一种冶金空分系统的余热利用系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于空分空压机余热回收领域，尤其是一种冶金空分系统的余热利用系统及其方法，针对现有的空分离心式空气压缩机通过使用冷却水的散热系统来给系统降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费了，而有色冶炼电解工序中电解液又需要大量饱和蒸汽加热，电解液加热温度也只有63度左右的问题，现提出如下方案，其包括三级热回收系统和四级热回收系统，所述三级热回收系统包括空气过滤器，所述四级热回收系统包括空分空压机，所述空分空压机连接有止回阀，所述止回阀连接有循环泵，本发明专利技术充分利用空分空压机所产生的余热,来满足有色冶炼电解液加热的需求，替代低压饱和蒸汽，可使有色企业节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种冶金空分系统的余热利用系统及其方法
本专利技术涉及有色冶金空分空压机余热利用
，尤其涉及一种空分系统的空压机余热利用系统及其方法。
技术介绍
离心空压机在运行中，一般采取三～四级压缩方式，为了提高压缩机效率，常常在中间级设置中间冷却器，使用冷却水将高温高压压缩空气中的热量换出，并通过冷却塔风扇，将热量散出至大气中，以保证空压机的安全稳定运行。空压机在长期、连续的运行过程中，把电能转换为机械能，即电能转换成高压压缩空气能。在机械能转换成为高压压缩空气过程中产生大量热量，最后以风冷或水冷的形式把热量散发出去。目前主流的第六代外压缩空分流程，其包含了空气压缩系统、空气净化系统、流体换热系统、膨胀制冷系统、空气精溜系统等核心子系统。A、空气压缩系统：空气分离得到各组分产品本质上是通过能量转换来实现的，而空分系统最主要的能量输入设备是原料空气压缩机。经过原料空压机的压缩，空气获得化0.9～1.0MPa的压力。B、空气净化系统：空气净化系统包含了空气预冷系统和分子筛净化系统。空压机的压缩造成空气急剧升温，虽然现代空压机多采用级间冷却降温，但仍然有热量冗余。因此空分系统中设置空气预冷塔，通过接触式的换热来给空气进一步冷却，其冷量通常采用精馏的污氮气和制冷机。纯化器用于进一步除去空气中的水分、二氧化碳等杂质，防止其对后续流程产生负面影响。C、流体换热系统：进入系统的常温空气和低温的氮气、氧气、污氮气等在热交换器中换热，从而回收冷流体的大部分冷量，热流体也达到足够低的温度，为精馏做准备。D、膨胀制冷系统：空分系统的能量主要来源于膨胀机，从主换热器中抽的空气在透平膨胀机中膨胀，降温降压，为空分系统提供了足够的冷量。E、空气精馏系统：空气在精馈塔中实现组分的分离，精溜系统是空气分离的核心系统。现代空分通常采用高、低压两级耦合的精馏塔来实现精馏。空压机设备型号：4MSGE+25/15；排气量：Q＝122000m3/h；排气压力：P＝1.15Mpa；电功率：16500KW在以上空压机工作过程中，高温高压的气所携带的热量大致相当于空气压缩机功率的3/4，其温度通常在100℃—130℃之间，甚至高达150℃。离心式空气压缩机通过使用冷却水的散热系统来给系统降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费了，而有色冶炼电解液加热又需要大量的低压饱和蒸汽，利用空分余热替代饱和蒸汽，不仅节约了低压饱和蒸汽，而且降低空分冷却循环水系统的电耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在离心式空气压缩机通过使用冷却水的散热系统来给系统降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费了，而有色冶炼电解工序中电解液又需要大量饱和蒸汽加热，电解液加热温度也只有63度左右，故提出的一种利用空分系统的空压机余热加热电解液的系统方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种冶金空分系统的余热利用系统，包括三级热回收系统和四级热回收系统，所述三级热回收系统包括空气过滤器，所述四级热回收系统包括空分空压机，所述空分空压机连接有止回阀，所述止回阀连接有循环泵，所述循环泵连接有补水箱和三个板式热交换器，所述补水箱上设有软化水补水口，所述空气过滤器连接有一级压缩机，一级压缩机连接有一级冷却器，一级冷却器连接有二级压缩机，二级压缩机连接有二级冷却器，二级冷却器连接有三级压缩机，所述三级压缩机连接有三级冷却器和余热回收器，所述余热回收器上连接有热回收进水管和热回收出水管。优选的，所述三级压缩机和三级冷却器之间设有阀门。优选的，所述三级冷却器上连接有压缩空气排出管。优选的，所述一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器均连接有冷却水进管和冷却水出管。本专利技术还提出了一种空分系统的空压机热回收方法，包括以下步骤：S1：气体经空气过滤器过滤后进入一级压缩机压缩，然后经一级冷却器冷却后进入二级压缩机压缩，之后气体经二级冷却器冷却进入三级压缩机压缩；S2：压缩后的气体进入余热回收器，余热回收器对气体中的余热进行回收，利于余热对水进行加热；S3：然后气体经三级冷却器冷却后排出，通过板式热交换器对排出气体中的热量进行回收，降低冷却循环水系统的能耗，热水通过板式热交换器对电解液进行加热，替代低压饱和蒸汽，实现节能的目的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术充分利用空分空压机所产生的余热,来满足电解液加热的需求，可使企业节约大量饱和蒸汽。附图说明图1为本专利技术提出的一种冶金空分系统的余热利用系统的三级热回收系统结构示意图；图2为本专利技术提出的一种冶金空分系统的余热利用系统的四级热回收系统结构示意图。图中：1空气过滤器、2一级压缩机、3一级冷却器、4二级压缩机、5二级冷却器、6三级压缩机、7阀门、8三级冷却器、9余热回收器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例一参照图1-2，一种冶金空分系统的余热利用系统，包括三级热回收系统和四级热回收系统，三级热回收系统包括空气过滤器1，四级热回收系统包括空分空压机，空分空压机连接有止回阀，止回阀连接有循环泵，循环泵连接有补水箱和三个板式热交换器，补水箱上设有软化水补水口，空气过滤器1连接有一级压缩机2，一级压缩机2连接有一级冷却器3，一级冷却器3连接有二级压缩机4，二级压缩机4连接有二级冷却器5，二级冷却器5连接有三级压缩机6，三级压缩机6连接有三级冷却器8和余热回收器9，余热回收器9上连接有热回收进水管和热回收出水管。本专利技术中，三级压缩机6和三级冷却器8之间设有阀门7。本专利技术中，三级冷却器8上连接有压缩空气排出管。本专利技术中，一级冷却器3、二级冷却器5和三级冷却器8均连接有冷却水进管和冷却水出管。本专利技术还提出了一种空分系统的空压机热回收方法，包括以下步骤：S1：气体经空气过滤器1过滤后进入一级压缩机2压缩，然后经一级冷却器3冷却后进入二级压缩机4压缩，之后气体经二级冷却器5冷却进入三级压缩机6压缩；S2：压缩后的气体进入余热回收器9，余热回收器9对气体中的余热进行回收，利于余热对水进行加热；S3：然后气体经三级冷却器8冷却后排出，通过板式热交换器对排出气体中的热量进行回收，降低冷却循环水系统的能耗，热水通过板式热交换器对电解液进行加热，替代低压饱和蒸汽，实现节能。通过空压机余热回收，按平均产气量11000m3/h，第四级排气温度100℃计算，安装第四级热量热回收，则回收热量＝C·G·ρ·△T式中，C为压缩空气定压比热容，为常数1.05KJ/kg·℃G为空压机压缩空气体积流量，按平均负荷，即110000Nm3/h。ρ为压缩空气密度，查空气参数表，得ρ＝1.18kg/Nm3△T为压缩空气热气进换热器口温度与我公司余热回收利用后的温度差。运行中循环水箱温度取平均值40℃，假定我司按10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冶金空分系统的余热利用系统，包括三级热回收系统和四级热回收系统，所述三级热回收系统包括空气过滤器(1)，其特征在于，所述四级热回收系统包括空分空压机，所述空分空压机连接有止回阀，所述止回阀连接有循环泵，所述循环泵连接有补水箱和三个板式热交换器，所述补水箱上设有软化水补水口，所述空气过滤器(1)连接有一级压缩机(2)，一级压缩机(2)连接有一级冷却器(3)，一级冷却器(3)连接有二级压缩机(4)，二级压缩机(4)连接有二级冷却器(5)，二级冷却器(5)连接有三级压缩机(6)，所述三级压缩机(6)连接有三级冷却器(8)和余热回收器(9)，所述余热回收器(9)上连接有热回收进水管和热回收出水管。/n

【技术特征摘要】
1.一种冶金空分系统的余热利用系统，包括三级热回收系统和四级热回收系统，所述三级热回收系统包括空气过滤器(1)，其特征在于，所述四级热回收系统包括空分空压机，所述空分空压机连接有止回阀，所述止回阀连接有循环泵，所述循环泵连接有补水箱和三个板式热交换器，所述补水箱上设有软化水补水口，所述空气过滤器(1)连接有一级压缩机(2)，一级压缩机(2)连接有一级冷却器(3)，一级冷却器(3)连接有二级压缩机(4)，二级压缩机(4)连接有二级冷却器(5)，二级冷却器(5)连接有三级压缩机(6)，所述三级压缩机(6)连接有三级冷却器(8)和余热回收器(9)，所述余热回收器(9)上连接有热回收进水管和热回收出水管。


2.根据权利要求1所述的一种冶金空分系统的余热利用系统，其特征在于，所述三级压缩机(6)和三级冷却器(8)之间设有阀门(7)。


3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：漆枫林，欧阳建光，杨巍，
申请(专利权)人：深圳市奥宇节能技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44