利用蒸汽冷凝液余热进行制冷的系统的制作方法

本实用新型涉及余热制冷系统，具体涉及一种利用蒸汽冷凝液余热进行制冷的系统。

背景技术：

在化工生产过程中，蒸汽冷凝水余热的合理利用直接关系到企业的经济效益及碳排放数量，也是实现经济可持续发展的必由之路。目前这部分余热很难通过现有技术重新回收利用，同时又不能直接排放至环境中，只能通过循环冷却水降温的方式进行处理，造成了极大的浪费。而在联碱装置的冷冻工序中又需要消耗外界能量向外冷器提供液氨制冷，目前利用压缩机将低压的气氨压缩到高压气氨，消耗了额外的电能。如何将蒸汽冷凝水的余热应用于联碱装置中的冷冻工序中也已成为如今化工生产企业研究的一大课题。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种利用蒸汽冷凝液余热进行制冷的系统，该系统利用煅烧工序中产生的副产物蒸汽冷凝水来生成制冷工序所需要的制冷剂液氨，使得余热得到了回收利用，节约了成本，降低了能耗。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用蒸汽冷凝液余热进行制冷的系统，包括发生器、蒸发式冷凝器、外冷器、氨气吸收器和交换器，所述发生器上设有蒸汽冷凝液进口和蒸汽冷凝液出口，该发生器中被加热产生的氨气通过氨气管路进入蒸发式冷凝器，氨气通过蒸发式冷凝器被冷凝为液氨并通过液氨管路进入液氨储槽，该液氨储槽中的液氨通过管路进入外冷器，液氨经过外冷器吸热后变为低压氨气进入氨气吸收器，该氨气吸收器中的贫氨溶液吸收低压氨气后变为富氨溶液，该富氨溶液通过富液加压泵泵入交换器，在交换器中吸热后进入发生器，该发生器中的贫氨溶液经过交换器冷却后进入氨气吸收器。

优选地，在交换器和氨气吸收器之间还设有冷却器，从交换器中出来的贫氨溶液经过该冷却器进一步降温后进入氨气吸收器。

优选地，所述冷却器为水冷交换器，该冷却器上设有循环水的进水口和出水口。

优选地，所述氨气吸收器还连接一贫液循环泵，该贫液循环泵用于将贫氨溶液循环地喷淋入氨气吸收器。

优选地，所述发生器中的氨气依次通过初效过滤器和气液分离器后进入蒸发式冷凝器。

优选地，所述初效过滤器设于发生器的顶部，所述气液分离器中分离出来的液滴通过管路回到所述发生器内。

优选地，所述氨气吸收器上设有液位控制器，在蒸汽冷凝液进口管路上设置自动调节阀，该自动调节阀能够根据发生器内的温度自动调节蒸汽冷凝液的流量大小。

本实用新型的有益效果是：

1)本系统利用蒸汽冷凝液的余热来对低压氨进行提压再降温，以获得高压液氨供给外冷器进行制冷，由此来替代传统的大功率氨制冷压缩机，从而实现了节能的有益效果；

2)本系统中采用煅烧工序输出的150℃左右的高温冷凝液，经过冷冻工序余热利用后，温度降至100℃以下，因此避免了原150℃冷凝液在长距离输送过程中因蒸汽闪发而产生的管道振动、噪音、瞬间压强过高等现象，从而引起管子的破裂及水击(水锤)效应带来极大的破坏性等安全生产隐患，此降温后的冷凝液先与锅炉给水换热降温，再与脱盐水的原水换热降温，进入精制混床，作为锅炉的给水，不需要再增加用循环水的冷却装置，节省成本，降低能耗；

3)本系统中氨溶液中采用新型的多元制冷工质，此多元制冷工质包括硝酸锂、氢氧化钾、酰胺类化合物、铬酸锂等组分，具有对氨气的溶解度大、工质气化温度高蒸发时不易随气体带出以及物化性能非常稳定等优点，利用此工质将原本需要通过螺杆压缩机完成的可压缩气体通过提压过程转变为不可压缩液体升压，在有效利用废热资源的同时大幅减少了电能损耗；

4)本系统利于采用余热及废热等低品位热源的回收利用新技术的推广运用，降低用户的运营成本，在化工领域具有很好的节能减排示范效应和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的制冷系统示意图；

图2为本实用新型的制冷方法流程图；

图中：10-发生器，11-初效过滤器，12-气液分离器，20-蒸发式冷凝器，21-液氨储槽，30-外冷器，40-氨气吸收器，41-贫液循环泵，42-富液加压泵，50-交换器，60-冷却器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：如图1所示，一种利用蒸汽冷凝液余热进行制冷的系统，包括发生器10、蒸发式冷凝器20、外冷器30、氨气吸收器40 和交换器50，所述发生器10上设有蒸汽冷凝液进口和蒸汽冷凝液出口，该发生器10中被加热产生的氨气通过氨气管路进入蒸发式冷凝器20，氨气通过蒸发式冷凝器被冷凝为液氨并通过液氨管路进入液氨储槽21，该液氨储槽21中的液氨通过管路进入外冷器30，液氨经过外冷器吸热后变为低压氨气进入氨气吸收器40，该氨气吸收器40中的贫氨溶液吸收低压氨气后变为富氨溶液，该富氨溶液通过富液加压泵42泵入交换器50，在交换器中吸热后进入发生器 10，该发生器10中的贫氨溶液经过交换器50冷却后进入氨气吸收器40。本系统中利用煅烧工序副产150℃饱和蒸汽冷凝水的余热对低压氨提压再降温，获得高压液氨供外冷器使用，由此替代了一台大功能率的氨制冷压缩机，实现了节能的效果。以煅烧工序每小时产生120吨150℃饱和蒸汽冷凝水为例，蒸汽冷凝水从150℃被冷却至90℃产生了8500Kw热量，能量一部分用于将0.4MPa低压气氨压缩到1.3MPa的高压气氨，其数值约1600Kw；其余热量用于将氨溶液的溶剂进行反复加热升温。本系统中氨溶液中采用新型的多元制冷工质，将原本需要通过螺杆压缩机完成的可压缩气体通过提压过程转变为不可压缩液体升压，在有效利用废热资源的同时大幅减少了电能损耗。

进一步地，在交换器50和氨气吸收器40之间还设有冷却器60，从交换器50中出来的贫氨溶液经过该冷却器进一步降温后进入氨气吸收器40。交换器50的作用为来自氨气吸收器中的低温富氨溶液与来自发生器中的高温贫氨溶液进行热交换，富氨溶液经过富液加压泵42升压后达到1.3MPa，经过交换器升温后进入发生器，发生器的压力为1.3MPa，因此从发生器中出来的贫氨溶液足够克服阻力到达氨气吸收器。所述冷却器60为水冷交换器，该冷却器上设有循环水的进水口和出水口。贫氨溶液在冷却器内被循环冷却水进一步降温后，进入氨气吸收器，从而有利于贫氨溶液对氨气的吸收。

所述氨气吸收器40还连接一贫液循环泵41，该贫液循环泵41 用于将贫氨溶液循环地喷淋入氨气吸收器。该贫液循环泵41作用是提高了喷淋密度，有利于溶剂对氨气的吸收。所述发生器10中的氨气依次通过初效过滤器11和气液分离器12后进入蒸发式冷凝器20。所述初效过滤器11设于发生器10的顶部，所述气液分离器 12中分离出来的液滴通过管路回到所述发生器10内。该初效过滤器11为除雾沫器用于过滤掉氨气中的雾沫，气液分离器12进一步将氨气中携带的液滴分离出来，经过上述两道过滤程序后氨气中的液体含量降至0.1ppmw以下，从而提高了后续的制冷效率。本实施例中气液分离器采用颇尔过滤器有限公司的产品。

所述氨气吸收器40上设有液位控制器，在蒸汽冷凝液进口管路上设置自动调节阀，该自动调节阀能够根据发生器10内的温度自动调节蒸汽冷凝液的流量大小。此处采用自动化控制，自动调节阀内设有软件控制系统，此软件控制系统与发生器中的温度计电性连接，软件控制系统从温度计中获得发生器内的温度后，根据此温度来调节自动调节阀门的开度，从而保证了发生器内换热的稳定性，此自动化控制为常规技术，在此不做进一步地详细说明。为了对富液加压泵42的保护，在氨气吸收器上装上液位控制器，从而保证加压泵有足够的吸入高度，防止气蚀现象的发生并使轴承的润滑液有足够的压力；在富液加压泵42的电路中设有负载继电器，在富液加压泵42的出口管道上装设温度继电器，负载继电器用于对电机和叶轮等起到保护的作用；温度继电器用来防止润滑油温度过高使轴承受到损坏；为了保证系统的安全操作，还可设有一台备用的富液加压泵。

本实用新型的制冷方法：

如图2所示，一种利用蒸汽冷凝液余热进行制冷的方法，步骤如下：

步骤一：来之煅烧工序的副产物150℃左右的饱和蒸汽通过冷凝液进口进入发生器10，对发生器中的富氨溶液进行加热，使之成为氨气和贫氨溶液，氨气通过氨气管路进入蒸发式冷凝器20，高温的贫氨溶液进入交换器50；

步骤二：氨气通过蒸发式冷凝器20被冷却为饱和液氨，该液氨通过液氨管路自流入液氨储槽21，利用液氨储槽自身的压力送至外冷器30中制冷；

步骤三：液氨在外冷器30中吸收热量变为低压氨气后进入氨气吸收器40，氨气吸收器中的贫氨溶液吸收低压氨气后变为富氨溶液；

步骤四：氨气吸收器40中的富氨溶液通过富液加压泵42泵入交换器50，与高温的贫氨溶液进行热交换后进入发生器10，重复步骤一富氨溶液得以循环使用；

步骤五：发生器10中的贫氨溶液经过交换器50冷却后进入冷却器进一步降温，再进入氨气吸收器40，重复步骤三贫氨溶液得以循环使用。150℃左右的高温饱和蒸汽冷凝液通过对富氨溶液进行加热，自身被降到100℃以下，而富氨溶液中的大部分低沸点的氨蒸发出来成为高压氨气，富氨溶液因为大部分的氨气蒸发出来而成为贫氨溶液，贫氨溶液经过交换器50(与富氨溶液进行热交换)和冷却器60(采用冷却水将贫氨溶液冷却)降温后进入氨气吸收器 40，被降温后的贫氨溶液更利于氨气的吸收，高压氨气通过蒸发式冷凝器20和外冷器30后，变为低压氨气进入氨气吸收器40被贫氨溶液吸收，使得贫氨溶液变为富氨溶液，富氨溶液经过交换器50 吸收贫氨溶液的热量后进入发生器10，在整个过程中，饱和蒸汽冷凝液的余热被利用，且氨溶液得到循环使用。

其中，在步骤一中，发生器10中的氨气通过设于发生器顶部的初效过滤器11除去雾沫后，再通过气液分离器12除去氨气中携带的微量液滴，最后进入蒸发式冷凝器20。在步骤三中，所述氨气吸收器40还连接一贫液循环泵41，该贫液循环泵41用于将贫氨溶液循环地喷淋入氨气吸收器40。

本系统经济性分析：

1、本余热制冷项目耗电计算

①余热制冷机组2台循环泵耗电，机组内循环泵总功率为84 kW；

②需配套循环水1560m³/h，循环水能耗0.035kWh/m³，循环水冷却塔风机能耗为1560m³/h×0.035kWh/m³＝54.6kW；

③循环水泵能耗约为风机的两倍，即109.2kW；

余热利用机组总耗电：84+54.6+109.2＝247.8kW；

2、原一套氨制冷压缩机组耗电计算

①氨制冷压缩机组主电机额定功率1600kW；

②机组内油泵电机15Kw，稀油站电机3Kw，共18Kw；

③机组采用蒸发式冷凝器冷却，每套氨制冷压缩机组配备四台额定换热量为2000kW的蒸发式冷凝器，每套冷凝器配备一台7.5kW 的水泵，两台7.5kW功率的风机；

单套机组的冷凝器耗电：7.5kWx4+7.5kWx8＝90kW。

原一套氨制冷压缩机总耗电：1600+15+3+90＝1708kW。

3、系统运行后节省的电力成本

年经济效益：(1708-247.8)×8000×0.71＝8293936(元)

其中，电费为：0.71元/度，年按8000小时计算；因此通过采用本制冷系统，一年可以节省八十多万的电力成本。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。