本發(fā)明涉及低溫余熱利用，具體為一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題，如何提高工業(yè)企業(yè)的綜合能源利用效率、回收各種余熱和減小排熱對(duì)環(huán)境的污染成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)?；どa(chǎn)過程是連續(xù)、多工序、多層次的，需要消耗大量的燃料和電能，同時(shí)產(chǎn)生豐富的低溫余熱資源（70～120℃），因此節(jié)能潛力巨大。然而這些能量除很小部分轉(zhuǎn)入到產(chǎn)品中外，絕大部分能量都以冷卻水、冷卻空氣、加熱爐排煙等形式排放至環(huán)境而損失，既造成環(huán)境的熱污染又增加企業(yè)的能耗。

2、化工裝置間在物料、熱能上是高度耦合和關(guān)聯(lián)的，低溫余熱資源，由于熱源和溫位分布很廣，熱源與熱阱相當(dāng)分散，無法送回生產(chǎn)工藝過程中加以利用，多通過與空氣、循環(huán)水進(jìn)行換熱而排放掉這部分熱能，造成大量低溫余熱資源的浪費(fèi)。因此，如何進(jìn)行裝置間熱聯(lián)合減少低溫余熱的產(chǎn)生，如何回收工藝裝置產(chǎn)生的低溫余熱，以及如何對(duì)低溫余熱加以高質(zhì)轉(zhuǎn)化，是化工產(chǎn)業(yè)亟待解決的重大關(guān)鍵技術(shù)問題，也是制約企業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

3、利用低溫余熱產(chǎn)蒸汽是一種非常有效的高質(zhì)轉(zhuǎn)化方式，尤其在石油化工行業(yè)，本身需要大量的蒸汽，為利用余熱回收制蒸汽提供了有利條件。傳統(tǒng)的熱泵技術(shù)最高只能產(chǎn)生70～90℃的熱水，然而工業(yè)過程一般需要高溫蒸汽，因此導(dǎo)致傳統(tǒng)的熱泵難以用于低溫余熱回收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、高溫蒸汽熱泵一般可以產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，因此適用于對(duì)低溫余熱進(jìn)行回收，并產(chǎn)生蒸汽，用于用戶生產(chǎn)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明基于高溫蒸汽熱泵技術(shù)，提供了一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)及其方法，具備循環(huán)水消耗量少、系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，解決現(xiàn)有的熱泵可能存在泄露或者其他故障，導(dǎo)致熱水帶油進(jìn)入到產(chǎn)生的蒸汽當(dāng)中去的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于低溫余熱熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，包括熱媒水取熱單元、除氧水產(chǎn)汽單元和蒸汽壓縮單元順次通過管道相連通，所述熱媒水取熱單元包括低溫余熱出口、換熱器管程、熱媒水罐、熱媒水泵和低溫余熱進(jìn)口順次通過管道相連通，所述除氧水產(chǎn)汽單元包括所述換熱器殼程出口、負(fù)壓閃蒸罐、除氧水泵和換熱器殼程進(jìn)口順次通過管道相連通，所述蒸汽壓縮單元所述負(fù)壓閃蒸罐頂出口、第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、汽液分離罐和蒸汽出系統(tǒng)順次通過管道相連通，所述負(fù)壓閃蒸罐下部連接除氧水補(bǔ)給管線，所述負(fù)壓閃蒸罐上段連通真空泵，所述汽液分離罐底出口和第二壓縮機(jī)入口相連通。

3、進(jìn)一步，所述換熱器為板式換熱器，實(shí)現(xiàn)熱媒水與除氧水換熱，所述負(fù)壓閃蒸罐可將除氧水生成0.034mpa（絕壓）的低低壓蒸汽。

4、進(jìn)一步，所述第一壓縮機(jī)為兩級(jí)離心式壓縮機(jī)，通過兩級(jí)離心壓縮可將低低壓蒸汽提高到0.130mpa（絕壓）低壓蒸汽。

5、進(jìn)一步，所述第二壓縮機(jī)為螺桿式壓縮機(jī)，可將低壓蒸汽提高到0.7mpa（絕壓）蒸汽。

6、一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的方法，包括以下步驟：

7、步驟1?熱媒水取熱，通過熱媒水泵將熱媒水從熱媒水罐抽出，以一定壓力輸送至各低溫余熱系統(tǒng)，將各生產(chǎn)裝置上產(chǎn)生的溫度70~120℃的低溫余熱通過熱媒水換熱取出，換熱原則是從低溫到高溫，梯級(jí)換熱，將熱媒水加熱至98℃；

8、步驟2除氧水換熱，除氧水通過除氧水泵從負(fù)壓閃蒸罐抽出升壓，輸送到換熱器，與98℃熱媒水換熱，98℃熱媒水通過間壁式換熱將熱量傳遞給除氧水，升溫后的除氧水進(jìn)入負(fù)壓閃蒸罐；

9、步驟3負(fù)壓閃蒸產(chǎn)汽，通過真空泵將負(fù)壓閃蒸罐的壓力降低至真空狀態(tài)，升溫后的除氧水通過減壓閥進(jìn)入負(fù)壓閃蒸罐，發(fā)生閃蒸汽化，產(chǎn)生0.034mpa（絕壓）的低低壓蒸汽，未汽化的除氧水循環(huán)換熱產(chǎn)汽，負(fù)壓閃蒸罐液位維持通過除氧水補(bǔ)給線提供；

10、步驟4蒸汽壓縮升壓?產(chǎn)生的0.034mpa（絕壓）的低低壓蒸汽，通過串聯(lián)的兩組壓縮機(jī)升壓，第一壓縮機(jī)通過兩級(jí)離心壓縮將低低壓蒸汽提高到0.130mpa（絕壓）低壓蒸汽，第二壓縮機(jī)通過螺桿壓縮將低壓蒸汽提高到0.7mpa（絕壓）蒸汽；

11、步驟5?汽液分離?經(jīng)由螺桿壓縮機(jī)升壓的0.7mpa（絕壓）蒸汽進(jìn)入汽液分離罐進(jìn)行汽液分離，氣體部分進(jìn)入蒸汽出系統(tǒng)供用戶使用，液體部分自壓回螺桿壓縮入口回用。

12、進(jìn)一步，熱媒水取熱的傳輸溫差損失每千米小于1℃，實(shí)現(xiàn)低溫余熱資源回收，取消部分空冷器，減少循環(huán)水用量。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：

14、（1）熱媒水取熱，除氧水產(chǎn)汽，以除氧水作為工作介質(zhì)，除氧水和熱媒水間接換熱制取低壓蒸汽，相比于吸收式熱泵或壓縮式熱泵，能保證蒸汽品質(zhì)，安全性高，避免了工作介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜流程、換熱器泄漏及工作介質(zhì)壓縮機(jī)泄漏等問題造成的風(fēng)險(xiǎn)；

15、（2）采用負(fù)壓閃蒸+兩次壓縮技術(shù)，通過消耗少量電能，利用低溫?zé)崦剿訜岢跛僬婵臻W蒸成低低壓蒸汽，然后將蒸汽經(jīng)兩次壓縮至高溫高壓，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芨哔|(zhì)轉(zhuǎn)化，既節(jié)能降耗，也可以緩解企業(yè)低溫?zé)岬睦速M(fèi)和中低壓蒸汽不足之間的矛盾；

16、（3）循環(huán)水消耗量少，只有潤(rùn)滑油冷卻需要少量的循環(huán)水，主工藝不需要消耗循環(huán)水，減少了公用工程消耗。

技術(shù)特征：

1.一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，包括熱媒水取熱單元、除氧水產(chǎn)汽單元和蒸汽壓縮單元順次通過管道相連通，所述熱媒水取熱單元包括低溫余熱出口、換熱器管程、熱媒水罐、熱媒水泵和低溫余熱進(jìn)口順次通過管道相連通，所述除氧水產(chǎn)汽單元包括所述換熱器殼程出口、負(fù)壓閃蒸罐、除氧水泵和換熱器殼程進(jìn)口順次通過管道相連通，所述蒸汽壓縮單元所述負(fù)壓閃蒸罐頂出口、第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、汽液分離罐和蒸汽出系統(tǒng)順次通過管道相連通，所述負(fù)壓閃蒸罐下部連接除氧水補(bǔ)給管線，所述負(fù)壓閃蒸罐上段連通真空泵，所述汽液分離罐底出口和第二壓縮機(jī)入口相連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器為板式換熱器，實(shí)現(xiàn)熱媒水與除氧水換熱，所述負(fù)壓閃蒸罐可將除氧水生成0.034mpa（絕壓）的低低壓蒸汽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓縮機(jī)為兩級(jí)離心式壓縮機(jī)，通過兩級(jí)離心壓縮可將低低壓蒸汽提高到0.130mpa（絕壓）低壓蒸汽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二壓縮機(jī)為螺桿式壓縮機(jī)，可將低壓蒸汽提高到0.7mpa（絕壓）蒸汽。

5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的方法，其特征在于，熱媒水取熱的傳輸溫差損失每千米小于1℃，實(shí)現(xiàn)低溫余熱資源回收，取消部分空冷器，減少循環(huán)水用量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，包括熱媒水取熱單元、除氧水產(chǎn)汽單元和蒸汽壓縮單元，所述熱媒水取熱單元包括低溫余熱出口、換熱器管程、熱媒水罐、熱媒水泵和低溫余熱進(jìn)口順次通過管道連通，所述除氧水產(chǎn)汽單元包括所述換熱器殼程出口、負(fù)壓閃蒸罐、除氧水泵和換熱器殼程進(jìn)口順次通過管道連通，所述蒸汽壓縮單元所述負(fù)壓閃蒸罐頂出口、第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、汽液分離罐和蒸汽出系統(tǒng)順次通過管道連通。該用于一種低溫余熱通過熱媒水生產(chǎn)蒸汽的方法，從低溫余熱獲取98℃熱媒水，通過換熱器加熱除氧水，升溫后的除氧水進(jìn)行負(fù)壓閃蒸，再經(jīng)壓縮升壓產(chǎn)生低壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)岣哔|(zhì)轉(zhuǎn)化，避免工質(zhì)泄露，系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性好。

技術(shù)研發(fā)人員：胡廷平,熊梓欣,談瑩,張鈺欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢輕工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23