CN114322358A

CN114322358A - 蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法

Info

Publication number: CN114322358A
Application number: CN202111663732.5A
Authority: CN
Inventors: 万文杰; 马从斌; 陶冬生; 万艳林
Original assignee: ZHEJIANG ECOWELL ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZHEJIANG ECOWELL ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明公开了一种蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，将生产系统中具有一定热量值的蒸汽凝液或热水通过溴化锂机组进行热回收转化，制取工艺中需要的3～9℃冷冻水，所述蒸汽凝液先加热溴化锂稀溶液然后再被送回脱盐水站，所述蒸汽凝液或热水的温度大于等于90℃。通过对蒸汽凝液热能回收系统进行优化节能，完成了对热的回收和能量之间的相互转换，优化了工艺结构和用能平衡，降低了公用工程能耗，本发明节约了运行成本，降低了产品单耗。

Description

蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法

技术领域

本发明属于热能回收利用技术领域，涉及一种蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法。尤其适用于工业企业如煤化工、BDO生产装置等蒸汽网络余热的能量回收领域。

背景技术

在工业企业中，如煤化工、BDO生产装置等的企业均存在规模大、压力等级众多的蒸汽网络。在工艺生产过程中，低压蒸汽常作为热源(如蒸馏、分离工段)对物料进行加热分离，经放热后蒸汽会凝结成液态，由于该部分凝液具有一定的压力，所以仍具有较大的热量值。

一般企业中很难做到对该部分热量值进行全部回收，就会存在扔掉一部分热量的情况，或者直接用换热器通过冷却冷却水进行冷却掉再送到脱盐水站，如此就会消耗掉大量的冷却水量和能耗。传统的能量回收思路中，会利用这股凝液或热水进行采暖、工人洗浴或者对某个中间环节进行预热，但这个回收过程存在不连续性，也不能充分完全利用，其直接的经济价值不高。然而，在实际工艺生产过程中，不仅有物料需要被加热进行分离，同样有较多的反应过程需要进行冷却，甚至用低温水如7℃、-5℃、-40℃等进行深度冷却。以往在制取低温水时大多都采用电制冷设备，消耗大量的电能，这就造成了生产过程中能量使用极其不合理。

因此，研究对蒸汽凝液及工艺中产出的低品位热水(≥90℃)热能回收系统进行优化节能具有实际的应用意义。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种对蒸汽凝液热能进行回收的思路与方法，通过该方法将凝液的余热转化为低温水去冷却化工反应中的热，以解决一些存在换热瓶颈的设备所遇到的问题，对降低或者取代电制冷设备能耗有着十分显著的意义，并且能够间接地降低了循环水量和泵类设备能耗。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，将生产系统中具有一定热量值的蒸汽凝液或热水通过溴化锂机组进行热回收转化，制取工艺中需要的3～9℃冷冻水，所述蒸汽凝液先加热溴化锂稀溶液然后再被送回脱盐水站，所述蒸汽凝液或热水的温度大于等于90℃。所述蒸汽凝液的流入量通过热负荷调节三通阀进行调节。

于本发明一实施例中，生产系统中具有一定压力的蒸汽凝液通过泵类设备输送到溴化锂机组内，利用蒸汽凝液对发生器中的溴化锂稀溶液进行加热，使冷剂水蒸发，溴化锂稀溶液变成溴化锂浓溶液，气态冷剂水在冷凝器内被冷却水冷却而放热、并经过节流装置变成低温低压的液体；低温低压液体再在蒸发器吸热而蒸发，蒸发后的气体被溴化锂浓溶液吸收，得到溴化锂稀溶液，同时，低温低压液体在蒸发器吸收冷冻水的热量而使冷冻水变成低温水，低温水用于冷却化工反应中的热。

于本发明一实施例中，所述蒸汽凝液的压力大于标准大气压。

于本发明一实施例中，所述冷却水通过冷却水系统进入冷凝器，并在冷凝器中冷却气态冷剂水，最后流出冷凝器。

于本发明一实施例中，冷却水系统进口温度为32-38℃。

于本发明一实施例中，低温低压液体在蒸发器中与冷冻水进行热交换，所述冷冻水经过冷冻水系统流入溴化锂机组内。

于本发明一实施例中，冷冻水系统进口温度为10-5℃。

于本发明一实施例中，所述冷冻水由电制冷机组制备。

于本发明一实施例中，所述低温水的温度为5-7℃

于本发明一实施例中，生产系统中产出的热水可以同蒸汽凝液一同被收集，所述热水的温度大于等于90℃。

一种对蒸汽凝液热能进行回收的系统优化节能方法，包括如下步骤：

1)、调研并采集与蒸汽凝液系统有关设备的配置参数及测试实际运行参数；

2)、测量蒸汽凝液换热器冷却水用量以及蒸汽凝液被冷却后状态要求；

3)、根据蒸汽凝液的状态参数计算能够转化的最大制冷量，初步确定热水型制冷设备容量和各配置参数量；

4)、测量现有电制冷机组的运行参数和实际运行能耗，根据步骤3)确定的机组容量核算替代制冷能力和节能效果；

5)、工艺生产过程中大量换热器都是通过冷却水进行换热，通常会有一部分换热器存在效果差或换热能力不足的情况，通过勘探找到这类换热瓶颈，测量参数并计算需求用量；

6)、将生产系统中具有一定热量值的蒸汽凝液或热水通过溴化锂机组进行热回收转化，解决换热瓶颈以及制取的低温水可作其它用途；

以上步骤无先后顺序之分。

进一步地，所述设备配置参数包括设备型号厂家、额定参数以及管道布置结构和设计指标；所述实际运行参数包括压力、温度、流量以及运行功率。

进一步地，所述步骤3)包括：根据能够收集到的蒸汽凝液温度、流量以及被冷却后的温度计算最大理论制冷量，并通过设备选型确定热水型机组参数：含制冷量、冷冻水进、出口温度、冷冻水量、冷却水进出口温度和冷却水量。

进一步地，所述步骤4)包括：根据步骤3)确定的制冷机组，代替电制冷机组后预计节省的用电量和总循环水量，以及富裕的制冷量，核算经济价值。

进一步地，所述步骤6)包括：选择热回收型制冷机组一般制冷能力都会大于原有机组，除了满足原有系统使用外，对于富裕出的这部分制冷能力可以用来强化改善换热效果不好的换热器。这就需要对管道布置，冷或热的程序进行优化调整

本技术方案具有以下有益效果：

本发明综合考虑了换热网络系统的热平衡问题，能量转化最大程度的使用问题，根据不同工艺特点下的蒸汽凝液回路，选择合适的热回收方法即优化了工艺结构和用能平衡，又可大大降低了公用工程能耗。

蒸汽凝液或低品位热水进入机组加热溴化锂溶液，使其浓度发生变化，从而制取工艺中需要的5～7℃低温水。凝液释放热能后回到脱盐水站，由于温度大幅度降低，减少了冷却水用量。该装置即回收了热能，也能够改善工艺冷却环节中的低温水，同时节约了冷却水量，更重要的是不需要消耗电能，从某种程度上可以取代电制冷设备，起到节约能耗的效果。其综合考虑了蒸汽凝液的现有冷却方式，电制冷机组的运行参数和能耗，蒸汽凝液的状态参数能够投供的最大制冷量，生产工艺中存在的换热瓶颈，以及解决换热瓶颈的管网优化方案。

附图说明

图1是本发明一实施例中回收一体化装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例中优化节能方法的工艺路线示意图。

附图标记说明：1、溴化锂机组；2、收集和输送系统；3、热负荷调节三通阀；4、冷却水系统；5、冷冻水系统；10、发生器；11、冷凝器；12、蒸发器；20、凝液输送管路； 40、冷却水管路；50、冷冻水系统。

具体实施方式

下面结合实施例及附图1和2对本发明作进一步描述。

一种蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，利用蒸汽凝液热能回收一体化装置100，对蒸汽凝液以及工艺中产出的低品位热水(≥90℃)的能量进行回收。如图2所示，首先将生产系统中具有一定压力的蒸汽凝液收集到一起，通过泵类设备输送到溴化锂机组2内，利用蒸汽凝液对发生器10中的溴化锂稀溶液进行加热，使冷剂水蒸发，溴化锂稀溶液变成溴化锂浓溶液，盛放在吸收器中，气态冷剂水在冷凝器11内被冷却水冷却而放热、并经过节流装置变成低温低压的液体；低温低压液体再在蒸发器12吸热而蒸发，蒸发后的气体被溴化锂浓溶液吸收，得到溴化锂稀溶液，同时，低温低压液体在蒸发器12吸收冷冻水的热量而使冷冻水变成低温水，低温水可用于去冷却化工反应中的热；溴化锂稀溶液由泵送到发生器10内进行循环，蒸汽凝液加热溴化锂稀溶液后再送回脱盐水站6。在此过程中主要制取3-9℃的低温水，并通过低温水管道连接到低温水系统中供各换热设备使用。

所述蒸汽凝液的压力大于标准大气压，如图1所示，回收一体化装置由热水或凝液收集和输送系统2，热负荷调节三通阀3，智能控制系统，溴化锂机组1，冷却水系统4、冷冻水系统5组成。所述调节三通阀安装在收集和输送系统与溴化锂机组之间，所述控制系统控制调节三通阀，所述收集和输送系统用于收集和输送蒸汽凝液以及工艺中产出的低品位热水，所述收集和输送系统与溴化锂机组工序上相衔接，所述冷却水系统和冷冻水系统分别连接至溴化锂机组，用于同溴化锂机组之间进行热交换。其中，所述溴化锂机组1包括发生器10、冷凝器11和蒸发器12，所述发生器中盛放有溴化锂稀溶液，所述发生器、冷凝器和蒸发器之间相互配合。所述收集和输送系统2包括凝液输送管路20，所述凝液输送管路20与所述发生器10相连通。

所述冷却水由冷却水系统提供，冷却水通过冷却水管路40进入冷凝器，在冷凝器内冷却气态冷剂水后流出冷凝器。冷却水管路40进口温度为32-38℃。低温低压液体在蒸发器中与冷冻水进行热交换，所述冷冻水由冷冻水系统提供，经冷冻水系统50流入溴化锂机组内；冷冻水系统50进口温度为10-5℃，所述冷冻水由电制冷机组制备。

凝液经过主机释放热能后温度大幅度降低，再送回脱盐水站时所消的冷却水量明显减少，而冷却水侧的泵类设备能耗也随之降低。在运行过程中，可以根据负荷大小，冷却水的进出口温度，通过控制系统对气动三通阀开度进行调节，实际是对热水流量的调节，从而满足不同负荷和不同季节的需求。

本实施例以制取5℃低温水为例，对蒸汽凝液采用热能回收一体化装置前后进行对比，详细参数及数据如下：

某蒸汽凝液温度为0.8MPa、120℃，120t/h，如通过换热器冷却水冷却后送到脱盐水站，需在生产装置区配有2台2529kW(217万大卡)制冷量的电制冷机组，配电机功率为630kW，制取5℃低温水，需要一台主机24小时全年运行。

通过系统数据分析，120t/h蒸汽凝液全部回收从120℃冷却到68℃左右可制取4070kW (350万大卡)制冷量，采用本发明专利后取得了良好的使用效果和明显的节能收益，具体情况如下。

确定选取的溴化锂制冷机组配置情况如表1所示，热能回收前系统运行情况及参数如表2所示。

表1确定选取的溴化锂制冷机组配置情况

表2热能回收前系统运行情况及参数。

通过热能回收，达到同样的使用效果，取得了较大的节能效果。按照全年运行8000小时计算，则有：

1)、节约循环水量＝2400+810-1360＝1850t/h，结合当前系统的供水压力在0.54MPa左右，换算成能耗则有370kW/h，年节约能耗＝370×8000＝296万度/年；

2)、由于取代了一台电制冷机组，则直接的节约能耗为：

(595-12.4)×8000＝466.08万度/年

3)、电价按0.5元/度计算，则一年的直接收益为：

△W＝(296+466.08)×0.5＝381.04万元/年

4)、系统优化间接效果：由于改造后制冷量比电制冷机组大，多出了700-434＝266t/h 的冷冻水量，本系统中有一台压缩机冷却水在夏季时进口温度偏高，冷却效果差电机能耗高，通过在冷却水进口管线上增加一台换热器6所示，用多出的冷冻水量降低冷却水进口温度，压缩机排气温度立即下降，使用效果好了同时压缩机能耗也下降了。

本发明通过对蒸汽凝液热能回收系统进行优化节能，完成了对热的回收和能量之间的相互转换，优化了工艺结构和用能平衡，降低了公用工程能耗。

上述具体实施例只是用来解释说明本发明，而非是对本发明进行限制，在本发明构思和权利要求保护范围内对本发明做出的任何不付出创造性劳动的改变和替换，皆落入本发明专利的保护范围。

Claims

1.一种蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，将生产系统中具有一定热量值的蒸汽凝液或热水通过溴化锂机组进行热回收转化，制取工艺中需要的3～9℃冷冻水，所述蒸汽凝液先加热溴化锂稀溶液然后再被送回脱盐水站，所述蒸汽凝液或热水的温度大于等于90℃。

2.根据权利要求1所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，生产系统中具有一定压力的蒸汽凝液通过泵类设备输送到溴化锂机组内，利用蒸汽凝液对发生器中的溴化锂稀溶液进行加热，使冷剂水蒸发，溴化锂稀溶液变成溴化锂浓溶液，气态冷剂水在冷凝器内被冷却水冷却而放热、并经过节流装置变成低温低压的液体；低温低压液体再在蒸发器吸热而蒸发，蒸发后的气体被溴化锂浓溶液吸收，得到溴化锂稀溶液，同时，低温低压液体在蒸发器吸收冷冻水的热量而使冷冻水变成低温水，低温水用于冷却化工反应中的热。

3.根据权利要求2所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，所述蒸汽凝液的压力大于标准大气压。

4.根据权利要求2所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，所述冷却水通过冷却水系统进入冷凝器，并在冷凝器中冷却气态冷剂水，最后流出冷凝器。

5.根据权利要求4所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，冷却水系统进口温度为32-38℃。

6.根据权利要求2所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，低温低压液体在蒸发器中与冷冻水进行热交换，所述冷冻水经过冷冻水系统流入溴化锂机组内。

7.根据权利要求6所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，冷冻水系统进口温度为10-5℃。

8.根据权利要求7所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，所述冷冻水由电制冷机组制备。

9.根据权利要求1所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，所述低温水的温度为5-7℃。

10.根据权利要求1至9任一项所述的蒸汽凝液热能回收系统的优化节能方法，其特征在于，生产系统中产出的热水可以同蒸汽凝液一同被收集，所述热水的温度大于等于90℃。