能集中供热系统 | |
| CN109707472B (zh) | 一种利用干熄焦余热的分布式能源系统 | |
| CN220036745U (zh) | 一种利用氨合成装置氨回路余热发电系统 | |
| CN216240842U (zh) | 一种以二氧化碳气体为工质的低温循环发电系统 | |
| CN108106297B (zh) | 一种用于数据机房的lng冷能回收分布式能源系统 | |
| CN115031283A (zh) | 一种热电灵活储供系统及其运行方法 | |
| CN114738061A (zh) | 一种耦合卡琳娜循环的太阳能辅热式压缩空气储能系统 | |
| CN113882921A (zh) | 一种以二氧化碳气体为工质的低温循环发电系统和方法 | |
| CN113624027A (zh) | 一种降低间接空冷机组夏季运行背压的系统及运行方法 | |
| CN217383362U (zh) | 一种煤制氢生产工艺中余热回收利用装置 | |
| CN220018284U (zh) | 压缩空气储能余热回收储热利用系统 | |
| CN215809432U (zh) | 一种浓硝酸生产中余热回收利用装置 | |
| CN219103728U (zh) | 一种转炉烟气余热利用系统 | |
| CN219605363U (zh) | 一种利用工艺废热水余热发电的系统 | |
| CN115031322B (zh) | 一种太阳能光谱分频梯级利用的多功能储能系统和空调器 | |
| CN215598187U (zh) | 基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统 | |
| CN213930897U (zh) | 一种用于替换发电厂的凝汽器和低压加热器的改造系统 | |
| CN114183739B (zh) | 一种基于超高温热泵的阶梯式蒸汽发生装置 | |
| CN219691614U (zh) | 一种高温烟气余热回收制取过热蒸汽发电系统 | |
| CN216307750U (zh) | 一种乙二醇装置的蒸汽凝液余热回收利用系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |