余熱回收系統及余熱回收方法與流程

本發明涉及化工節能技術領域，具體而言，涉及一種余熱回收系統及余熱回收方法。

背景技術：

化學工業是我國的高耗能行業之一，能源消耗量在全國能源消耗總量中的比例較大，而聯堿行業則是化工行業的第一耗能大戶。改革開放以來，我國聯堿行業發展迅速，因此利用余熱回收工藝對聯堿系統進行節能改造，進一步降低單位產品能耗，節約能源，提高經濟效益，具有十分重要的作用。

某聯堿廠配套有真空制鹽系統，在正常生產過程中，聯堿各工序共產生冷凝水約260m³/h，冷凝水含有較多的熱能。現有技術中，冷凝水通常被送到熱電站處理利用。但是由于熱電站對冷凝水的溫度和壓力有特定的要求，因此需要設計換熱器，用循環水將相應的冷凝水降溫，以使冷凝水達到特定的溫度和壓力條件，然后才能被熱電站利用。

然而，現有技術中雖然實現了對冷凝水的利用，但是浪費了冷凝水自身的熱能，而且循環水的使用造成了電能的過多消耗。因此如何提供一種余熱回收系統及余熱回收方法，既能夠充分利用冷凝水的熱能，又能夠實現節能降耗的效果，對于提高企業的市場競爭力，實現節能環保具有重要意義。

有鑒于此，特提出本發明。

技術實現要素：

本發明的第一個目的在于提供一種余熱回收系統，以改善現有技術中對冷凝水的處理容易造成熱能浪費和電能過多消耗的技術問題。

本發明的第二個目的在于提供一種余熱回收方法，該方法具有流程設計科學合理和效率高的優點，能夠充分利用冷凝水的熱能，不僅實現了資源再利用，而且降低了生產過程的能耗，實現了清潔生產和節能降耗的效果。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明提供一種余熱回收系統，包括依次連接的蒸汽熱量回收單元、第一熱交換單元和第二熱交換單元；所述蒸汽熱量回收單元包括蒸汽回收器，所述第一熱交換單元包括至少一個冷凝水熱量回收器，所述第二熱交換單元包括冷凝水冷卻器；所述蒸汽回收器用于回收聯堿項目中冷凝水產生的蒸汽，所述冷凝水熱量回收器用于冷凝水與鹵水進行熱交換，所述冷凝水冷卻器用于冷凝水與廢水進行熱交換。

本發明中，所述第一熱交換單元包括串聯的冷凝水熱量回收器Ⅰ和冷凝水熱量回收器Ⅱ；所述冷凝水熱量回收器Ⅰ的入口與所述蒸汽回收器輸出冷凝水的出口連接，所述冷凝水熱量回收器Ⅱ中冷凝水的出口與所述冷凝水冷卻器中冷凝水的入口連接。

本發明中，所述第一熱交換單元還包括預熱器，所述預熱器用于預熱鹵水、并輸出鹵水到所述冷凝水熱量回收器Ⅰ及冷凝水熱量回收器Ⅱ中。

本發明中，所述第二熱交換器還包括廢液輸入泵和廢液輸出泵，所述廢液輸入泵用于將廢水輸入所述冷凝水冷卻器中進行熱交換，所述廢液輸出泵用于將完成熱交換后的廢水輸出待利用。

本發明中，所述余熱回收系統還包括儲水裝置和輸水裝置；所述儲水裝置用于接收并儲存冷凝水，所述輸水裝置用于輸出所述儲水裝置中的冷凝水。

本發明中，所述蒸汽回收器的入口管路中、所述蒸汽回收器的輸出蒸汽的管路中、所述蒸汽回收器與所述冷凝水熱量回收器之間的管路中、及所述冷凝水熱量回收器與所述冷凝水冷卻器之間的管路中均設置有監控裝置；所述監控裝置包括流量控制器、溫度傳感器和壓力傳感器。

本發明還提供一種余熱回收方法，該方法于上述余熱回收系統中使用，包括以下步驟：將冷凝水通過蒸汽熱量回收單元的蒸汽回收器進行回收蒸汽，蒸汽用于匯入聯堿項目的蒸汽管線中利用；回收完蒸汽后的冷凝水進入第一熱交換單元，通過冷凝水熱量回收器與鹵水進行熱交換，然后進入第二熱交換單元，通過冷凝水冷卻器與廢水進行熱交換，最后匯入儲水裝置，并通過輸水裝置輸出。

本發明中，進入蒸汽回收器的冷凝水的壓力≤0.6MPa，溫度≤170℃；蒸汽回收器的輸出蒸汽的管路中，輸出蒸汽的壓力≤0.2MPa，溫度≤150℃。

本發明中，冷凝水熱量回收器的輸出冷凝水的管路中壓力≤0.08MPa，溫度≤110℃。

本發明中，冷凝水冷卻器的輸出冷凝水管路中壓力≤0.03MPa，溫度≤90℃。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)本發明余熱回收系統，對于聯堿項目中產生的冷凝水可以通過蒸汽熱量回收單元中的蒸汽回收器將蒸汽回收，并將蒸汽匯入聯堿項目的蒸汽管線中，因此能夠為真空制鹽系統中補充蒸汽，節約蒸汽量超過15％，從而有效降低制鹽成本，提高企業的市場競爭力；同時，通過第一熱交換單元的至少一個冷凝水熱量回收器能夠實現冷凝水與鹵水的熱交換，從而能夠使鹵水的溫度升高到90℃以上，降低鹵水進入真空制鹽系統前預熱過程所消耗的電能；此外，通過第二熱交換單元的冷凝水冷卻器能夠實現冷凝水與廢水的熱交換，從而能夠使廢水的溫度升高到40℃以上，提高利用廢水對礦區進行采鹵的效率。本發明余熱回收系統能夠改善冷凝水處理造成的熱能浪費和消耗電能過多的問題，將余熱回收系統與真空制鹽系統聯合，補充蒸汽量，熱能再利用，最終降低綜合能耗，實現清潔生產和節能環保的效果。

(2)本發明余熱回收方法，用于對聯堿項目中產生的冷凝水余熱進行高效回收利用，具有流程設計科學合理、效率高和簡單易行的優點，適于推廣應用；通過充分利用冷凝水的熱能，不僅能夠實現資源再利用，而且能夠降低生產過程的能耗，達到清潔生產和節能降耗的效果；該方法能夠降低企業的生產成本，提高企業競爭力，實現較好的經濟效益和環境效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發明實施方式提供的余熱回收系統的簡易結構示意圖。

圖標：001-蒸汽熱量回收單元；002-第一熱交換單元；003-第二熱交換單元；011-蒸汽回收器；031-冷凝水冷卻器；004-蒸汽管線；021-冷凝水熱量回收器Ⅰ；022-冷凝水熱量回收器Ⅱ；005-產硝循環管；023-預熱器；032-廢液輸入泵；033-廢液輸出泵；006-儲水裝置；007-輸水裝置。

具體實施方式

下面將結合實施方式和實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施方式和實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

圖1為本發明實施方式提供的余熱回收系統的簡易結構示意圖。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

根據本發明的一個方面，如圖1所示，本發明實施方式提供一種余熱回收系統，包括依次連接的蒸汽熱量回收單元001、第一熱交換單元002和第二熱交換單元003；蒸汽熱量回收單元001包括蒸汽回收器011，第一熱交換單元002包括至少一個冷凝水熱量回收器，第二熱交換單元003包括冷凝水冷卻器031；蒸汽回收器011用于回收聯堿項目中冷凝水產生的蒸汽，冷凝水熱量回收器用于冷凝水與鹵水進行熱交換，冷凝水冷卻器031用于冷凝水與廢水進行熱交換。

本發明上述實施方式的有益效果為：

本發明實施方式提供的余熱回收系統中，聯堿項目中產生的冷凝水可以通過蒸汽熱量回收單元001中的蒸汽回收器011將蒸汽回收，并將蒸汽匯入聯堿項目的蒸汽管線004中，因此能夠為真空制鹽系統中補充蒸汽，節約蒸汽量超過15％，從而有效降低制鹽成本，提高企業的市場競爭力；同時，通過第一熱交換單元002的至少一個冷凝水熱量回收器能夠實現冷凝水與鹵水的熱交換，從而能夠使鹵水的溫度升高到90℃以上，降低鹵水進入真空制鹽系統前預熱過程所消耗的電能；此外，通過第二熱交換單元003的冷凝水冷卻器031能夠實現冷凝水與廢水的熱交換，從而能夠使廢水的溫度升高到40℃以上，提高利用廢水對礦區進行采鹵的效率。與現有技術相比，本發明實施方式提供的余熱回收系統能夠改善冷凝水處理造成的熱能浪費和消耗電能過多的問題，將余熱回收系統與真空制鹽系統聯合，能夠降低綜合能耗，補充蒸汽量，實現了清潔生產和節能環保的效果，提高了經濟和環境效益。

此處需要補充說明的是，聯堿項目中產生兩種冷凝水，包括第一冷凝水和第二冷凝水，第一冷凝水壓力為0.6MPa，溫度能夠達到170℃左右，第二冷凝水壓力為0.6MPa，溫度為60℃左右，第一冷凝水依次通過蒸汽熱量回收單元001、第一熱交換單元002和第二熱交換單元003，然后與第二冷凝水匯合，再進行后續利用。

可選地，本發明實施方式提供的余熱回收系統，第一熱交換單元002包括串聯的冷凝水熱量回收器Ⅰ021和冷凝水熱量回收器Ⅱ022；冷凝水熱量回收器Ⅰ021的入口與蒸汽回收器011輸出冷凝水的出口連接，冷凝水熱量回收器Ⅱ022中冷凝水的出口與冷凝水冷卻器031中冷凝水的入口連接。工作時，經過蒸汽熱量回收單元001回收蒸汽后的冷凝水依次進入冷凝水熱量回收器Ⅰ021和冷凝水熱量回收器Ⅱ022，在冷凝水熱量回收器Ⅰ021和冷凝水熱量回收器Ⅱ022中與進入真空制鹽系統中產硝循環管005的鹵水完成間接熱交換的過程，從而將鹵水的溫度升高到90℃以上，提高鹽硝聯產的效率。由于設置有串聯的兩級裝置冷凝水熱量回收器Ⅰ021和冷凝水熱量回收器Ⅱ022，因此能夠顯著提高熱交換的效果，實現對冷凝水熱量的充分利用，降低其它裝置加熱鹵水的能耗。

可選地，本發明實施方式提供的余熱回收系統中，第一熱交換單元002還包括預熱器023，預熱器023用于預熱鹵水、并輸出鹵水到冷凝水熱量回收器Ⅰ021及冷凝水熱量回收器Ⅱ022中。由于進入真空制鹽系統中產硝循環管005的鹵水需要超過85℃才能符合要求，因此使用時，鹵水先由預熱器023預熱到一定的溫度(例如75℃)，然后進入冷凝水熱量回收器Ⅰ021及冷凝水熱量回收器Ⅱ022與冷凝水進行熱交換，最后升溫到規定溫度的鹵水進入真空制鹽系統的產硝循環管005中。由于預熱器023能夠用于對鹵水提前預熱，再加上熱交換得到的冷凝水的熱量，因此能夠保證鹵水進入真空制鹽系統時符合要求，第一熱交換單元002能夠有效降低加熱鹵水的能耗，實現了對冷凝水熱量的有效利用。

可選地，如圖1所示，本發明實施方式提供的余熱回收系統中，第二熱交換單元003還包括廢液輸入泵032和廢液輸出泵033，廢液輸入泵032用于將廢水輸入冷凝水冷卻器031中進行熱交換，廢液輸出泵033用于將完成熱交換后的廢水輸出待利用。使用時，由第一熱交換單元002流出的冷凝水進入第二熱交換單元003的冷凝水冷卻器031，與用于進入礦區采鹵的廢水進行熱交換，能夠將廢水加熱到40℃以上，其中用于進入礦區采鹵的廢水由廢液輸入泵032輸入冷凝水冷卻器031中，完成熱交換后的廢水由廢液輸出泵033輸出，然后輸送到礦區用于采鹵，廢液輸入泵032和廢液輸出泵033的設置，有利于提高廢水與冷凝水冷卻器031中熱交換的效率，將達到溫度要求的廢水快速輸出利用，既能夠減少加熱廢水的能耗，實現對冷凝水熱能的高效利用，又能夠提高工作效率。

可選地，如圖1所示，本發明實施方式提供的余熱回收系統中，還包括儲水裝置006和輸水裝置007；儲水裝置006用于接收并儲存冷凝水，輸水裝置007用于輸出儲水裝置006中的冷凝水。使用時，由第二熱交換單元003的冷凝水冷卻器031中輸出的冷凝水進入儲水裝置006中，同時第二冷凝水也進入儲水裝置006中，由于此時儲水裝置006中的冷凝水的溫度和壓力已經達到送入熱電站的要求，因此通過輸水裝置007可以方便快捷地將儲水裝置006中的冷凝水輸送到熱電站。

可選地，儲水裝置006典型但非限制性為冷凝水箱或冷凝水桶，輸水裝置007典型但非限制性為動力泵及配套的管道。

可選地，本發明實施方式提供的余熱回收系統中，蒸汽回收器011的入口管路中、蒸汽回收器011的輸出蒸汽的管路中、蒸汽回收器011與冷凝水熱量回收器之間的管路中、及冷凝水熱量回收器與冷凝水冷卻器031之間的管路中均設置有監控裝置；監控裝置可以包括流量控制器、溫度傳感器和壓力傳感器。由于設置有監控裝置，因此能夠實時監控余熱回收系統中各管路中的流量、溫度和壓力等參數值，從而能夠便于管理整個系統，有利于保證系統穩定高效地運行。

下面結合圖1，對本發明余熱回收系統的工作過程作詳細說明：

如圖1所示，本發明實施方式提供的余熱回收系統中，第一冷凝水先進入蒸汽熱量回收單元001，在蒸汽回收器011中冷凝水的蒸汽被回收，然后蒸汽匯入聯堿項目的蒸汽管線004中，為真空制鹽系統中補充蒸汽；由蒸汽熱量回收單元001流出的冷凝水進入第一熱交換單元002，依次在冷凝水熱量回收器Ⅰ021和冷凝水熱量回收器Ⅱ022中與由預熱器023預熱處理后的鹵水進行熱交換，鹵水升高到需要的溫度后進入真空制鹽系統的產硝循環管005中；由第一熱交換單元002流出的冷凝水進入第二熱交換單元003，在冷凝水冷卻器031中與由廢液輸入泵032輸送的廢液進行熱交換，廢液升高到所需要的溫度后由廢液輸出泵033輸送到礦區待利用；由第二熱交換單元003流出的冷凝水進入儲水裝置006，同時第二冷凝水也進入儲水裝置006，最后由輸水裝置007將儲水裝置006中的冷凝水輸送到熱電站。

根據本發明的另一個方面，本發明實施方式提供一種余熱回收方法，該方法于上述余熱回收系統中使用，包括以下步驟：將冷凝水通過蒸汽熱量回收單元001的蒸汽回收器011進行回收蒸汽，蒸汽用于匯入聯堿項目的蒸汽管線004中利用；回收完蒸汽后的冷凝水進入第一熱交換單元002，通過冷凝水熱量回收器與鹵水進行熱交換，然后進入第二熱交換單元003，通過冷凝水冷卻器031與廢水進行熱交換，最后匯入儲水裝置006，并通過輸水裝置007輸出。

在本發明實施方式提供的余熱回收方法中，先對冷凝水進行回收蒸汽，以實現充分利用能量的效果，完成蒸汽回收后，進入蒸汽回收器011的冷凝水壓力≤0.6MPa，溫度≤170℃；蒸汽回收器011的輸出蒸汽的管路中，輸出蒸汽的壓力≤0.2MPa，溫度≤150℃。

可選地，進入蒸汽回收器011的冷凝水的流量為300m³/h，壓力為0.6MPa，溫度為170℃；蒸汽回收器011的輸出蒸汽的管路中，輸出蒸汽的壓力為0.2MPa，溫度為150℃，蒸汽流量為20m³/h。

進一步地，冷凝水完成蒸汽回收后，與鹵水進行熱交換，完成此次熱交換后，冷凝水熱量回收器的輸出冷凝水的管路中壓力≤0.08MPa，溫度≤110℃。通過充分利用冷凝水中的熱能，能夠使用于鹽硝聯產中的鹵水的溫度升高到所需要的溫度，從而減少了加熱鹵水的能耗，提高了冷凝水熱能的利用效率，實現了節能降耗的效果。

可選地，冷凝水熱量回收器的輸出冷凝水的管路中壓力為0.08MPa，溫度為100℃，冷凝水的流量為280m³/h。

更進一步地，由第一熱交換單元002流出冷凝水與廢水進行熱交換，完成此次熱交換后，冷凝水冷卻器031的輸出冷凝水管路中壓力≤0.03MPa，溫度≤90℃。通過再次利用冷凝水的熱能，能夠使用于礦區采鹵的廢水的溫度升高到所需要的溫度，從而提高采鹵的效率，在充分利用冷凝水熱能的基礎上實現清潔生產的目的。

可選地，冷凝水冷卻器031的輸出冷凝水管路中壓力為0.03MPa，溫度為90℃，冷凝水的流量為280m³/h。

本發明實施方式提供的余熱回收方法，適用于對聯堿項目中產生的冷凝水余熱進行高效回收利用，具有流程設計科學合理、效率高和簡單易行的優點，適于推廣應用；通過充分利用冷凝水的熱能，不僅能夠實現資源再利用，而且能夠降低生產過程的能耗，達到清潔生產和節能降耗的效果；該方法能夠降低企業的生產成本，提高企業競爭力，實現較好的經濟效益和環境效益。

下面結合具體實施例和對比例，對本發明和現有技術作進一步說明。

實施例1

一種余熱回收系統，包括蒸汽熱量回收單元001、第一熱交換單元002、第二熱交換單元003、冷凝水桶和動力泵及配套的管道；

其中，蒸汽熱量回收單元001包括蒸汽回收器011，蒸汽回收器011與真空制鹽系統的蒸汽管線004聯通，第一熱交換單元002包括預熱器023、和串聯的冷凝水熱量回收器Ⅰ021及冷凝水熱量回收器Ⅱ022，第二熱交換單元003包括廢液輸入泵032、冷凝水冷卻器031和廢液輸出泵033；

蒸汽回收器011的入口管路中、蒸汽回收器011的輸出蒸汽的管路中、蒸汽回收器011與冷凝水熱量回收器Ⅰ021之間的管路中、及冷凝水熱量回收器Ⅱ022與冷凝水冷卻器031之間的管路中均設置有監控裝置；監控裝置可以包括流量控制器、溫度傳感器和壓力傳感器。

對比例1

現有技術中的換熱器。

實驗例1

某廠正在運行的聯堿項目，包括真空制鹽系統、聯堿系統及配套的公用工程。

采用對比例1的換熱器，將聯堿項目中的冷凝水處理后送至熱電站。

實驗例2

將實驗例1中的換熱器替換為實施例1的余熱回收系統，對聯堿項目中的冷凝水進行處理后送至熱電站，其余系統同實驗例1。

實驗結果及分析

上述兩個實驗例分別運行4年，記錄實驗數據，并進行統計分析。

由統計結果得知，實驗例1中真空制鹽系統的蒸汽消耗量為0.8噸/噸鹽(目前國內真空制鹽系統的蒸汽消耗平均水平在0.85-0.90噸/噸鹽)，而實驗例2中真空制鹽裝置的蒸汽消耗量僅為0.68噸/噸鹽。以聯堿項目中設置100萬噸真空制鹽系統為例，分別采用實驗例1(換熱器)和實驗例2(余熱回收系統)的方式處理冷凝水，則采用本發明余熱回收系統后能夠達到年節約蒸汽12萬噸的效果，按低壓蒸汽80元/噸計，本發明余熱回收系統每年能夠為企業節約960萬元，節能降耗的效益十分顯著。

此外，與實驗例1所采用現有技術中的換熱器相比，實驗例2將聯堿項目的冷凝水通過本發明余熱回收系統進行熱能回收，最終能夠使綜合能耗降低11.058kg標準煤/噸鹽，同時最大限度地降低真空制鹽系統的蒸汽消耗，從而能夠降低制鹽成本，提高企業的市場競爭力，另外還能夠降低循環水冷卻冷凝水的電力消耗，充分利用冷凝水的熱量，實現清潔生產，進而有利于保護環境，減少環境污染。

盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可以做出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。