一种用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统，属于节能降温技术领域。


背景技术：

2.焦化厂炼焦时，焦炉产生的高温煤气经过循环氨水喷洒初步降温后进入煤气净化装置，此时的煤气温度约为82
‑
85℃，然后煤气经气液分离装置分离后，煤气进入初冷器进一步被冷却至19
‑
25℃，煤气中的大量水蒸气、焦油气、萘等杂质被分离出来，以达到降低煤气体积和净化煤气的作用。
3.煤气冷却所用初冷器通常采用上下两段冷却方式，第一段采用32℃左右的常温循环水冷却，可将煤气温度冷却至40
‑
35℃；第二段采用16℃左右的低温循环水冷却，可将煤气温度冷却至19
‑
25℃，其中，低温循环水需要制冷机提供冷能。
4.1.与本实用新型相关的现有技术一
5.1.1现有技术一的技术方案
6.常温循环水采用自然蒸发冷却降温的方式来降低循环水的温度，其具有装置结构简单、能耗低、运行成本低廉的特点，是目前工业企业降温最常用的降温方式之一。常温循环水降温工艺流程简图如图1所示。
7.从图1中可以看出，在常温循环水降温工艺流程中，蒸发冷凝器1底部设循环水池，循环水池的出口与循环水供水泵2的进口通过管道连通；循环水供水泵2的出口通过循环水供水管3与换热器4的水进口连通；换热器4的水出口通过循环水回水管5与蒸发冷凝器1的喷淋口连通。蒸发冷凝器1与循环水供水泵2、循环水供水管3、换热器4的水路、循环水回水管5组成循环通路。
8.1.2现有技术一的缺点
9.(1)采用自然蒸发冷却的方式降温，降温效果受环境温度、湿度影响较大，供水温度变化较大，如北方地区冬季供水温度普遍低于18℃，夏季供水温度高达35℃以上，供水温度季节差距大；
10.(2)正常设计供水温度为30
‑
32℃，无法满足19
‑
25℃的初冷器出口煤气温度控制要求。
11.2.与本实用新型相关的现有技术二
12.2.1现有技术二的技术方案
13.在焦化厂为满足初冷器煤气降温要求，常配备带有制冷机降温的低温水系统，并采用常温循环水与低温水串联的方式进行降温，先使用常温循环水将煤气冷却40℃
‑
35℃，再用16℃左右的低温水将煤气进一步冷却至要求范围，这样焦炉煤气大部分的热量被常温循环水带走，低温水的降温负荷不高，避免了因增加制冷机能耗带来的生产成本增长。常温循环水与低温水降温工艺流程简图如图2所示。
14.从图2中可以看出，在常温循环水与低温水降温工艺流程中，蒸发冷凝器1底部设
循环水池，循环水池的出口与循环水供水泵2的进口通过管道连通；循环水供水泵2的出口通过循环水供水管3与初冷器4的上段水进口连通；初冷器4的上段水出口通过循环水回水管5与蒸发冷凝器1的喷淋口连通。蒸发冷凝器1与循环水供水泵2、循环水供水管3、初冷器4的上段水路、循环水回水管5组成循环通路；
15.低温水回水箱6的出口与低温水循环泵7的进口通过管道连通，低温水循环泵7的出口与制冷机8的水进口通过管道相通，制冷机8的水出口与低温水供水箱9的进口通过管道相通，低温水供水箱9的出口与低温水供水泵10的进口通过管道相通，低温水供水泵10的出口与初冷器4的下段水进口通过低温水供水管道11相通，初冷器4的下段水出口与低温水回水箱6的进口通过低温水回水管道12相通。低温水回水箱6与低温水循环泵7、制冷机8、低温水供水箱9、低温水供水泵10、低温水供水管11、初冷器4的下段水路、低温水回水管12组成循环通路。
16.2.2现有技术二的缺点
17.(1)在我国北方地区，冬季平均气温普遍在0℃以下，造成冬季常温循环水供水温度受气温影响大幅降低，供水温度普遍低于18℃，接近低温水供水温度。如继续开启制冷机进行降温不仅浪费能源，且易造成初冷器出口煤气温度过低影响生产；如停用制冷机，全部使用常温循环对初冷器一段进行降温，因换热面积不足，易造成初冷器出口煤气温度超标；
18.(2)因循环水回水管高低落差高达20m
‑
25m，循环水流速较大，循环水回水管顶部会形成表压为
‑
20kpa至
‑
90kpa的真空区域，如初冷器顶部换热管泄漏，初冷器壳程内的压力约为
‑
3kpa至
‑
6kpa的煤气会被吸入循环水回水管中，被循环水带回蒸发冷凝器，严重时会造成人员中毒或发生火灾事故。
19.因此，提供一种新型的用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能装置已经成为本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

20.为了解决上述的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统。本实用新型所提供的该系统能够有效利用冬季环境低温，节约能源，降低生产成本，稳定控制初冷器后煤气温度指标；还能及时发现和消除初冷器运行期间的安全隐患。
21.为达上述目的，本实用新型提供了一种用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统，其中，所述系统包括：常温循环水降温装置、低温水降温装置及节能降温装置；
22.所述节能降温装置包括降温水供水管路及降温水回水管路；所述降温水供水管路包括降温泵及降温供水管，所述常温循环水降温装置中的循环水供水泵的进口管道及所述低温水降温装置中的低温水供水管道分别设有第一旁通管路及第二旁通管路，所述第一旁通管路与降温泵的进口连通，降温泵的出口经由第一阀门与降温供水管的一端连通，降温供水管的另一端与第二旁通管路连通；
23.所述降温水回水管路包括降温水回水管和设置在降温水回水管上的第三阀门；降温水回水管的一端连通所述常温循环水降温装置中的循环水回水管，另一端连通所述低温水降温装置中的低温水回水管道；
24.所述低温水降温装置中的低温水供水泵的出口与第二旁通管路之间的低温水供
水管道上设置有第二阀门；所述低温水降温装置中的低温水回水箱的进口与降温水回水管之间的低温水回水管道上设置有第四阀门。
25.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述常温循环水降温装置包括蒸发冷凝器、循环水供水泵及初冷器；蒸发冷凝器的底部设有循环水池，循环水池的出口通过进口管道与循环水供水泵的进口连通；循环水供水泵的出口通过循环水供水管与初冷器的上段水进口连通；初冷器的上段水出口通过循环水回水管与蒸发冷凝器的喷淋口连通。
26.在以上所述系统的常温循环水降温装置中，蒸发冷凝器与循环水供水泵、循环水供水管、初冷器的上段水路、循环水回水管组成循环通路。
27.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述常温循环水降温装置还包括缓冲罐，且所述缓冲罐设置于降温水回水管与蒸发冷凝器的喷淋口之间的循环水回水管上。
28.本实用新型所提供的系统中，所述缓冲罐用于排出循环水回水中所夹带的气体，如可燃气体等。
29.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述缓冲罐顶部设有自动排气阀，所述自动排气阀的出气口处设有可燃气体检测仪。
30.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述可燃气体检测仪位于自动排气阀的出气口正上方20cm
‑
50cm处；
31.优选地，所述可燃气体检测仪位于自动排气阀的出气口正上方20cm
‑
40cm处。
32.本实用新型所提供的系统中，所述可燃气体检测仪为常规设备，用于检测缓冲罐所排气体中是否含有可燃气体，如含有可燃气体，说明初冷器换热管存在泄漏。
33.于本实用新型所提供的系统中增设缓冲罐、自动排气阀以及可燃气体检测仪能及时发现和消除初冷器运行期间的安全隐患。
34.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述低温水降温装置包括低温水回水箱、低温水循环泵、制冷机、低温水供水箱及低温水供水泵；低温水回水箱的出口通过管道依次经由低温水循环泵、制冷机与低温水供水箱的进口连通，低温水供水箱的出口通过管道与低温水供水泵的进口连通，低温水供水泵的出口通过低温水供水管道与初冷器的下段水进口连通，初冷器的下段水出口通过低温水回水管道与低温水回水箱的进口连通。
35.在以上所述系统的低温水降温装置中，低温水回水箱、低温水循环泵、制冷机、低温水供水箱、低温水供水泵、低温水供水管道、初冷器的下段水路、低温水回水管道组成循环通路。
36.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述降温泵为变频调节式降温泵。本实用新型使用变频调节式降温泵便于调整初冷器上下两段，尤其是下段的循环水的供水量。
37.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，降温泵的出口及第一阀门之间的降温供水管上还设置有第一单向阀。
38.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述低温水降温装置中的低温水供水泵的出口与第二阀门之间的低温水供水管道上还设置有第二单向阀。
39.作为本实用新型以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门以及第四阀门均为闸阀。
40.其中，本实用新型设置第一阀门便于检修或更换第一单向阀，其还可以用于在节能降温装置停用时防止第一单向阀泄露造成常温循环水与低温水串漏，即可以起到隔断常温循环水与低温水的作用。
41.本实用新型设置第二阀门便于检修或更换第二单向阀，其还可以用于防止系统使用时(即低温水降温装置停用，启用节能降温装置)常温循环水流入低温水供水箱。
42.本实用新型所设置的第三阀门用于在节能降温装置停用时隔断常温循环水与低温水。
43.本实用新型所设置的第四阀门可以防止系统使用时(即低温水降温装置停用，启用节能降温装置)常温循环水流入低温水回水箱。
44.本实用新型中所使用的蒸发冷凝器、初冷器、制冷机、低温水回水箱、低温水供水箱、阀门以及降温泵、供水泵、循环泵等泵均为本领域常规设备。
45.本实用新型所述的系统可以适用于多种不同的方法对焦化厂炼焦时，焦炉产生的高温煤气进行降温，为了进一步对本实用新型的系统进行说明，本实用新型还提供了应用本实用新型的系统对焦化厂炼焦时，焦炉产生的高温煤气进行降温的方法，所述方法包括以下步骤：
46.冬季，当常温循环水降温装置的常温循环水供水温度≤18℃时，停用低温水降温装置，例如可通过关闭第二阀门以及第四阀门停用低温水降温装置，同时开启节能降温装置(包括开启第三阀门、降温泵及第一阀门)并调整降温泵的变频至适当值，直至初冷器出口煤气温度达到规定范围，以实现对焦化厂炼焦时，焦炉产生的高温煤气进行降温。
47.与现有技术相比，本实用新型所提供的用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统可以达成的有益技术效果如下：
48.冬季环境温度降低，常温循环水降温装置的常温循环水温度降至18℃以下后，可停用低温水降温装置，仅通过常温循环水降温装置及节能降温装置利用常温循环水对初冷器的上下两段进行降温，可以完全停用高耗能的制冷机，可大幅降低初冷器降温用的电耗，节约生产成本；
49.此外，还可以通过调整降温泵的变频来调整初冷器下段降温水量，可有效控制初冷器出口煤气温度在规定范围，使指标控制更加稳定。
附图说明
50.图1为现有技术中常温循环水降温工艺流程简图。
51.图2为现有技术中常温循环水与低温水降温工艺流程简图。
52.图3为本实用新型实施例提供的用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统的结构示意图。
53.主要附图标号说明：
54.图1中：
55.1、蒸发冷凝器；2、循环水供水泵；3、循环水供水管；4、换热器；5、循环水回水管。
56.图2中：
57.1、蒸发冷凝器；2、循环水供水泵；3、循环水供水管；4、初冷器；5、循环水回水管；6、低温水回水箱；7、低温水循环泵；8、制冷机；9、低温水供水箱；10、低温水供水泵；11、低温水供水管道；12、低温水回水管道。
58.图3中：
59.1、蒸发冷凝器；2、循环水供水泵；3、循环水供水管；4、初冷器；5、循环水回水管；6、低温水回水箱；7、低温水循环泵；8、制冷机；9、低温水供水箱；10、低温水供水泵；11、低温水供水管道；12、低温水回水管道；13、降温泵；14、第一单向阀；15、第一阀门；16、降温供水管；17、第二阀门；18、第二单向阀；19、降温水回水管；20、第三阀门；21、第四阀门；22、缓冲罐；23、自动排气阀；51、第一循环水回水管；52、第二循环水回水管。
具体实施方式
60.以下通过具体实施例及说明书附图详细说明本实用新型的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
61.实施例1
62.本实施例提供了一种用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统，其结构示意图如图3所示，从图3中可以看出，所述系统包括：常温循环水降温装置、低温水降温装置及节能降温装置，所述节能降温装置包括降温水供水管路及降温水回水管路；
63.其中，所述常温循环水降温装置包括蒸发冷凝器1、循环水供水泵2、循环水供水管3、初冷器4、循环水回水管5(包括第一循环水回水管51及第二循环水回水管52)及缓冲罐22；所述蒸发冷凝器1的底部设有循环水池，循环水池的出口通过进口管道与循环水供水泵2的进口连通；循环水供水泵2的出口通过循环水供水管3与初冷器4的上段水进口连通；初冷器4的上段水出口通过第一循环水回水管51与缓冲罐22的进口连通，所述缓冲罐22的出口通过第二循环水回水管52与蒸发冷凝器1的喷淋口连通；蒸发冷凝器1与循环水供水泵2、循环水供水管3、初冷器4的上段水路、循环水回水管5组成循环通路；
64.所述低温水降温装置包括低温水回水箱6、低温水循环泵7、制冷机8、低温水供水箱9、低温水供水泵10、低温水供水管道11及低温水回水管道12；所述低温水回水箱6的出口通过管道与低温水循环泵7的进口连通，低温水循环泵7的出口通过管道与制冷机8的水进口连通，制冷机8的水出口通过管道与低温水供水箱9的进口连通，低温水供水箱9的出口通过管道与低温水供水泵10的进口连通，低温水供水泵10的出口通过低温水供水管道11与初冷器4的下段水进口连通，初冷器4的下段水出口通过低温水回水管道12与低温水回水箱6的进口连通；低温水回水箱6、低温水循环泵7、制冷机8、低温水供水箱9、低温水供水泵10、低温水供水管道11、初冷器4的下段水路、低温水回水管道12组成循环通路；
65.所述降温水供水管路包括降温泵13及降温供水管16，所述常温循环水降温装置中循环水供水泵的进口管道及低温水降温装置中的低温水供水管道11分别设有第一旁通管路及第二旁通管路，所述第一旁通管路与降温泵13的进口连通，降温泵13的出口依次经由第一单向阀14及第一阀门15与降温供水管16的一端连通，降温供水管16的另一端与第二旁通管路连通；
66.所述降温水回水管路包括降温水回水管19和设置在降温水回水管19上的第三阀
门20；降温水回水管19的一端连通常温循环水降温装置中的第一循环水回水管51，另一端连通低温水降温装置中的低温水回水管道12；
67.所述低温水回水箱6的进口与降温水回水管19之间的低温水回水管道12上设置有第四阀门21；
68.所述低温水供水泵10的出口与第二旁通管路之间的低温水供水管道11上依次设置有第二单向阀18及第二阀门17。
69.本实施例中，所述缓冲罐22顶部设有自动排气阀23，所述自动排气阀23的出气口处设有可燃气体检测仪；所述可燃气体检测仪位于自动排气阀23的出气口正上方20cm
‑
50cm处。
70.本实施例中，所述第一阀门15、第二阀门17、第三阀门20及第四阀门21均为闸阀。
71.本实施例中，所述降温泵13为变频调节式降温泵(常规设备，可通过商购获得)。
72.实施例2
73.本实施例提供了一种对焦化厂炼焦时，焦炉产生的高温煤气进行降温的方法，所述方法利用实施例1提供的用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统，其包括以下步骤：
74.冬季，当常温循环水降温装置的常温循环水供水温度≤18℃时，通过关闭第二阀门17以及第四阀门21来停用低温水降温装置，同时开启降温泵13、第一阀门15以及第三阀门20，以开启节能降温装置并将所述降温泵13的变频调整至适当值，直至初冷器出口煤气温度达到规定范围，以实现对焦化厂炼焦时，焦炉产生的高温煤气进行降温。
75.与现有技术相比，本实用新型实施例所提供的用于在冬季替代焦化厂低温循环水的节能系统可以达成的有益技术效果如下：
76.调整前，冬季利用常温循环水降温装置、低温水降温装置对焦炉产生的高温煤气进行降温时，低温水供水量约为400m3/h，供水温度为16℃，回水温度为23℃，理论制冷需求量为3256kw，此时需要开启至少1台制冷量为4950kw的制冷机，用电量约为760度/h，北方地区冬季供暖期为120天(每年11月15日
‑
次年3月15日)则调整前所用系统的耗电量约为2188800度。
77.北方地区冬季供暖期，当常温循环水降温装置的常温循环水温度降至18℃以下后，停用低温水降温装置，开启一台流量为660m3/h的降温水泵对初冷器的上下两段进行降温，可以完全停用高耗能的制冷机，并且降温水泵用电量仅约为72度/h，供暖期耗电总量为207360度；可见，供暖期采用循环水代替低温水降温每年可节约1981440度电，节能效果明显。
78.此外，应用本实用新型所提供的系统时，还可以通过调整降温水泵的变频来调整初冷器下段降温水量，可有效地将初冷器出口煤气温度控制在19
‑
21℃范围内，使初冷器降温后的煤气指标得到稳定控制。
79.另，通过本实用新型所述系统中增设的缓冲罐顶部排气，可及时发现初冷器顶部换热管是否存在泄漏的情况，进而可有效避免因换热管泄漏导致循环水夹带可燃气体带来的安全风险，使降温系统安全可靠性大幅提高。
80.以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于
本专利涵盖的范畴。