TW201319501A - 熱傳方法及系統 - Google Patents

Abstract

本發明係關於傳遞來自蒸氣介質(7)之熱量之方法及系統。在冷凝熱交換器(1)中將該蒸氣介質(7)至少部分地冷凝。將積聚之冷凝物自該冷凝熱交換器(1)移出並使其膨脹。將膨脹期間所產生之氣相(10)壓縮並饋送回該冷凝熱交換器(1)中。

Description

熱傳方法及系統

本發明係關於傳遞在冷凝熱交換器中至少部分地冷凝之蒸氣介質之熱量之方法及系統，其中將積聚之冷凝物自冷凝熱交換器移出並使其膨脹。

在冷凝期間，蒸氣介質自物質之氣體狀態轉變為物質之流體狀態。釋放冷凝之熱量，該熱量係藉助熱交換器利用並傳遞給另一流體。舉例而言，蒸氣介質可係純物質(例如純水蒸氣)或包含複數種有機溶劑之物質之混合物。蒸氣介質亦可存於空氣中，其中蒸氣介質在熱交換器中冷凝從而脫離空氣。

所使用之熱交換器亦稱作冷凝熱交換器或冷凝器。尤其使用其作為解吸塔之加熱器。較佳地，使用表面冷凝器。在該等表面冷凝器中，蒸氣介質於熱交換器之壁之表面上冷凝。蒸氣介質、自其形成之冷凝物及欲加熱之流體在彼此隔開之空間內側流動。熱量間接穿過分隔壁交換。表面冷凝器可呈殼管式冷凝器或板式冷凝器之形式。

蒸氣介質可於冷凝熱交換器中完全或僅部分地冷凝。將積聚之冷凝物自熱交換器移出。

存在於主要蒸汽之壓力位準下保留冷凝物之方法。在該等方法中，在蒸發器中利用熱能之添加將冷凝物恢復為物質之氣體狀態，且然後將其饋送回冷凝熱交換器中。

然而，在所述類型之方法中，根據本發明之前文，冷凝 物膨脹，且因此在較低壓力及溫度位準下產生蒸汽。因此，該蒸汽不可再用於冷凝熱交換器中。

在先前技術之方法中，將膨脹之蒸汽自循環移出，並在較低壓力及溫度下將其饋進蒸汽管線中。雖然其之後可用於其他應用，但其不可再在冷凝熱交換器中用於熱傳。

藉由本發明解決之問題係提供具有最初所闡述之特徵之方法，其中在冷凝熱交換器中傳遞蒸氣介質能量之最大可能部分。

本發明之標的物及此問題之解決方式係技術方案1之方法及用於實施該方法之技術方案8之系統。該方法之有利實施例及該系統之實施例闡述於隨附申請專利範圍中且在下文中加以解釋。

根據本發明，將膨脹期間所產生之氣相壓縮並將其饋送回冷凝熱交換器。較佳地，使冷凝物在容器中膨脹。將膨脹期間所釋放之蒸氣壓縮至與主要蒸氣介質相同之壓力，之後將其饋送回冷凝熱交換器。將壓縮蒸氣直接饋進冷凝熱交換器或在其進入冷凝熱交換器中之前將其與主要蒸氣介質混合。

由於在循環中所傳送之蒸氣部分，所傳遞之熱輸出增加或所需之主要蒸氣介質部分減少。與習用方法相比，在冷凝熱交換器中利用更大部分之含於冷凝物中之熱量。

能量平衡闡釋於以下兩個實例中：

實例1：

將5巴下之飽和蒸汽作為蒸氣介質以100 t/h饋進冷凝熱交換器。因此可藉助冷凝熱交換器將58.6 MW之能量傳遞給流體。

在下游容器中將蒸氣冷凝物降至2.5巴之壓力。將膨脹期間所產生之蒸汽再壓縮至5巴並將其與主要飽和蒸汽合併。因此，可在冷凝熱交換器中傳遞另外3.2 MW之熱輸出。因此，本發明方法之使用可將冷凝熱交換器中所傳遞之熱輸出增加至61.8 MW。

然而，壓縮僅需320 kW電功率。因此，結果係作為另外傳遞之熱輸出與所需壓縮功率之比率的10之性能係數。

若目標係在冷凝熱交換器中恆定地傳遞58.6 MW之熱輸出，則可藉助本發明方法使其所需蒸氣之量降低5.5%。

實例2：

將2.5巴下之飽和蒸汽作為蒸氣介質以100 t/h饋進冷凝熱交換器。因此可藉助冷凝熱交換器將60.6 MW之能量傳遞給流體。

使蒸氣冷凝物在容器中膨脹至1.1巴之壓力。將膨脹期間所產生之蒸汽再壓縮至2.5巴並將其與主要飽和蒸汽合併。因此，可在冷凝熱交換器中傳遞另外3.1 MW之熱輸出。因此，本發明方法之使用使得可將冷凝熱交換器中所傳遞之熱輸出增加至63.7 MW。

然而，壓縮僅需320 kW電功率。因此產生9.7之性能係數。

若目標係在冷凝熱交換器中恆定地傳遞60.6 MW之熱輸出，則可在實例2中將其所需蒸氣之量降低5.1%。

較佳使自冷凝熱交換器移出之冷凝物在容器中膨脹。該等裝置亦稱作冷凝物膨脹器。高壓冷凝物藉助流入物進入膨脹器。由於壓力降低，因此形成稱作後蒸氣之氣相。在容器之上部處之排氣口處移出後蒸氣。藉助冷凝阱(例如浮球式冷凝阱)於容器之底部處移出膨脹之後保留之冷凝物。

根據本發明，將於容器之上部處移出之氣相饋進壓縮佈置中。該壓縮佈置可包含一或多個壓縮器或風扇，或可包含一或多個噴射器。在本發明之尤其有利之實施例中，使用壓縮器或風扇與噴射器彼此組合之壓縮佈置。

可根據旋轉法或位移法來操作壓縮器。因此，可使用(例如)渦輪壓縮器或活塞壓縮器。亦可使用產生較低之淨壓之風扇。

或者或此外，可使用噴射器來壓縮後蒸氣。噴射器係根據文氏(Venturi)原理操作之裝置。為此目的，引導推進劑穿過噴射器。較佳地，將用於冷凝熱交換器中之蒸氣介質用作推進劑。推進劑係在比欲傳送之後蒸氣高之壓力下。推進劑流過噴嘴。負壓直接於噴嘴之下游形成並吸入後蒸氣中。後蒸氣及推進劑一起離開噴射器。

較佳地，選擇操作蒸氣之壓力位準以使冷凝熱交換器之壓力位準達至壓縮器佈置之下游。

藉助壓縮器佈置，在冷凝物膨脹器中產生負壓，此誘導 冷凝物另外轉變為氣相。

本發明之其他特徵及優點將自參照圖式之例示性實施例之說明及自圖式本身變得明瞭。

圖1展示冷凝熱交換器1，其加熱解吸塔2之槽。填充有二氧化碳之洗滌液3再生於解吸塔2中。將所填充洗滌液3饋進解吸塔2。在解吸塔2之上部處移出排出之二氧化碳4，並在解吸塔2之槽處移出再生之洗滌液5。引導解吸塔2之槽中之流體6之部分流穿過冷凝熱交換器1。

在冷凝熱交換器1中加熱流體6。為此目的，將蒸氣介質7饋進冷凝熱交換器1。在例示性實施例中，該蒸氣介質係5巴壓力下之飽和蒸汽。蒸氣介質7在冷凝熱交換器1中冷凝，並將該蒸氣介質7之熱量傳遞給流體6。

將冷凝物移出並在容器8中使其膨脹至2.5巴之壓力。在容器8之底部處移出膨脹冷凝物9。在膨脹期間形成氣相10，將其係於容器8之上部處移出並饋進壓縮佈置11。在圖1中繪示之方法中，壓縮佈置包含壓縮器12，其將氣相10再壓縮至5巴之壓力。將壓縮之部分流13與壓力亦為5巴之飽和蒸汽之進給流14合併。

在圖2中繪示之方法中，壓縮佈置11包含噴射器15。將推進劑16饋進噴射器15。推進劑16係蒸汽。選擇推進劑16之壓力位準以使在噴射器15之下游產生之壓力與進入冷凝熱交換器1之入口處之蒸氣介質7之壓力相同。在圖2之例示性實施例中，除藉助推進劑16所供應之蒸汽外亦供應飽和蒸汽之進給流14。

圖3展示方法之變化形式，其中壓縮佈置11包含噴射器15及壓縮器12。在壓縮器12之上游安裝噴射器15。因此，在容器8中達成另外壓力降低，且因此更多之冷凝物轉變為氣相10。在圖3之例示性實施例中，以推進劑16之形式饋進噴射器15中之蒸汽足以滿足冷凝熱交換器1中所需蒸氣介質7之需求。因此無需供應蒸汽之另外進給流14。

1‧‧‧冷凝熱交換器

2‧‧‧解吸塔

3‧‧‧洗滌液

4‧‧‧排出之二氧化碳

5‧‧‧再生之洗滌液

6‧‧‧流體

7‧‧‧蒸氣介質

8‧‧‧容器

9‧‧‧膨脹冷凝物

10‧‧‧氣相

11‧‧‧壓縮佈置

12‧‧‧壓縮器

13‧‧‧壓縮之部分流

14‧‧‧進給流

15‧‧‧噴射器

16‧‧‧推進劑

圖1包含壓縮器之方法圖，圖2包含注射器之方法圖，圖3包含噴射器及壓縮器之方法圖。

1‧‧‧冷凝熱交換器

2‧‧‧解吸塔

3‧‧‧洗滌液

4‧‧‧排出之二氧化碳

5‧‧‧再生之洗滌液

6‧‧‧流體

7‧‧‧蒸氣介質

8‧‧‧容器

9‧‧‧膨脹冷凝物

10‧‧‧氣相

11‧‧‧壓縮佈置

12‧‧‧壓縮器

15‧‧‧噴射器

16‧‧‧推進劑

Claims (10)

1. 一種傳遞來自蒸氣介質(7)之熱量之方法，該蒸氣介質於冷凝熱交換器(1)中至少部分地冷凝，其中將積聚之冷凝物自該冷凝熱交換器(1)移出並使其膨脹，其特徵在於將膨脹期間所產生之氣相(10)壓縮並將其饋送回該冷凝熱交換器(1)中。
2. 如請求項1之方法，其中藉助至少一個壓縮器(12)來壓縮該氣相(10)。
3. 如請求項1或2之方法，其中藉助至少一個噴射器(15)來壓縮該氣相。
4. 如請求項3之方法，其中在高於該冷凝熱交換器(1)中之壓力位準之壓力位準下將作為推進劑(16)之蒸氣介質饋進該噴射器(15)中。
5. 如請求項1或2之方法，其中供應水蒸氣作為該蒸氣介質(7)。
6. 如請求項3之方法，其中供應水蒸氣作為該蒸氣介質(7)。
7. 如請求項4之方法，其中供應水蒸氣作為該蒸氣介質(7)。
8. 一種實施如請求項1至7中任一項之方法之系統，其包含冷凝熱交換器(1)，其中所供應之蒸氣介質之至少一部分冷凝，容器(8)，其用於使該積聚之冷凝物膨脹，壓縮佈置(11)，其用於壓縮自該容器(8)移出之氣 相，及設置，其用於將該壓縮氣相返回至該冷凝熱交換器(1)中。
9. 如請求項8之系統，其中該壓縮佈置(11)包含至少一個壓縮器(12)。
10. 如請求項8或9之系統，其中該壓縮佈置(11)包含至少一個噴射器(15)。