一种高效蒸汽伴热系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高效蒸汽伴热系统，包括蒸汽伴热模块、乏汽发电模块及凝结水回收模块；所述蒸汽伴热模块用于维持被伴热物质的温度，所述乏汽发电模块用于利用蒸汽伴热模块排出的乏汽进行发电，所述凝结水回收模块用于将乏汽发电模块排出的乏汽转变为凝结水；所述乏汽发电模块的发电模式包括通过有机工质朗肯循环发电机组发电的一级发电模式，和通过蒸汽膨胀发电与有机工质朗肯循环发电组合机组发电的二级发电模式。本实用新型专利技术的高效蒸汽伴热系统，在蒸汽伴热模块后面增加了乏汽发电模块和凝结水回收模块，能够充分利用乏汽的能量进行发电，并回收凝结水，从而实现了对伴热蒸汽能量的彻底利用，同时起到节约水资源的作用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种伴热系统，尤其适用于伴热对象具有严格伴热温度范围要求的装置。
技术介绍
在化学工艺流程中，存在大量的介质流动，介质包括汽态、液态、固态，其中汽态、液态介质一般通过压缩机、泵输送，而固态介质为了能够使其在管道中连续流动，降低装卸、运输成本，同时减少副反应，往往将固态介质加热为融化状态，再通过工艺泵进行输送，使化工工艺形成一套完整的连续流程。如在采取硫磺为原料制酸的过程中，硫磺在常温下为脆性结晶体或粉状物，其熔点为118.9℃，通过蒸汽加热后成为液态硫储存至液硫储罐。为了使液硫粘度最小、流动性最好，便于通过管道输送，需要利用蒸汽对液硫储罐进行伴热，使液硫温度维持在140±5℃。针对类似于液硫伴热过程中，液硫具有严格温度范围要求的伴热系统，其伴热要求不同于一般的加热要求。一般的蒸汽加热系统将冷源加热过程中，冷源温度不断上升，热源温度不断下降。在此过程中，热源最高温度大于冷源要求被加热到的温度，热源最小温度可以稍大于冷源被初始加热的温度，该种加热过程中，热源温度允许变化范围非常大。而蒸汽伴热系统中，热源温度允许变化范围非常小，热源利用热能后，排出的最低温度仍然需要维持在被伴热物质的温度以上，否则起不到伴热功能，反而会从被伴热的物质上吸收热量。因此，在伴热系统中，热源伴热后排出温度仍然保持较高的状态。在液硫储罐蒸汽伴热后，排放的乏汽可达到140℃以上。由于伴热后的蒸汽属于不饱和蒸汽，且蒸汽品质较差，不便于输送和利用。传统的系统设计中，对伴热后的不饱和蒸汽回收部分凝结水供生活用，有更多的乏汽对空排放，造成大量的热能和水资源损失。针对此种情况，设计一种高效的蒸汽伴热系统尤为重要。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种能够高效的利用伴热蒸汽能量且节约水资源的蒸汽伴热系统。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种高效蒸汽伴热系统，包括蒸汽伴热模块、乏汽发电模块及凝结水回收模块；所述蒸汽伴热模块用于维持被伴热物质的温度，所述乏汽发电模块用于利用蒸汽伴热模块排出的乏汽进行发电，所述凝结水回收模块用于将乏汽发电模块排出的乏汽转变为凝结水；所述乏汽发电模块的发电模式包括通过有机工质朗肯循环发电机组发电的一级发电模式，和通过蒸汽膨胀发电与有机工质朗肯循环发电组合机组发电的二级发电模式。进一步的，所述有机工质朗肯循环发电机组包括预热/蒸发器、冷却器、循环泵及透平机组，所述预热/蒸发器的第一输入端用于输入乏汽，输出端连接透平机组，所述冷却器分别连接所述透平机组的输出端和工质循环泵的输入端，所述工质循环泵的输出端连接所述预热/蒸发器的第二输入端。优选的，所述蒸汽伴热模块排出的乏汽压力高时，所述乏汽发电模块采用二级发电模式；所述蒸汽伴热模块排出的乏汽压力低时，所述乏汽发电模块采用一级发电模式。本技术的高效蒸汽伴热系统，在蒸汽伴热模块后面增加了乏汽发电模块和凝结水回收模块，使伴热蒸汽对被伴热物质加热后，还能够充分利用乏汽的能量进行发电，并回收凝结水，从而实现了对伴热蒸汽能量的彻底利用，同时起到节约水资源的作用。作为更进一步的优选方案，所述的乏汽发电模块有两种发电模式，可以根据乏汽压力参数来确定采用哪种发电模式来发电。一级发电模式适用于乏汽压力比较低的情况，利用有机工质朗肯循环发电机组，充分吸收乏汽潜热进行发电；二级发电模式适用于乏汽压力比较高的情况，先通过蒸汽膨胀进行发电，蒸汽膨胀后较低压力的蒸汽再通过有机工质朗肯循环发电机组，充分吸收乏汽潜热进行发电，从而满足了不同情形下的需求。附图说明图1为本技术的高效蒸汽伴热系统的系统组成示意图；图2为蒸汽伴热模块的结构示意图；图3为乏汽发电模块为一级发电模式的结构示意图；图4为乏汽发电模块为二级发电模式的结构示意图；图5为凝结水回收模块的结构示意图；附图标记说明：1-蒸汽伴热模块，2-乏汽发电模块，3-凝结水回收模块，21-蒸汽膨胀发电机组，22-有机工质朗肯循环发电机组，221-预热/蒸发器，222-透平机组，223-冷却器，224-工质循环泵。具体实施方式为了进一步理解本技术，下面结合实施例对本技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本技术的特征和优点，而不是对本技术权利要求的限制。如图1-5所示，一种高效蒸汽伴热系统，包括蒸汽伴热模块1、乏汽发电模块2和凝结水回收模块3。其中，蒸汽伴热模块1利用蒸汽维持被伴热物质的温度，并排出不饱和乏汽。排出的不饱和乏汽被乏汽发电模块2利用进行发电，之后乏汽进一步被凝结水回收模块3转变为凝结水，用于其它用途。采用这种设计，整个系统实现了对伴热蒸汽能量的彻底利用，同时起到节约水资源的作用。根据蒸汽伴热模块1排出的乏汽压力的不同，乏汽发电模块2有两种发电模式。具体的，如图3所示，一级发电模式通过有机工质朗肯循环发电机组发电。有机工质朗肯循环发电机组包括预热/蒸发器221、冷却器223、工质循环泵224及透平机组222。预热/蒸发器221的第一输入端用于输入乏汽，输出端连接透平机组222，冷却器223分别连接透平机组222的输出端和工质循环泵224的输入端，工质循环泵224的输出端连接预热/蒸发器221的第二输入端。当乏汽压力比较低时，利用上述有机工质朗肯循环发电机组，可以充分吸收乏汽潜热
进行发电。如图4所示，二级发电模式适用于乏汽压力比较高的情况，包括通过蒸汽膨胀发电机组21与有机工质朗肯循环发电机组22。乏汽先通过蒸汽膨胀发电机组21进行发电，蒸汽膨胀后较低压力的蒸汽再通过有机工质朗肯循环发电机组22，充分吸收乏汽潜热进行发电。上述的两种发电模式，满足了不同情形下的需求。下面通过具体的实施例来说明本技术的高效蒸汽伴热系统取得的有益效果。某企业一套100万t/a硫磺制酸系统，物料区设有5000t液硫储罐4组。液硫储罐通过0.4MPa(g)、15t/h饱和蒸汽伴热，维持液硫温度140±5℃。换热后的部分蒸汽凝结成水回收供职工淋浴等生活使用，大部分带水乏汽不便于管道输送，直接排入地沟。通过液硫需维持温度140±5℃，确定乏汽可利用最低温度135℃。由于该乏汽压力比较低，利用乏汽膨胀发电不经济，直接设计为采用有机工质朗肯循环发电机组的一级发电模式。通过以下计算结果，确定回收效益：1、0.4MPa(g)饱和蒸汽比焓为2748.11kJ/kg，则15t/h蒸汽的总热量为 2748.11 × 15000 3600 = 11450 k W ]]>2、根据液硫储罐外形尺寸可计算其外表面积S＝915m2，液硫储罐采用岩棉板保温材料，四周保温层厚120mm，以确保液体硫磺库外表温度tw<35℃。当地日平均最低气温t为-5℃、传热系数a取15.12W/(m2·℃)，计算得单台液硫储罐的最大热损失Q为：Q＝aS(tW-t)＝15.12×915×(35+5)＝553kW则4组液硫储罐最大热损失合计为553×4＝2214kW3、放散乏汽总热量(伴热蒸汽未被利用热量)为11450-2212＝9238kW4、设计凝结水排水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效蒸汽伴热系统，其特征在于：包括蒸汽伴热模块、乏汽发电模块及凝结水回收模块；所述蒸汽伴热模块用于维持被伴热物质的温度，所述乏汽发电模块用于利用蒸汽伴热模块排出的乏汽进行发电，所述凝结水回收模块用于将乏汽发电模块排出的乏汽转变为凝结水；所述乏汽发电模块的发电模式包括通过有机工质朗肯循环发电机组发电的一级发电模式，和通过蒸汽膨胀发电与有机工质朗肯循环发电组合机组发电的二级发电模式。

【技术特征摘要】
1.一种高效蒸汽伴热系统，其特征在于：包括蒸汽伴热模块、乏汽发电模块及凝结水回收模块；所述蒸汽伴热模块用于维持被伴热物质的温度，所述乏汽发电模块用于利用蒸汽伴热模块排出的乏汽进行发电，所述凝结水回收模块用于将乏汽发电模块排出的乏汽转变为凝结水；所述乏汽发电模块的发电模式包括通过有机工质朗肯循环发电机组发电的一级发电模式，和通过蒸汽膨胀发电与有机工质朗肯循环发电组合机组发电的二级发电模式。2.如权利要求1所述的高效蒸汽伴热系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶冬生，吴丹，陆萍，邱凌云，
申请(专利权)人：浙江科维节能技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33