一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法、系统及空气分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法、系统及空气分离装置。该方法包括将冶炼余热通过蒸汽发生器制备余热蒸汽，将余热蒸汽经喷射制冷制备冷冻水，将冷冻水用于空气分离装置的空气预冷，和/或将冷冻水加入到空气分离装置的冷却器用循环水系统中。本发明专利技术提供的方法，对冶炼大系统内的空气分离装置和余热利用系统进行通盘考虑，利用低品位余热产生蒸汽，并利用蒸汽喷射制冷，取代空分预冷的电动冷冻水机组和循环水系统的晾水塔，改变了空气分离装置的低温循环水要靠制冷机组耗电或“靠天说话”的传统模式，避免了低品位热源直接排放造成的环境破坏，并使冶炼、钢铁厂的节能降耗效果得到明显的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法、系统及空气分离装置
本专利技术属于空气分离
，具体涉及一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法、系统及空气分离装置。
技术介绍
冶炼、钢铁厂大系统一般由焦化、烧结、高炉、转炉、空气分离、发电、供水等小系统组成(部分有色冶炼小系统工序有所不同)。为使冶炼、钢铁厂在冶炼加热燃烧过程中能够提高炉温，减少燃料使用，需加入助燃剂氧气。因此，在计划设计和建造冶炼、钢铁厂时，通常配备有空气分离制氧系统。目前工业氧化生产主要采用深度冷冻法和变压吸附法，深度冷冻法因其生产量大、经济性好、产品纯度高等特点成为大型空分装置的首选工艺。深度冷冻法的工作原理是先将空气液化，然后利用氧、氮沸点的差异，通过精馏将氧、氮分离。深度冷冻法空气分离的主要步骤包括空气压缩、预冷、分子筛纯化、冷却、精馏步骤，其中，预冷步骤是将空气预冷却至8～10℃，以满足后续的分子筛纯化步骤的吸附要求，目前，预冷是通过对空气依次进行常温水喷淋、冷冻水(水温5℃左右)喷淋实现的，常温水来自晾水塔循环水系统，冷冻水是采用制冷机将常温水进行冷却制得。此外，空气分离装置涉及大量机械冷却器的使用，如压缩机级间的冷却器、后冷却器、油冷却器、电机冷却器、直接冷却器、蒸发冷却器等，这些冷却器的冷却效果与所用的冷却水的温度、流量有关，冷却水的流量越高、温度越低，冷却效果越好，而冷却水主要来源于晾水塔循环水系统。晾水塔循环水系统的水温取决于环境温度的高低，一般在10～30℃之间，这就造成空气分离装置的夏季电耗比冬季约高15％以上。冷却器用循环水系统的循环水水温主要是“靠天说话”，无法保证节能省电效果。系统分析冶炼流程中的碳素流代谢过程，其能源利用的潜力依然很大：冶金生产过程中消耗的有效能量仅占总能耗的28.3％，而转化为余热的能耗占到总能耗的71.7％。目前，经过十几年的节能环保治理，大部分冶炼、钢铁厂已将300℃以上的高品位余热进行了回收，用于发电等节能项目。但是，多数企业无法对300℃以下的低品位余热进行有效回收利用，大多采用直接排放处理，造成对环境的破坏及能源的浪费十分惊人。综合来看，冶炼、钢铁企业的空气分离装置能耗较大，余热利用系统的浪费较为严重。如何创新冶炼大系统内的工序设计，使冶炼行业的节能降耗获得更大突破，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，从而解决冶炼、钢铁企业的空气分离装置能耗大，低品位余热没有得到有效利用的问题。本专利技术的第二个目的在于提供一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统。本专利技术的第三个目的在于提供一种空气分离装置。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，包括：将冶炼余热通过蒸汽发生器制备余热蒸汽，将余热蒸汽经喷射制冷制备冷冻水，将冷冻水用于空气分离装置的空气预冷，和/或将冷冻水加入到空气分离装置的冷却器用循环水系统中。本专利技术提供的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，对冶炼大系统内的空气分离装置和余热利用系统进行通盘考虑，利用低品位余热产生蒸汽，并利用蒸汽喷射制冷，取代空分预冷的电动冷冻水机组和循环水系统的晾水塔，改变了空气分离装置的低温循环水要靠制冷机组耗电或“靠天说话”的传统模式，避免了低品位热源直接排放造成的环境破坏，并使冶炼、钢铁厂的节能降耗效果得到明显的提高。冷冻水经空气预冷后产生预冷回水，循环水系统中的循环水经冷却器后产生冷却回水，将预冷回水和冷却回水合并后作为所述喷射制冷用水源。余热蒸汽经喷射制冷后产生冷能以降低循环水的温度。通过以上循环水路的设计，既满足了空气分离装置的用水需要，也可降低循环水系统的循环水温度，从而有利于降低空气分离装置的电耗，提高冷却器的冷却效果。为进一步提高冶炼余热的利用效率，利用余热蒸汽带动蒸汽汽轮机做功，并将功输出至空气分离装置的空气压缩机。该过程是低品位热能通过蒸汽发生器，产生蒸汽驱动汽轮机，输出动能，与空气压缩机轴并轴，以降低空气压缩机实际电能的消耗。此系统可通过相应的自控系统，通过离合器实现并轴运转。将蒸汽汽轮机做功后产生的余汽与空气分离装置产生的污氮气进行热交换。对污氮气进行预加热可对再生空气分离纯化系统的分子筛吸附剂进行干燥，去除一氧化碳、水份等杂质，使分子筛吸附剂达到再生重复使用的目的。一般是采用电加热器将污氮气加热至190℃左右，通过利用蒸汽汽轮机做功后产生的余汽并利用通入蒸汽加热器对污氮气进行预热，可将污氮气预加热至120℃左右，从而改变了原有完全靠电加热器使污氮升温再生工艺。以此达到节省电加热器的用电量的目的。所述冶炼余热为温度在300℃以下的低品位余热。通过低品位余热的利用，可进一步完善钢铁、冶炼企业的余热利用系统，节省能耗并减轻对环境的破坏。通过以上节能手段的使用，可使冶炼企业大系统内的余热利用系统与空气分离装置得到有机整合，充分提高低品位余热的利用效率，降低空气分离装置的耗电量，具有低碳、绿色、节能、环保等优点，对于大多配备有多套空气分离装置的冶炼企业而言，经济效益十分显著。本专利技术的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统所采用的技术方案是：一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统，包括依次相连的蒸汽发生器和喷射制冷装置，所述喷射制冷装置具有冷冻水出口，所述冷冻水出口用来与空气分离装置的空气预冷系统的入水口，和/或空气分离装置的冷却器用循环水系统的入水口相连接。所述喷射制冷装置设有入水口，所述喷射制冷装置的入水口用来与所述空气预冷系统的出水口和/或所述冷却器的出水口相连接。所述喷射制冷装置设有蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述蒸汽发生器的蒸汽进口相连接。通过上述结构设置，可实现空气分离装置用水实现闭路循环，通过将冶炼余热的热能转化为所述的冷能，进而实现冶炼余热的利用，并极大程度降低的电耗。针对热能回收量足够大的冶炼企业，所述蒸汽发生器具有用来与喷射制冷装置相连的余热蒸汽出口，所述余热蒸汽出口还连接有蒸汽汽轮机，所述蒸汽汽轮机用来与空气分离装置的空气压缩机传动连接。所述空气压缩机还通过增速器与驱动电机相连接。通过余热蒸汽带动蒸汽汽轮机做功，将输出动能带动空气压缩机运转，可有效降低空气压缩机电机的负荷，降低空气分离装置中，空气压缩环节的电能损耗。所述蒸汽汽轮机上连接有用来对产生的污氮气进行预热的蒸汽加热器，蒸汽汽轮机上设置有余汽出口，余汽出口与蒸汽加热器的蒸汽入口相连，蒸汽加热器的蒸汽出口与所述蒸汽发生器相连。通过对蒸汽汽轮机的余汽对污氮气预热，可有效降低后续采用电加热器对污氮气进行加热的耗电量，进一步提高冶炼余热的利用效率，并降低空气分离装置的耗电量。本专利技术的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统，对冶炼大系统内的空气分离、余热利用小系统进行有机整合，提高了低品位余热的利用程度，降低了电耗，具有低碳、绿色、节能、环保的特点，使冶炼、钢铁厂系统的节能省电效果得到明显的提高。本专利技术的空气分离装置所采用的技术方案是：一种空气分离装置，包括空气预冷系统、冷却器用循环水系统及冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统，所述冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统包括依次相连的蒸汽发生器和喷射制冷装置，所述喷射制冷装置具有冷冻水出口，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，其特征在于，包括：将冶炼余热通过蒸汽发生器制备余热蒸汽，将余热蒸汽经喷射制冷制备冷冻水，将冷冻水用于空气分离装置的空气预冷，和/或将冷冻水加入到空气分离装置的冷却器用循环水系统中。

【技术特征摘要】
1.一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，其特征在于，包括：将冶炼余热通过蒸汽发生器制备余热蒸汽，将余热蒸汽经喷射制冷制备冷冻水，将冷冻水用于空气分离装置的空气预冷，和/或将冷冻水加入到空气分离装置的冷却器用循环水系统中。2.如权利要求1所述的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，其特征在于，冷冻水经空气预冷后产生预冷回水，循环水系统中的循环水经冷却器后产生冷却回水，将预冷回水和冷却回水合并后作为所述喷射制冷用水源。3.如权利要求1所述的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，其特征在于，利用余热蒸汽带动蒸汽汽轮机做功，并将功输出至空气分离装置的空气压缩机。4.如权利要求3所述的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，其特征在于，将蒸汽汽轮机做功后产生的余汽与空气分离装置产生的污氮气进行热交换。5.如权利要求1～4任一项所述的冶炼余热回收用于空气分离系统节能的方法，其特征在于，所述冶炼余热为温度在300℃以下的低品位余热。6.一种冶炼余热回收用于空气分离系统节能的系统，其特征在于，包括依次相连的蒸汽发生器和喷射制冷装置，所述喷射制冷装置具有冷冻水出口，所述冷冻水出口用来与空气分离装置的空气预冷系统的入水口，和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新春，王树立，杨世贤，李磊，张春木，王兴，王涤宇，王昭敏，孟志明，
申请(专利权)人：开封中化换热设备有限公司，王新春，
类型：发明
国别省市：河南,41