剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統的製作方法
2023-10-31 03:27:57
剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統的製作方法
【專利摘要】一種剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統，包括蒸氨塔、熱泵機組、循環熱水泵、再沸器、廢水泵和氣液分離器。所述熱泵機組為吸收式熱泵機組，包括蒸發器端、吸收器端、發生器端和冷凝器端。熱泵機組放置於蒸氨塔頂部，通過熱泵機組回收利用塔頂氨汽潛熱用於加熱循環熱水，加熱後的循環熱水再通過再沸器加熱塔底蒸氨廢水產生飽和蒸汽，飽和蒸汽返回蒸氨塔內提供蒸餾熱量，實現能量的循環利用，從而降低煤氣或蒸汽消耗，提高餘熱回收的利用率，氨蒸汽被回收潛熱後經氣液分離，液相氨水返回蒸氨塔內作為回流液。
【專利說明】剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及焦化剩餘氨水處理【技術領域】，具體地說是一種剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統。
【背景技術】
[0002]煤在焦化過程中產生一定量的氨氮、氰化物、硫化物、酚和COD濃度都較高的剩餘氨水。剩餘氨水一般要經過除油、脫酚、蒸氨、酚氰汙水等處理工序。蒸氨是通過蒸餾脫除剩餘氨水中的氨、氰化物和硫化物，改善廢水水質，滿足酚氰汙水處理工序要求，同時回收氨用於脫硫或生產硫銨。剩餘氨水蒸氨工藝按加熱方式分為水蒸汽蒸氨、導熱油蒸氨和管式爐蒸氨；按操作壓力又可分為常壓蒸氨和負壓蒸氨，無論哪種剩餘氨水蒸氨工藝塔頂氨汽帶走蒸餾耗熱量的約80-90%，且氨汽需要在蒸氨分縮器中用中溫水，冷凝冷卻為液體氨水，中溫水經涼水架冷卻後循環使用，塔底再以煤氣或蒸汽為加熱熱源提供蒸餾熱量。對蒸氨塔塔頂生成的氨蒸汽熱能未能進行有效回收利用，造成浪費，降低了能源利用率，且增加了工藝水耗。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統，即將熱泵技術應用到蒸氨系統中，通過用熱泵機組代替原氨汽分縮器，實現對蒸氨塔塔頂生成的氨蒸汽潛熱的充分回收，提高能源回收利用率，降低水耗的目的。
[0004]本發明解決其技術問題所採取的技術方案是:一種剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統，包括蒸氨塔、廢水泵和熱泵機組；蒸氨塔底部的蒸氨廢水輸出口連通廢水泵的輸入口，還包括再沸器、循環熱水泵和氣液分離器；
所述廢水泵的輸出口連通再沸器底部的蒸氨廢水輸入口 ；所述熱泵機組為吸收式熱泵機組，包括蒸發器端、吸收器端、冷凝器端和發生器端；所述的蒸發器端的輸出口連通所述的吸收器端的輸入口 I，所述的吸收器端的輸出口連通所述的發生器端的輸入口，且在該連接通路上串接有溶液熱交換器；
所述的發生器端的輸出口 i連通所述的冷凝器端的輸入口 ；所述的冷凝器端的輸出口連通所述的蒸發器端的輸入口且在該連接通路上串接有冷劑泵；所述的發生器端的輸出口ii連通所述的吸收器端的輸入口 II且在該連接通路上串接有溶液熱交換器；所述的冷凝器端連通冷卻水源；所述的蒸氨塔頂部的氨蒸汽排出口通過第一支路連通所述的蒸發器端的氨蒸汽輸入口，通過第二支路連通所述的發生器端的氨蒸汽輸入口 ；所述的蒸發器端的氣液混合物輸出口以及所述的發生器端的氣液混合物輸出口分別連通所述的氣液分離器的輸入口 ；所述的氣液分離器的液相輸出口連通至蒸氨塔；所述的再沸器頂部的飽和蒸汽輸出口連通至蒸氨塔；所述的再沸器的換熱後循環熱水輸出口連通所述的循環熱水泵的輸入口 ；所述的循環熱水泵的輸出口連通所述的吸收器端的熱水輸入口 ；所述的吸收器端的熱水輸出口連通所述的再沸器的換熱前循環熱水輸入口。[0005]進一步，所述的氣液分離器上的氣相輸出口連通硫銨工序飽和器或煤氣負壓端。
[0006]本發明用吸收式的熱泵機組代替目前廣泛使用的蒸氨分縮器，熱泵機組放置於蒸氨塔頂部，通過熱泵機組回收利用塔頂氨汽潛熱用於加熱循環熱水，加熱後的循環熱水再通過再沸器加熱塔底蒸氨廢水產生飽和蒸汽，飽和蒸汽返回蒸氨塔內提供蒸餾熱量，實現能量的循環利用，從而降低煤氣或蒸汽消耗，提高餘熱回收的利用率，氨蒸汽被回收潛熱後經氣液分離，液相氨水返回蒸氨塔內作為回流液，乏汽可以送入硫銨工序飽和器或由負壓進入煤氣系統，具有以下特點:
(I)通過回收利用蒸氨塔塔頂氨蒸汽潛熱來加熱循環熱水，被加熱的循環熱水通過再沸器加熱蒸氨塔底的蒸氨廢水，使變為低壓飽和蒸汽返回蒸氨塔內繼續提供蒸餾熱量；而後循環熱水經泵加壓返回熱泵機組循環加熱，實現了對蒸氨塔頂氨蒸汽潛熱的多方位、多級式的重複循環利用，提高對氨蒸汽潛熱的利用率；
(II)用熱泵機組代替原分縮器，通過熱泵機組，將氨蒸汽的部分熱量傳遞給循環熱水，降低了中溫水消耗，從而降低了水耗；
(III)熱泵機組以熱循環水為載體，通過再沸器汽化蒸氨塔底的蒸氨廢水，生成飽和蒸汽返回蒸氨塔內繼續提供蒸餾耗熱量，不增加廢水總量；
(IV)氨蒸汽潛熱在由熱泵機組回收後，經氣液分離器，液相直接回流蒸氨塔內；
(V)本工藝只在蒸氨塔頂用熱泵代替原分縮器，增加氣液分離器，在塔底增加再沸器和循環熱水泵，塔底廢水泵可利用原蒸氨系統廢水泵，只將部分廢水引至新增再沸器即可，不影響原蒸氨主體設備，工程量 小，投資低；
(VI)該工藝可適於蒸汽蒸氨、導熱油蒸氨及管式爐蒸氨，推廣應用範圍廣。同時該系統改造基於原有設備，不影響主體設備，改造費用低，具有較好的經濟效益和社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的連接結構示意圖；
圖2為本發明中熱泵組件的連接結構示意圖；
圖中:1蒸氨塔，2熱泵組件，21蒸發器端，22吸收器端，23發生器端，24冷凝器端，25冷劑泵，26溶液熱交換器，27第一支路，28第二支路，3循環熱水泵，4再沸器，5廢水泵，6氣液分離器，7冷卻水源。
【具體實施方式】
[0008]為便於理解本發明的技術內容，下面結合附圖對其技術方案做進一步說明。
[0009]如圖1和圖2所示，一種剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統，包括蒸氨塔1、熱泵機組2、循環熱水泵3、再沸器4、廢水泵5和氣液分離器6。所述熱泵機組2為(二類)吸收式熱泵機組，包括蒸發器端21、吸收器端22、發生器端23和冷凝器端24。
[0010]蒸氨塔I上具有剩餘氨水輸入口和氨蒸汽排出口，蒸氨塔I的底端具有加熱單元，通過該加熱單元使送入蒸氨塔I中的剩餘氨水進行有效蒸發，產生氨氣蒸汽同時在蒸氨塔I的塔底產生蒸氨廢水。熱泵機組2是常見的熱能回收裝置，通常利用冷劑水的蒸發與冷凝將其內部的蒸發器端21和冷凝器端24的能量進行搬運，蒸發器端21接蒸汽乏氣，中溫廢熱和發生器端23形成驅動熱源系統，中溫廢熱還和蒸發器端21構成熱源系統，上述關於蒸氨塔I與熱泵機組2運行原理的說明均為現有技術，此處不再贅述。
[0011]蒸氨塔I底部的蒸氨廢水輸出口連通廢水泵5的輸入口，廢水泵5的輸出口連通再沸器4底部的輸入口。通過廢水泵5將蒸氨塔I底部的蒸氨廢水吸出，並送入再沸器4內。再沸器4頂部的輸出口連通蒸氨塔I。送入再沸器4中的蒸氨廢水與由熱泵組件2送入的循環熱水(過熱水)進行能量交換，將蒸氨廢水氣化為飽和蒸汽，產生的飽和蒸汽由再沸器4頂部的輸出口被送入蒸氨塔I內，來提供蒸餾熱量。所述的循環熱水泵3、再沸器4、廢水泵5三者構成了餘熱回收的核心部分。
[0012]蒸氨塔1、氣液分離器6及熱泵機組2三者之間的具體連接關係，以及循環熱水泵3及再沸器4與熱泵機組2的具體連接關係如下。
[0013]熱泵機組2中的蒸發器端21的輸出口連通吸收器端22的輸入口 I，吸收器端22的輸出口連通發生器端23的輸入口，發生器端23的輸出口 i連通冷凝器端24的輸入口，冷凝器端24的輸出口連通蒸發器端21的輸入口且在連接通路上串接有冷劑泵25，發生器端23的輸出口 ii連通吸收器端22的輸入口 II且在連接通路上串接有溶液熱交換器26。
[0014]熱泵機組2中的冷凝器端24連通冷卻水源(即冷凝器端的熱管入口與出口連通循環水源)。
[0015]蒸氨塔I頂部的氨蒸汽排出口通過第一支路27連通熱泵機組2中的蒸發器端21的氨蒸汽輸入口，通過第二支路28連通熱泵機組2中的發生器端23的氨蒸汽輸入口。蒸發器端21的氣液混合物輸出口以及發生器端23的氣液混合物輸出口分別連通氣液分離器6的輸入口。需要說明的是，所述蒸發器端21的氨蒸汽輸入口與氣液混合物輸出口分別對應蒸發器端換熱管的入口及出口 ；所述發生器端23的氨蒸汽輸入口與氣液混合物輸出口分別對應發生器端換熱管的入口及出口。
[0016]所述氣液分離器6的氣相輸出口連通硫銨工序飽和器或煤氣負壓端，氣液分離器6的液相輸出口連通蒸氨塔1，將液體回流至蒸氨塔I繼續參與蒸氨生成蒸汽的過程。
[0017]所述再沸器4的換熱後循環熱水輸出口連通循環熱水泵3的輸入口。循環熱水泵3的輸出口連通熱泵機組2中的吸收器端22的熱水輸入口。吸收器端22的熱水輸出口連通再沸器4的換熱前循環熱水輸入口。需要說明的是，所述吸收器端22的熱水輸入口與熱水輸出口分別對應吸收器端換熱管的入口及出口 ；所述再沸器4的換熱前循環熱水輸入口與換熱後循環熱水輸出口分別對應再沸器換熱管的入口及出口。
[0018]在各輸送管路上不然設置有各種控制閥門、動力泵以及常規測試元件等輔助部件，作為本領域內的普通技術人員，完全能夠根據具體情況，來對需要使用到的上述輔助部件進行具體設置，為便於說明及理解本發明的改進特點，對該部分所涉內容不再做詳細說明，所以其不能夠對本發明的保護範圍形成限制。
[0019]工作原理:
在所述熱泵機組2的蒸發器端21，由所述冷劑泵25從熱泵機組2的冷凝器端24輸送過來的冷劑被送入帶蒸發器端21，冷劑由蒸發器端21的輸入口送入後，冷劑吸收蒸發器端21傳熱管內低壓蒸汽的熱量而蒸發生成冷劑蒸汽，同時使低壓蒸汽部分凝結成液體而排出機組。生成的冷劑蒸汽通過蒸發器端21的輸出口輸送至吸收器端22的輸入口 I進入吸收器端22內部。低壓蒸汽為來自蒸氨塔1頂部的氨蒸汽，氨蒸汽通過蒸發器端21的氨蒸汽輸入口送入蒸發器端21的傳熱管,換熱後生成的大部分氣液混合物由蒸發器端21傳熱管的氣液混合物輸出口輸出到氣液分離器6中。
[0020]在所述熱泵機組2的吸收器端22，由吸收器端22的輸入口 II噴淋至吸收器端22的熱管上的吸收溶液，吸收由蒸發器端21生成的冷劑蒸汽的熱量。吸收冷劑蒸汽時生成的吸收熱使吸收器端22熱管內的熱水升溫，變為過熱水。吸收溶液吸收冷劑蒸汽後，濃度下降的吸收溶液變為稀溶液，稀溶液由溶液泵經過熱交換後經發生器端23的輸入口送入發生器端23內部。循環熱水泵3的輸入口接收由再沸器4的換熱後循環熱水輸出口端送來的熱水(該部分熱水於再沸器4內經過了放熱，為降溫後的熱水，故以下稱被降溫熱水)。循環熱水泵3的輸出口對應連通所述吸收器端22的熱水輸入口(即熱管入口)，從而將被降溫熱水送入吸收器端22的熱管內，噴淋的吸收溶液在吸收冷劑蒸汽時生成的吸收熱便用來加熱該處的被降溫熱水。所述的被降溫熱水被加熱後(成為過熱水)由所述吸收器端22的熱水輸出口(即熱管出口)送回到再沸器4的換熱前循環熱水輸入口而進入再沸器4內，與蒸氨廢氣換熱生成飽和蒸汽，並將生成的飽和蒸汽送入蒸氨塔I內部。
[0021]在所述熱泵機組2的發生器端23，由吸收器端22輸出的並經過加熱後的稀溶液，被噴淋在發生器端23的熱管上，稀溶液被熱管內的低壓蒸汽加熱，被加熱的稀溶液產生冷劑蒸汽，同時稀溶液變成濃度較高的吸收溶液(即濃溶液)，生成的吸收溶液通過發生器端23的輸出口 ii被送回吸收器端22，且是經過吸收器端22的輸入口 II送入其內部的，吸收溶液在由發生器端23向吸收器端22輸送的過程中經過了溶液熱交換器26的加熱。低壓蒸汽為來自蒸氨塔I頂部的氨蒸汽，氨蒸汽通過發生器端23的氨蒸汽輸入口送入發生器端23的傳熱管，換熱後生成的氣液混合物由發生器端23傳熱管的氣液混合物輸出口輸出到氣液分離器6中。發生器端23生成的冷劑蒸汽由發生器端23的輸出口 i送至冷凝器端24，並經冷凝器端24的輸入口進入其內部。
[0022]在所述熱泵機組2的冷凝器端24，由冷凝器端24的輸入口送入的冷劑蒸汽噴淋在冷凝器端24的換熱管上，冷劑蒸汽被降溫後變成冷劑液體，冷劑液體通過冷凝器端24的輸出口經冷劑泵25輸送到蒸發器端21的輸入口處進入蒸發器端21內部。
[0023]回收潛熱後的氨蒸汽變成了氣液混合物，而流入氣液分離器6中，在氣液分離器6中分出的氣相與硫銨工序飽和器或者煤氣負壓相連，分出的液相返回蒸餾塔I。
[0024]總之，廢水泵5送入再沸器4內部的蒸氨廢水與熱泵機組2送入再沸器4內的過熱水換熱，生成飽和蒸汽送入蒸氨塔I內。換熱後的過熱水變成溫度較低的熱水被送入循環熱水泵3，並經過循環熱水泵3送回到熱泵機組2進行換熱升溫，變成過熱水後在送回到再沸器4，如此循環換熱。
[0025]除說明書所述的技術特徵外，均為本專業技術人員的已知技術。
【權利要求】
1.一種剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統，包括蒸氨塔、廢水泵和熱泵機組；蒸氨塔底部的蒸氨廢水輸出口連通廢水泵的輸入口，其特徵是: 還包括再沸器、循環熱水泵和氣液分離器；所述廢水泵的輸出口連通再沸器底部的蒸氨廢水輸入口； 所述熱泵機組為吸收式熱泵機組，包括蒸發器端、吸收器端、冷凝器端和發生器端；所述的冷凝器端連通冷卻水源； 所述的蒸發器端的輸出口連通所述的吸收器端的輸入口I; 所述的吸收器端的輸出口連通所述的發生器端的輸入口，且在該連接通路上串接有溶液熱交換器； 所述的發生器端的輸出口 i連通所述的冷凝器端的輸入口 ； 所述的冷凝器端的輸出口連通所述的蒸發器端的輸入口且在該連接通路上串接有冷劑泵； 所述的發生器端的輸出口 ii連通所述的吸收器端的輸入口 II且在該連接通路上串接有溶液熱交換器； 所述的蒸氨塔頂部的氨蒸汽排出口通過第一支路連通所述的蒸發器端的氨蒸汽輸入口，通過第二支路連通所述的發生器端的氨蒸汽輸入口 ； 所述的蒸發器端的氣液混合物輸出口以及所述的發生器端的氣液混合物輸出口分別連通所述的氣液分離器的輸入口； 所述的氣液分離器的液 相輸出口連通至蒸氨塔；所述的再沸器頂部的飽和蒸汽輸出口連通至蒸氨塔； 所述的再沸器的換熱後循環熱水輸出口連通所述的循環熱水泵的輸入口 ； 所述的循環熱水泵的輸出口連通所述的吸收器端的熱水輸入口 ； 所述的吸收器端的熱水輸出口連通所述的再沸器的換熱前循環熱水輸入口。
2.根據權利要求1所述的剩餘氨水蒸氨塔頂氨蒸汽餘熱回收系統，其特徵是:所述的氣液分離器上的氣相輸出口連通硫銨工序飽和器或煤氣負壓端。
【文檔編號】C02F1/04GK103803668SQ201410070540
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】甄玉科, 祝仰勇, 寧述芹, 張順賢, 牛愛寧, 李瑞萍, 劉亮, 範華磊 申請人:濟鋼集團有限公司