剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统的制作方法
【专利摘要】一种剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统，包括蒸氨塔、热泵机组、循环热水泵、再沸器、废水泵和气液分离器。所述热泵机组为吸收式热泵机组，包括蒸发器端、吸收器端、发生器端和冷凝器端。热泵机组放置于蒸氨塔顶部，通过热泵机组回收利用塔顶氨汽潜热用于加热循环热水，加热后的循环热水再通过再沸器加热塔底蒸氨废水产生饱和蒸汽，饱和蒸汽返回蒸氨塔内提供蒸馏热量，实现能量的循环利用，从而降低煤气或蒸汽消耗，提高余热回收的利用率，氨蒸汽被回收潜热后经气液分离，液相氨水返回蒸氨塔内作为回流液。
【专利说明】剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焦化剩余氨水处理【技术领域】，具体地说是一种剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统。
【背景技术】
[0002]煤在焦化过程中产生一定量的氨氮、氰化物、硫化物、酚和COD浓度都较高的剩余氨水。剩余氨水一般要经过除油、脱酚、蒸氨、酚氰污水等处理工序。蒸氨是通过蒸馏脱除剩余氨水中的氨、氰化物和硫化物，改善废水水质，满足酚氰污水处理工序要求，同时回收氨用于脱硫或生产硫铵。剩余氨水蒸氨工艺按加热方式分为水蒸汽蒸氨、导热油蒸氨和管式炉蒸氨；按操作压力又可分为常压蒸氨和负压蒸氨，无论哪种剩余氨水蒸氨工艺塔顶氨汽带走蒸馏耗热量的约80-90%，且氨汽需要在蒸氨分缩器中用中温水，冷凝冷却为液体氨水，中温水经凉水架冷却后循环使用，塔底再以煤气或蒸汽为加热热源提供蒸馏热量。对蒸氨塔塔顶生成的氨蒸汽热能未能进行有效回收利用，造成浪费，降低了能源利用率，且增加了工艺水耗。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统，即将热泵技术应用到蒸氨系统中，通过用热泵机组代替原氨汽分缩器，实现对蒸氨塔塔顶生成的氨蒸汽潜热的充分回收，提高能源回收利用率，降低水耗的目的。
[0004]本实用新型解决 其技术问题所采取的技术方案是:一种剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统，包括蒸氨塔、废水泵和热泵机组；蒸氨塔底部的蒸氨废水输出口连通废水泵的输入口，还包括再沸器、循环热水泵和气液分离器；
[0005]所述废水泵的输出口连通再沸器底部的蒸氨废水输入口 ；所述热泵机组为吸收式热泵机组，包括蒸发器端、吸收器端、冷凝器端和发生器端；所述的蒸发器端的输出口连通所述的吸收器端的输入口 I，所述的吸收器端的输出口连通所述的发生器端的输入口，且在该连接通路上串接有溶液热交换器；
[0006]所述的发生器端的输出口 i连通所述的冷凝器端的输入口 ；所述的冷凝器端的输出口连通所述的蒸发器端的输入口且在该连接通路上串接有冷剂泵；所述的发生器端的输出口 ?连通所述的吸收器端的输入口 II且在该连接通路上串接有溶液热交换器；所述的冷凝器端连通冷却水源；所述的蒸氨塔顶部的氨蒸汽排出口通过第一支路连通所述的蒸发器端的氨蒸汽输入口，通过第二支路连通所述的发生器端的氨蒸汽输入口 ；所述的蒸发器端的气液混合物输出口以及所述的发生器端的气液混合物输出口分别连通所述的气液分离器的输入口 ；所述的气液分离器的液相输出口连通至蒸氨塔；所述的再沸器顶部的饱和蒸汽输出口连通至蒸氨塔；所述的再沸器的换热后循环热水输出口连通所述的循环热水泵的输入口 ；所述的循环热水泵的输出口连通所述的吸收器端的热水输入口 ；所述的吸收器端的热水输出口连通所述的再沸器的换热前循环热水输入口。[0007]进一步，所述的气液分离器上的气相输出口连通硫铵工序饱和器或煤气负压端。
[0008]本实用新型用吸收式的热泵机组代替目前广泛使用的蒸氨分缩器，热泵机组放置于蒸氨塔顶部，通过热泵机组回收利用塔顶氨汽潜热用于加热循环热水，加热后的循环热水再通过再沸器加热塔底蒸氨废水产生饱和蒸汽，饱和蒸汽返回蒸氨塔内提供蒸馏热量，实现能量的循环利用，从而降低煤气或蒸汽消耗，提高余热回收的利用率，氨蒸汽被回收潜热后经气液分离，液相氨水返回蒸氨塔内作为回流液，乏汽可以送入硫铵工序饱和器或由负压进入煤气系统，具有以下特点:
[0009]( I )通过回收利用蒸氨塔塔顶氨蒸汽潜热来加热循环热水，被加热的循环热水通过再沸器加热蒸氨塔底的蒸氨废水，使变为低压饱和蒸汽返回蒸氨塔内继续提供蒸馏热量；而后循环热水经泵加压返回热泵机组循环加热，实现了对蒸氨塔顶氨蒸汽潜热的多方位、多级式的重复循环利用，提高对氨蒸汽潜热的利用率；
[0010](II)用热泵机组代替原分缩器，通过热泵机组，将氨蒸汽的部分热量传递给循环热水，降低了中温水消耗，从而降低了水耗；
[0011](III)热泵机组以热循环水为载体，通过再沸器汽化蒸氨塔底的蒸氨废水，生成饱和蒸汽返回蒸氨塔内继续提供蒸馏耗热量，不增加废水总量；
[0012](IV)氨蒸汽潜热在由热泵机组回收后，经气液分离器，液相直接回流蒸氨塔内；
[0013](V)本工艺只在蒸氨塔顶用热泵代替原分缩器，增加气液分离器，在塔底增加再沸器和循环热水泵，塔底废水泵可利用原蒸氨系统废水泵，只将部分废水引至新增再沸器即可，不影响原蒸氨主体设备，工程量小，投资低；
[0014](VI)该工艺可适于蒸汽蒸氨、导热油蒸氨及管式炉蒸氨，推广应用范围广。同时该系统改造基于原有设备，不影响主体设备，改造费用低，具有较好的经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的连接结构示意图；
[0016]图2为本实用新型中热泵组件的连接结构示意图；
[0017]图中:I蒸氨塔，2热泵组件，21蒸发器端，22吸收器端，23发生器端，24冷凝器端，25冷剂泵，26溶液热交换器，27第一支路，28第二支路，3循环热水泵，4再沸器，5废水泵，6气液分离器，7冷却水源。
【具体实施方式】
[0018]为便于理解本实用新型的技术内容，下面结合附图对其技术方案做进一步说明。
[0019]如图1和图2所示，一种剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统，包括蒸氨塔1、热泵机组2、循环热水泵3、再沸器4、废水泵5和气液分离器6。所述热泵机组2为(二类)吸收式热泵机组，包括蒸发器端21、吸收器端22、发生器端23和冷凝器端24。
[0020]蒸氨塔I上具有剩余氨水输入口和氨蒸汽排出口，蒸氨塔I的底端具有加热单元，通过该加热单元使送入蒸氨塔I中的剩余氨水进行有效蒸发，产生氨气蒸汽同时在蒸氨塔I的塔底产生蒸氨废水。热泵机组2是常见的热能回收装置，通常利用冷剂水的蒸发与冷凝将其内部的蒸发器端21和冷凝器端24的能量进行搬运，蒸发器端21接蒸汽乏气，中温废热和发生器端23形成驱动热源系统，中温废热还和蒸发器端21构成热源系统，上述关于蒸氨塔I与热泵机组2运行原理的说明均为现有技术，此处不再赘述。
[0021]蒸氨塔I底部的蒸氨废水输出口连通废水泵5的输入口，废水泵5的输出口连通再沸器4底部的输入口。通过废水泵5将蒸氨塔I底部的蒸氨废水吸出，并送入再沸器4内。再沸器4顶部的输出口连通蒸氨塔I。送入再沸器4中的蒸氨废水与由热泵组件2送入的循环热水(过热水)进行能量交换，将蒸氨废水气化为饱和蒸汽，产生的饱和蒸汽由再沸器4顶部的输出口被送入蒸氨塔I内，来提供蒸馏热量。所述的循环热水泵3、再沸器4、废水泵5三者构成了余热回收的核心部分。
[0022]蒸氨塔1、气液分离器6及热泵机组2三者之间的具体连接关系，以及循环热水泵3及再沸器4与热泵机组2的具体连接关系如下。
[0023]热泵机组2中的蒸发器端21的输出口连通吸收器端22的输入口 I，吸收器端22的输出口连通发生器端23的输入口，发生器端23的输出口 i连通冷凝器端24的输入口，冷凝器端24的输出口连通蒸发器端21的输入口且在连接通路上串接有冷剂泵25，发生器端23的输出口 ii连通吸收器端22的输入口 II且在连接通路上串接有溶液热交换器26。
[0024]热泵机组2中的冷凝器端24连通冷却水源(即冷凝器端的热管入口与出口连通循环水源)。
[0025]蒸氨塔I顶部的氨蒸汽排出口通过第一支路27连通热泵机组2中的蒸发器端21的氨蒸汽输入口，通过第二支路28连通热泵机组2中的发生器端23的氨蒸汽输入口。蒸发器端21的气液混合物输出口以及发生器端23的气液混合物输出口分别连通气液分离器6的输入口。需要说明的是，所述蒸发器端21的氨蒸汽输入口与气液混合物输出口分别对应蒸发器端换热管的入口及出口 ；所述发生器端23的氨蒸汽输入口与气液混合物输出口分别对应发生器端换热管的入口及出口。
[0026]所述气液分离器6的气相输出口连通硫铵工序饱和器或煤气负压端，气液分离器6的液相输出口连通蒸氨塔1，将液体回流至蒸氨塔I继续参与蒸氨生成蒸汽的过程。
[0027]所述再沸器4的换热后循环热水输出口连通循环热水泵3的输入口。循环热水泵3的输出口连通热泵机组2中的吸收器端22的热水输入口。吸收器端22的热水输出口连通再沸器4的换热前循环热水输入口。需要说明的是，所述吸收器端22的热水输入口与热水输出口分别对应吸收器端换热管的入口及出口 ；所述再沸器4的换热前循环热水输入口与换热后循环热水输出口分别对应再沸器换热管的入口及出口。
[0028]在各输送管路上不然设置有各种控制阀门、动力泵以及常规测试元件等辅助部件，作为本领域内的普通技术人员，完全能够根据具体情况，来对需要使用到的上述辅助部件进行具体设置，为便于说明及理解本实用新型的改进特点，对该部分所涉内容不再做详细说明，所以其不能够对本实用新型的保护范围形成限制。
[0029]工作原理:
[0030]在所述热泵机组2的蒸发器端21，由所述冷剂泵25从热泵机组2的冷凝器端24输送过来的冷剂被送入带蒸发器端21，冷剂由蒸发器端21的输入口送入后，冷剂吸收蒸发器端21传热管内低压蒸汽的热量而蒸发生成冷剂蒸汽，同时使低压蒸汽部分凝结成液体而排出机组。生成的冷剂蒸汽通过蒸发器端21的输出口输送至吸收器端22的输入口 I进入吸收器端22内部。低压蒸汽为来自蒸氨塔I顶部的氨蒸汽，氨蒸汽通过蒸发器端21的氨蒸汽输入口送入蒸发器端21的传热管，换热后生成的大部分气液混合物由蒸发器端21传热管的气液混合物输出口输出到气液分离器6中。
[0031]在所述热泵机组2的吸收器端22，由吸收器端22的输入口 II喷淋至吸收器端22的热管上的吸收溶液，吸收由蒸发器端21生成的冷剂蒸汽的热量。吸收冷剂蒸汽时生成的吸收热使吸收器端22热管内的热水升温，变为过热水。吸收溶液吸收冷剂蒸汽后，浓度下降的吸收溶液变为稀溶液，稀溶液由溶液泵经过热交换后经发生器端23的输入口送入发生器端23内部。循环热水泵3的输入口接收由再沸器4的换热后循环热水输出口端送来的热水(该部分热水于再沸器4内经过了放热，为降温后的热水，故以下称被降温热水)。循环热水泵3的输出口对应连通所述吸收器端22的热水输入口(即热管入口)，从而将被降温热水送入吸收器端22的热管内，喷淋的吸收溶液在吸收冷剂蒸汽时生成的吸收热便用来加热该处的被降温热水。所述的被降温热水被加热后(成为过热水)由所述吸收器端22的热水输出口(即热管出口)送回到再沸器4的换热前循环热水输入口而进入再沸器4内，与蒸氨废气换热生成饱和蒸汽，并将生成的饱和蒸汽送入蒸氨塔I内部。
[0032]在所述热泵机组2的发生器端23，由吸收器端22输出的并经过加热后的稀溶液，被喷淋在发生器端23的热管上，稀溶液被热管内的低压蒸汽加热，被加热的稀溶液产生冷剂蒸汽，同时稀溶液变成浓度较高的吸收溶液(即浓溶液)，生成的吸收溶液通过发生器端23的输出口 ii被送回吸收器端22，且是经过吸收器端22的输入口 II送入其内部的，吸收溶液在由发生器端23向吸收器端22输送的过程中经过了溶液热交换器26的加热。低压蒸汽为来自蒸氨塔I顶部的氨蒸汽，氨蒸汽通过发生器端23的氨蒸汽输入口送入发生器端23的传热管，换热后生成的气液混合物由发生器端23传热管的气液混合物输出口输出到气液分离器6中。发生器端23生成的冷剂蒸汽由发生器端23的输出口 i送至冷凝器端24，并经冷凝器端24的输入口进入其内部。
[0033]在所述热泵机组2的冷凝器端24，由冷凝器端24的输入口送入的冷剂蒸汽喷淋在冷凝器端24的换热管上，冷剂蒸汽被降温后变成冷剂液体，冷剂液体通过冷凝器端24的输出口经冷剂泵25输送到蒸发器端21的输入口处进入蒸发器端21内部。
[0034]回收潜热后的氨蒸汽变成了气液混合物，而流入气液分离器6中，在气液分离器6中分出的气相与硫铵工序饱和器或者煤气负压相连，分出的液相返回蒸馏塔I。
[0035]总之，废水泵5送入再沸器4内部的蒸氨废水与热泵机组2送入再沸器4内的过热水换热，生成饱和蒸汽送入蒸氨塔I内。换热后的过热水变成温度较低的热水被送入循环热水泵3，并经过循环热水泵3送回到热泵机组2进行换热升温，变成过热水后在送回到再沸器4，如此循环换热。
[0036]除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
【权利要求】
1.一种剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统，包括蒸氨塔、废水泵和热泵机组；蒸氨塔底部的蒸氨废水输出口连通废水泵的输入口，其特征是: 还包括再沸器、循环热水泵和气液分离器；所述废水泵的输出口连通再沸器底部的蒸氨废水输入口； 所述热泵机组为吸收式热泵机组，包括蒸发器端、吸收器端、冷凝器端和发生器端；所述的冷凝器端连通冷却水源； 所述的蒸发器端的输出口连通所述的吸收器端的输入口I; 所述的吸收器端的输出口连通所述的发生器端的输入口，且在该连接通路上串接有溶液热交换器； 所述的发生器端的输出口 i连通所述的冷凝器端的输入口 ； 所述的冷凝器端的输出口连通所述的蒸发器端的输入口且在该连接通路上串接有冷剂泵； 所述的发生器端的输出口 ii连通所述的吸收器端的输入口 II且在该连接通路上串接有溶液热交换器； 所述的蒸氨塔顶部的氨蒸汽排出口通过第一支路连通所述的蒸发器端的氨蒸汽输入口，通过第二支路连通所述的发生器端的氨蒸汽输入口 ； 所述的蒸发器端的气液混合物输出口以及所述的发生器端的气液混合物输出口分别连通所述的气液分离器的输入口； 所述的气液分离器的液相输出口连通至蒸氨塔；所述的再沸器顶部的饱和蒸汽输出口连通至蒸氨塔； 所述的再沸器的换热后循环热水输出口连通所述的循环热水泵的输入口 ； 所述的循环热水泵的输出口连通所述的吸收器端的热水输入口 ； 所述的吸收器端的热水输出口连通所述的再沸器的换热前循环热水输入口。
2.根据权利要求1所述的剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收系统，其特征是:所述的气液分离器上的气相输出口连通硫铵工序饱和器或煤气负压端。
【文档编号】C02F1/20GK203768054SQ201420087172
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】甄玉科, 祝仰勇, 宁述芹, 张顺贤, 牛爱宁, 李瑞萍, 刘亮, 范华磊 申请人:济钢集团有限公司, 烟台荏原空调设备有限公司