一种油水换热的大温差换热机组的制作方法

1.本发明涉及油水换热设备技术领域，具体涉及一种油水换热的大温差换热机组。


背景技术：

2.目前的城市集中供热采暖系统中，换热站开始逐渐的推广使用溴化锂吸收式换热技术，以其来代替以往所采用的板换技术，从而让一次水和二次水的换热效率大幅的提升。和之前所采用的板换技术比较而言，吸收式换热并非采用的直接换热方式，而是通过利用一次水所具有的较高温度，使其成为热源而完成相应的做功，同时利用这些能量来驱动溴化锂机组运行并实现制热目标。这样可以不改变二次网中的相关供热参数，同时又使一次水所具有的回水温度值显著地减小，使一次水回水温度比二次水的回水温度小很多，进一步的扩大了两者之间的温度差值，也提升了一次热网所具备的输配性能，可以更好的解决供热采暖系统中出现的热源不足的问题。
3.然而，在现有的溴化锂吸收式换热机组中，如图1所示，石化厂通过炼化厂油料等高温物料通过普通板式换热器与低温热媒水进行换热，产生的高温热媒水再作为大温差换热机组的热源，在此过程中，板式换热器将热量交换给厂内热媒水必然造成热量的损耗。
4.因此，现有技术中通过板式换热器将高温物料热量传递给热媒水的过程中，造成了热量损耗，从而影响了整个换热机组的能源回收效率。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例提供一种油水换热的大温差换热机组，该换热机组采用油水换热的方式，降低能量损耗，提高能源回收效率，并且换热结构强度高，耐腐蚀性好，可靠性高。
6.本技术实施例提供以下技术方案：一种油水换热的大温差换热机组，包括：发生器、溶液换热器、冷凝器、蒸发器、吸收器；
7.所述发生器连接一次热油入口，还分别与所述溶液换热器和所述冷凝器连接，所述溶液换热器中的稀溶液进入所述发生器中，与所述发生器中的一次热油进行热交换，换热产生的浓溶液回流至所述溶液换热器中，换热产生的冷剂蒸汽进入所述冷凝器中，进行冷凝放热；
8.所述吸收器连接二次水入口，还分别与所述溶液换热器、所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述吸收器中的稀溶液进入所述溶液换热器中，与所述溶液换热器中的浓溶液进行热交换后回流至所述吸收器中，所述吸收器中的二次水进入所述冷凝器，由所述冷凝器加热后从二次水出口排出；
9.还包括，温驱换热器；所述温驱换热器连接二次水入口和二次水出口，还分别与所述发生器和所述蒸发器连接；从所述发生器流出的一次热油进入所述温驱换热器，与进入所述温驱换热器中的二次水进行热交换，换热后二次水从所述二次水出口排出；换热后的一次热油进入所述蒸发器；
10.所述蒸发器连接一次热油出口，还与所述冷凝器连接，所述冷凝器产生的冷剂水进入所述蒸发器中，与所述蒸发器中的一次热油进行热交换，换热产生的冷剂蒸汽进入所述吸收器被浓溶液吸收，换热后的一次热油从所述一次热油出口排出。
11.根据本技术实施例的一种实施方式，所述温驱换热器为管壳式换热器。
12.根据本技术实施例的一种实施方式，所述温驱换热器的管程表面涂置防腐涂层。
13.根据本技术实施例的一种实施方式，所述温驱换热器中设置防振结构，所述防振结构设置于所述温驱换热器的管板和第一块折流板之间。
14.根据本技术实施例的一种实施方式，所述防振结构包括至少一个板状结构，该板状结构的两端分别与管板和折流板固定。
15.根据本技术实施例的一种实施方式，所述温驱换热器的热油管路中设置氯监测装置。
16.根据本技术实施例的一种实施方式，所述温驱换热器内部管板和传热管采用强度焊加贴胀；并且，换热管和管箱的材质选用碳钢，管板材质选用碳钢锻件。
17.根据本技术实施例的一种实施方式，还包括溶液泵和节流阀，所述溶液泵设置在所述溶液换热器与所述吸收器的连接管路中，用于将所述吸收器中的稀溶液泵送到所述溶液换热器中；所述节流阀设置在所述冷凝器与所述蒸发器的连接管路中，用于使所述冷凝器中的冷剂水节流后进入所述蒸发器。
18.根据本技术实施例的一种实施方式，所述溶液换热器包括浓溶液冷却器和稀溶液预热器。
19.根据本技术实施例的一种实施方式，所述一次热油通过所述稀溶液预热器与来自所述吸收器的稀溶液换热；所述发生器产生的浓溶液通过所述浓溶液冷却器与二次水进行换热。
20.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明实施例能够有效降低能量损耗，提高能源回收效率。同时针对热油作为大温差机组的热源输入时由于汽柴油腐性的危害，对换热机组的材料、设计和制造工艺都进行了相应的改进，通过涂置防腐涂层，采用防振动结构的换热器结构以及进行氯监测，来减小油料管道腐蚀泄漏的问题，具有强度高、耐腐蚀性好，可靠性高等优点。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1是现有的换热技术的工作原理示意图；
23.图2是本发明采用的换热机组的工作原理示意图；
24.图3是本发明实施例一中的换热机组系统示意图；
25.图4是本发明实施例二中的换热机组系统示意图；
26.其中，1-溶液换热器、2-温驱换热器、3-溶液泵、4-节流阀、5-浓溶液冷却器、6-稀溶液预热器。
具体实施方式
27.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1所示，该系统为背景技术中现有的换热技术的示意图，供热过程采用了两组换热装置，石化厂通过炼化厂油料等高温物料通过板式换热器将热量传输给热媒水，经过升温后的热媒水作为大温差换热机组的热源，将热量供给给二次侧的用户端，用于市政供暖，居民用水。
30.在第一次换热时，通过普通板式换热器进行换热，采用热油作为进行换热的热流体，热油与水在板式换热器中进行换热，但两种介质不接触，仅将热量传导到热媒水中；第二次换热时，通过大温差机组将热媒水提高的热量传导给用户端，因此，两次的换热过程带来两次的热损耗。
31.图2为本发明实施例采用的换热机组的示意图，由图2所示，本发明实施例直接以炼化厂油料等高温物料作为大温差换热机组的输入热源，省去了第一步中通过板式换热器将高温物料热量传递给热媒水的过程，使热油等高温物料的热量可以直接传递给二次侧的用户端的二次网水。
32.本发明实施例通过简化换能过程提高了能源回收效率，将原有的二次换能变为一次换能，从根本上减小了换热过程的热量的损失。
33.接下来，如图3和图4所示，对本发明实施例的具体实施方式作进一步说明。以下介绍两种实施方式下的换热机组系统，大温差换热机组采用基于溴化锂的吸收式大温差机组。
34.实施例一：
35.如图3所示为实施例一的换热机组系统示意图，该换热系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液换热器1、温驱换热器2这六个主要换热设备，还包括溶液泵3、节流阀4。
36.所述发生器连接一次热油入口，还分别与所述溶液换热器1和所述冷凝器连接，所述溶液换热器1中的稀溶液进入所述发生器中，与所述发生器中的一次热油进行热交换，换热产生的浓溶液回流至所述溶液换热器1中，换热产生的冷剂蒸汽进入所述冷凝器中，进行冷凝放热；
37.所述吸收器连接二次水入口，还分别与所述溶液换热器1、所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述吸收器中的稀溶液进入所述溶液换热器1中，与所述溶液换热器1中的浓溶液进行热交换后回流至所述吸收器中，所述吸收器中的二次水进入所述冷凝器，由所述冷凝器加热后从二次水出口排出；
38.所述温驱换热器2连接二次水入口和二次水出口，还分别与所述发生器和所述蒸发器连接；从所述发生器流出的一次热油进入所述温驱换热器2，与进入所述温驱换热器2中的二次水进行热交换，换热后二次水从所述二次水出口排出；换热后的一次热油进入所
述蒸发器；
39.所述蒸发器连接一次热油出口，还与所述冷凝器连接，所述冷凝器产生的冷剂水进入所述蒸发器中，与所述蒸发器中的一次热油进行热交换，换热产生的冷剂蒸汽进入所述吸收器被浓溶液吸收，换热后的一次热油从所述一次热油出口排出。
40.机组的循环主要分为四部分，分别为溶液的循环、冷剂循环、一次热油循环以及二次水循环。
41.如图3所示，溶液循环过程为溶液换热器1中的溴化锂稀溶液进入发生器中，被高温的热油加热，稀溶液沸腾产生冷剂蒸汽和浓溶液；浓溶液与来自吸收器的稀溶液换热后进入吸收器中；吸收器中的溶液吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽，变为稀溶液；然后吸收器中的稀溶液通过溶液泵3泵送到溶液换热器1中并回到发生器中，形成溶液循环。
42.冷剂循环的过程为：从发生器中产生的冷剂蒸汽进入冷凝器中冷凝放热，加热从吸收器来的低温二次水；经过冷凝器的冷剂水经由节流阀4节流后进入蒸发器；在蒸发器中，冷剂水吸收来自外部温驱换热器2的一次热油的热量后蒸发出冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入吸收器被浓溶液吸收，完成冷剂循环。
43.一次热油循环：高温的一次热油进入发生器加热来自溶液换热器1的稀溶液后流出，然后进入外部温驱换热器2，与低温的二次水进行换热后流出，最后进入蒸发器加热蒸发器中的冷剂水，流出后返回集中热源，完成循环。
44.二次水循环：低温二次水分两部分进入机组，第一部分进入吸收器中吸收热量升温，再流入冷凝器中吸热后流出；另一部分进入外部温驱换热器2与来自发生器的高温一次热油进行换热后流出。两部分的流出水流混合后送往用户端，用于市政供暖，居民热水，工业伴热等。
45.实施例二：
46.图4为实施例二的换热机组系统示意图，该换热系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、浓溶液冷却器5、稀溶液预热器6、温驱换热器2这七个主要换热设备。本实施例中，二次水进水分为三路，分别进入浓溶液冷却器5、吸收器和温驱换热器2。
47.其具体流程如图4所示。该机组循环也是包括溶液循环、冷剂循环、一次热油循环以及二次水循环这四大部分。
48.溶液循环过程为：来自稀溶液预热器6的稀溶液在发生器中被高温的一次热油加热，稀溶液被加热沸腾、浓缩后产生冷剂蒸汽变为浓溶液。然后该浓溶液进入浓溶液冷却器5，与低温的二次水进行换热后，经由溶液泵3进入吸收器中，进而吸收蒸发器中的产生的冷剂蒸气，变为稀溶液。然后吸收器中的稀溶液再通过溶液泵3送入稀溶液预热器6与从发生器出来的一次热油进行换热后重新返回发生器中，完成整个溶液循环。
49.冷剂循环的过程为：从发生器中产生的冷剂蒸汽进入冷凝器中冷凝放热，加热从吸收器来的低温二次水；经过冷凝器的冷剂水经由节流阀4节流后进入蒸发器；在蒸发器中，冷剂水吸收来自外部温驱换热器2的一次热油的热量后蒸发出冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入吸收器被浓溶液吸收，完成冷剂循环。
50.一次热油循环：高温的一次热油进入发生器加热来自稀溶液预热器6的稀溶液后流出。然后进入稀溶液预热器6，对稀溶液进行预加热后流出。然后进入外部温驱换热器2，与低温的二次水进行换热后流出。最后进入蒸发器加热蒸发器中的冷剂水，流出后返回集
中热源，完成此循环。
51.二次水循环：低温的二次水分为三部分进入机组，第一部分进入外部温驱换热器2与来自发生器的高温的一次热油进行换热后流出；第二部分进入吸收器中吸收热量升温后流出，然后进入冷凝器吸热后流出；第三部分进入浓溶液冷却器5换热后流出。最后这三部分二次水混合后送往用户端，用于市政供暖，居民热水，工业伴热等。
52.上述外部温驱换热器2进行油水换热，采用间壁式换热器，具体为管壳式换热器。管壳式换热器把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。管内的通道以及其贯通的管箱称为管程，管外的通道和与其贯通的部分称为壳程。管壳式换热器在单位体积的传热面积，处理能力和操作弹性大，适应能力强，因此在高温高压和大型石油化工装置中广泛应用。
53.油水换热器与背景技术中的水水换热器相比，由于油中存在大量腐蚀介质，在换热器中，介质的温度发生较大的变化，加速了腐蚀进程的发展，因此应当特别注意换热器的腐蚀泄露问题。
54.本发明实施例采用以下三种方式相结合来避免换热器腐蚀泄露的情况发生：
55.(1)涂置防腐涂层
56.热油在管壳式换热器中，管程走油气混合物，其中的腐蚀介质主要是硫化物和氯化物，当以气体状态存在时，一般腐蚀是很小的，在冷凝换热后温度下降至100℃以下，冷凝区域出现液体水以后，在换热器管程便形成hcl—h2s—h2o系统的腐蚀。换热管表面会产生黄褐色的垢层，其大多数是高温硫腐蚀产生的。
57.因此选择在管程表面涂置防腐涂层，具体可以为lx-08防腐涂层，包括两层底漆涂层和四层面漆涂层。
58.(2)改进换热器结构
59.当换热管被内部液体腐蚀之后会产生泄露的情况，并且，严重情况下还会发生换热管断裂的情况，这种断裂一般是由于腐蚀产生的管壁变薄，同时，换热机组在运行过程中由于换热器振动，加速了换热管束的断裂和液体的泄露。换热管的管板壳程侧部位在胀接残余应力和缝隙腐蚀的作用下，再加上振动的影响，造成了换热管的断裂。
60.对此，对换热器结构进行改进，改善其防振动性能是必要的。具体为：对换热管的管束进行加固，并且在换热器内部增加防振结构，在管板和第一块折流板之间增加防振结构，该防振结构包括至少一个板状结构，该板状结构的两端分别与管板和折流板固定；另外，还可在换热管之间每隔60度均插入圆钢，分别于扁钢圈的两侧相焊，然后打磨平整。
61.通过防振结构对管束进行加固，减小了换热器振动对换热管的影响，减小了换热管由于腐蚀并且在振动作用下断裂的可能性。
62.(3)进行氯监测
63.在高温情况下正常不会有氯化盐析出，但在温度较低时，在氯含量较高情况下会有氯化盐结晶析出，结垢，其具有很强的吸湿性，吸湿后的结晶会产生较强的腐蚀性，从而产生腐蚀坑。
64.因此，在温驱换热器的热油管路中设置氯监测装置，对热油中含氯量进行实时监测并且根据监测结果进行干预可以有效控制氯化盐的产生，具体为采用微库仑法测定氯含量。当油料为高氯油料时，可以通过调和方式使热油含氯量满足指标要求。
65.除上述举措以外，还需要通过选择合适的材料和工艺制造管壳式换热器，换热器内部管板和传热管采用强度焊加贴胀；换热管通常选用10#碳钢，管箱选用碳钢等材质；管板材质通常选用碳钢锻件。
66.本发明实施例的油水换热的大温差换热机组；该大温差换热机组通过油水换热，省去了现有技术中水水换热的大温差换热机组中，一次侧热源采用水时需要通过热油等高温物料与水换热的过程，省去了中间的热媒水环节，提高了能源回收效率；同时，针对热油作为大温差机组的热源输入时由于汽柴油腐性的危害，对换热机组的材料、设计和制造工艺都进行了相应的改进，通过涂置防腐涂层，采用防振动结构的换热器结构以及进行氯监测，来减小油料管道腐蚀泄漏的问题。
67.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。