一种溴化锂机组供热系统及供热方法 |
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| 申请号 | CN202311704299.4 | 申请日 | 2023-12-11 | 公开(公告)号 | CN117870003A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 中国化学赛鼎宁波工程有限公司; | 发明人 | 刘胜; 任倩茹; 陈紫薇; 武霞霞; 孙金; 龚超; 张昊昕; 张丹; 徐垚英; 何靓; 陶小钰; 徐文涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种溴化锂机组供热系统，特点是由热 水 热源系统、热 水循环 系统和热水回收系统组成；热水热源系统包括闪蒸罐，热水循环系统包括混合器、溴化锂机组、高位膨胀罐和热水 循环 泵 ，闪蒸罐的二次 蒸汽 凝液出口通过管道与混合器的进口连接，混合器的出口与溴化锂机组的进口连接，溴化锂机组的出口分别与热水 循环泵 和高位膨胀罐连接，热水循环泵与混合器的进口连接，闪蒸罐与混合器之间的管道上设置有第一 温度 调节 阀 ；热水回收系统包括换热器和热水回收罐，闪蒸罐与换热器连接，热水回收罐分别与换热器和高位膨胀罐连接，换热器与热水回收罐之间的连接管道上设置有第一液位调节阀，优点是实现溴化锂机组持续、稳定供热，蒸汽凝液热量高效利用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种溴化锂机组供热系统，其特征在于：由热水热源系统、热水循环系统和热水回收系统组成； |
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| 说明书全文 | 一种溴化锂机组供热系统及供热方法技术领域[0001] 本发明涉及一种供热系统，尤其是涉及一种溴化锂机组供热系统。 背景技术[0002] 溴化锂机组是一种利用溴化锂和水之间的化学吸热反应来制冷的装置。溴化锂机组使用热水为热源的方式，通常是以工业余热、废热、地热热水、太阳能热水为热源。现有的溴化锂机组连接有热水循环系统和蒸汽凝液回收系统，其采用的热水循环系统和蒸汽凝液回收系统是相会独立的，但是存在以下缺点：1、传统的热水循环系统配置大容积的常压热水罐，大流量的热水循环泵。由于容积较大，热水罐布置在工厂的地面上，与热水循环泵之间高差较小。而热水温度高，接近饱和温度，导致循环泵容易汽蚀，使得循环泵投资增加； 2、在传统的蒸汽凝液回收系统中，闪蒸罐必须布置在较高处，使闪蒸罐与凝液输送泵之间拉开高差，保证一定的汽蚀余量。由于工厂楼层高度限制，汽蚀余量偏小，凝液输送泵的投资仍然偏高。将闪蒸罐布置在高处，使得低楼层的凝液疏水不易；3.在传统的蒸汽凝液回收系统中，闪蒸罐的二次蒸汽凝液会直接通过凝液输送泵送出生产装置，凝液的热能没有得到充分利用，单位质量蒸汽的经济价值降低。 发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种实现溴化锂机组持续、稳定供热，蒸汽凝液热量高效利用的溴化锂机组供热系统及供热方法。 [0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种溴化锂机组供热系统，由热水热源系统、热水循环系统和热水回收系统组成；所述的热水热源系统包括用于收集工厂蒸汽凝液的闪蒸罐，所述的闪蒸罐的二次蒸汽凝液出口分别与所述的热水循环系统和所述的热水回收系统连接； 所述的热水循环系统包括混合器、溴化锂机组、高位膨胀罐和热水循环泵，所述的闪蒸罐的二次蒸汽凝液出口通过管道与所述的混合器的进口连接，所述的混合器的出口与所述的溴化锂机组的进口连接，所述的溴化锂机组的出口分别与所述的热水循环泵和所述的高位膨胀罐连接，所述的热水循环泵与所述的混合器的进口连接，所述的闪蒸罐的二次蒸汽凝液出口与所述的混合器的进口之间的管道上设置有用于调节二次蒸汽凝液流量的第一温度调节阀； 所述的热水回收系统包括换热器和热水回收罐，所述的闪蒸罐的二次蒸汽凝液出口与所述的换热器的进口连接，所述的热水回收罐的进口分别与所述的换热器的出口和所述的高位膨胀罐的出口连接，所述的换热器与所述的热水回收罐之间的连接管道上设置有用于调节所述的闪蒸罐内液位的第一液位调节阀。 [0005] 进一步，所述的第一温度调节阀连接有用于测量所述的混合器出口的热水温度的第一温度传感器，所述的第一温度传感器设置在所述的混合器出口处，所述的第一温度调节阀与所述的第一温度传感器之间设置有用于实时反馈控制所述的第一温度调节阀开度的第一控制器。将第一温度调节阀、第一温度传感器和第一控制器组成控制回路，第一控制器根据第一温度传感器测量的温度与其设定温度比较，控制第一温度调节阀开度，使混合器中混合二次蒸汽凝液后的循环热水温度为溴化锂机组发生器需要的热水进水温度。 [0006] 进一步，所述的第一液位调节阀连接有用于测量所述的闪蒸罐内液位高低的第一液位传感器，所述的第一液位传感器设置在所述的闪蒸罐上，所述的第一液位传感器与所述的第一液位调节阀之间设置有用于实时反馈控制所述的第一液位调节阀开度的第二控制器。将第一液位调节阀、第一液位传感器和第二控制器组成控制回路，第二控制器根据第一液位传感器测量的液位与其设定液位比较，控制第一液位调节阀开度，使闪蒸罐内的液位维持在设定范围内。 [0007] 进一步，所述的换热器的循环冷却水回水管路上设置有用于调节循环冷却水流量的第二温度调节阀，所述的第二温度调节阀连接有用于测量所述的热水回收罐内热水温度的第二温度传感器，所述的第二温度传感器设置在所述的热水回收罐上，所述的第二温度调节阀与所述的第二温度传感器之间设置有用于实时反馈控制所述的第二温度调节阀开度的第三控制器。将第二温度调节阀、第二温度传感器和第三控制器组成控制回路，第三控制器根据第二温度传感器测量的温度与其设定温度比较，控制第二温度调节阀开度，使热水回收罐内热水温度维持在设定范围内。 [0008] 进一步，所述的热水回收罐的出口连接有用于输出多余热水的热水输送泵，所述的热水输送泵的出口管路上设置有用于调节多余热水流量的第二液位调节阀，所述的第二液位调节阀连接有用于测量所述的热水回收罐内液位的第二液位传感器，所述的第二液位传感器设置在所述的热水回收罐上，所述的第二液位调节阀与所述的第二液位传感器之间设置有用于实时反馈控制所述的第二液位调节阀开度的第四控制器。将第二液位调节阀、第二液位传感器和第四控制器组成控制回路，第四控制器根据第二液位传感器测量的液位与其设定液位比较，控制第二液位调节阀开度，使热水回收罐内的液位维持在设定范围内。 [0009] 进一步，所述的闪蒸罐的二次蒸汽凝液出口与所述的第一温度调节阀之间设置有切断阀。切断管路进一步保证系统安全。 [0010] 进一步，所述的闪蒸罐的二次蒸汽出口管上设置有用于稳压的压力调节阀，所述的高位膨胀罐上设置有用于测量所述的高位膨胀罐内液位的第三液位传感器。 [0011] 进一步，所述的热水回收罐上设置有氮气补偿口。热水回收罐是压力容器，工作时，气相空间的压力由高位膨胀罐布置的高度决定，通过充入惰性氮气实现压力的控制。 [0012] 一种利用上述供热系统的溴化锂机组供热方法，包括以下步骤：(1)在热水循环系统中根据溴化锂机组发生器需要的热负荷和热水进出的温度差核算出热水循环水量，确定热水循环泵的循环水量，根据溴化锂机组发生器阻力降和管路系统阻力降确定热水循环泵的扬程； (2)在热水热源系统中利用闪蒸罐收集工厂蒸汽凝液，蒸汽凝液在闪蒸罐中闪蒸，得到二次蒸汽和二次蒸汽凝液； (3)将来自热水热源系统的二次蒸汽凝液送入混合器中与来自溴化锂机组出口的循环热水混合进行热交换，通过第一温度调节阀控制混合器出口的循环热水达到预设温度；(4)将经混合器混合后达到预设温度的循环热水送入溴化锂机组，溴化锂机组输出降温后的循环热水，一部分去向热水循环泵循环利用，一部分去向高位膨胀罐，高位膨胀管内的多余热水通过重力作用送入热水回收罐； (5)当闪蒸罐内液位超出预设的最高液位值时，则开启第一液位调节阀，闪蒸罐产生的部分二次蒸汽凝液流向换热器，经换热器降温后的热水直接流向热水回收罐，热水收集罐中的多余废水经热水输送泵排出至外部； (6)当热水回收罐内的温度超过预设值时，则开启第二温度调节阀，经换热器降温的部分热水直接排出至外部。 [0013] 进一步，所述的高位膨胀罐布置在生产装置的高层，所述的高位膨胀罐上的管道接到所述的热水回收罐内液面下，所述的热水回收罐设置氮气补偿口，所述的热水回收罐在所述的高位膨胀槽和氮气共同作用下，罐顶气相压力维持在0.098MPaG。 [0015] 2、利用热水系统闭式循环的特点，循环管路既作为热水流动的路径，又作为热水的容器，省去大容积的常压热水罐，节省设备和土建的投资，以及运营费用和维护费用。3、将闪蒸罐二次蒸汽凝液管道直接与热水循环泵出口的管道相连接，二次蒸汽凝液直接与较低温度的热水混合换热，使得混合后的水温达到溴化锂机组热水进水的温度。 这种直接混合具有传热效率高，设备结构简单，具有较大的传热速率。 [0016] 4、溴化锂机组所需的热负荷是确定的，进而热水需求量也是确定的。在相同热水需求量下，与传统的热水循环系统相比，二次蒸汽凝液在热水循环泵出口的管道处汇入循环回路，可以使得热水循环泵流量降低，节约热水循环泵的一次投资和降低运行费用。 [0017] 5、二次蒸汽凝液是利用凝液压力作为动力，使得闪蒸罐布置的高度不再受传统的蒸汽凝液回收系统中凝液输送泵的限制，可以布置在地面上。降低闪蒸罐布置的高度可以使土建成本降低。 [0019] 7、新型的溴化锂机组供热系统设置一台高位膨胀罐。布置在生产装置的高层，与热水循环泵入口管线连通，起到定压，排气和容纳系统水的膨胀量的作用。通过合理的管路设计，高位膨胀槽稳定系统的基础压力，使得热水循环泵和热水输送泵汽蚀余量显著提高，降低泵的一次投资。 [0020] 综上所述，本发明一种新型的溴化锂机组供热系统即供热方法，由三个子系统组成，分别是溴化锂机组热水循环系统、热水热源系统和热水回收系统。溴化锂机组热水循环系统是本发明的核心系统，热水热源系统和热水回收系统是溴化锂机组热水循环系统的辅助系统。本发明采用合理的设备布置和管路连接，通过有效的控制手段，将三个系统有机结合，简化工艺流程，减少大型设备数量，提高自动化水平，提高蒸汽凝液的热量利用率，通过合理的设备布置，降低泵设备的选型难度，为溴化锂机组持续稳定供热，降低能源消耗，提高经济效益。附图说明 [0021] 为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0022] 图1为本发明溴化锂机组供热系统的结构示意图；图2是本发明溴化锂机组供热系统计算简图； 图中各标注如下：1‑闪蒸罐，2‑混合器，3‑溴化锂机组、4‑高位膨胀罐，5‑热水循环泵，6‑第一温度调节阀，7‑换热器，8‑热水回收罐，9‑第一液位调节阀，10‑第一温度传感器， 11‑第一控制器，12‑第一液位传感器，13‑第二控制器，14‑第二温度调节阀，15‑第二温度传感器，16‑第三控制器，17‑热水输送泵，18‑第二液位调节阀，19‑第二液位传感器，20‑第四控制器，21‑切断阀，22‑压力调节阀，23‑第三液位传感器，24‑氮气补偿口。 具体实施方式[0023] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 [0024] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。 [0025] 具体实施例一一种溴化锂机组3供热系统，如图1所示，由热水热源系统、热水循环系统和热水回收系统组成；热水热源系统包括用于收集工厂蒸汽凝液的闪蒸罐1，闪蒸罐1的二次蒸汽凝液出口分别与热水循环系统和热水回收系统连接；热水循环系统包括混合器2、溴化锂机组 3、高位膨胀罐4和热水循环泵5，闪蒸罐1的二次蒸汽凝液出口通过管道与混合器2的进口连接，混合器2的出口与溴化锂机组3的进口连接，溴化锂机组3的出口分别与热水循环泵5和高位膨胀罐4连接，热水循环泵5与混合器2的进口连接，闪蒸罐1的二次蒸汽凝液出口与混合器2的进口之间的管道上设置有用于调节二次蒸汽凝液流量的第一温度调节阀6； 热水回收系统包括换热器7和热水回收罐8，闪蒸罐1的二次蒸汽凝液出口与换热器7的进口连接，热水回收罐8的进口分别与换热器7的出口和高位膨胀罐4的出口连接，换热器7与热水回收罐8之间的连接管道上设置有用于调节闪蒸罐1内液位的第一液位调节阀 9。 [0026] 在此具体实施例中，第一温度调节阀6连接有用于测量混合器2出口的热水温度的第一温度传感器10，第一温度传感器10设置在混合器2出口处，第一温度调节阀6与第一温度传感器10之间设置有用于实时反馈控制第一温度调节阀6开度的第一控制器11。将第一温度调节阀6、第一温度传感器10和第一控制器11组成控制回路，第一控制器11根据第一温度传感器10测量的温度与其设定温度比较，控制第一温度调节阀6开度，使混合器2中混合二次蒸汽凝液后的循环热水温度为溴化锂机组3发生器需要的热水进水温度。 [0027] 在此具体实施例中，第一液位调节阀9连接有用于测量闪蒸罐1内液位高低的第一液位传感器12，第一液位传感器12设置在闪蒸罐1上，第一液位传感器12与第一液位调节阀9之间设置有用于实时反馈控制第一液位调节阀9开度的第二控制器13。将第一液位调节阀 9、第一液位传感器12和第二控制器13组成控制回路，第二控制器13根据第一液位传感器12测量的液位与其设定液位比较，控制第一液位调节阀9开度，使闪蒸罐1内的液位维持在设定范围内。 [0028] 在此具体实施例中，换热器7的循环冷却水回水管路上设置有用于调节循环冷却水流量的第二温度调节阀14，第二温度调节阀14连接有用于测量热水回收罐8内热水温度的第二温度传感器15，第二温度传感器15设置在热水回收罐8上，第二温度调节阀14与第二温度传感器15之间设置有用于实时反馈控制第二温度调节阀14开度的第三控制器16。将第二温度调节阀14、第二温度传感器15和第三控制器16组成控制回路，第三控制器16根据第二温度传感器15测量的温度与其设定温度比较，控制第二温度调节阀14开度，使热水回收罐8内热水温度维持在设定范围内。 [0029] 在此具体实施例中，热水回收罐8的出口连接有用于输出多余热水的热水输送泵17，热水输送泵17的出口管路上设置有用于调节多余热水流量的第二液位调节阀18，第二液位调节阀18连接有用于测量热水回收罐8内液位的第二液位传感器19，第二液位传感器 19设置在热水回收罐8上，第二液位调节阀18与第二液位传感器19之间设置有用于实时反馈控制第二液位调节阀18开度的第四控制器20。将第二液位调节阀18、第二液位传感器19和第四控制器20组成控制回路，第四控制器20根据第二液位传感器19测量的液位与其设定液位比较，控制第二液位调节阀18开度，使热水回收罐8内的液位维持在设定范围内。 [0030] 在此具体实施例中，闪蒸罐1的二次蒸汽凝液出口与第一温度调节阀6之间设置有切断阀21。闪蒸罐1的二次蒸汽出口管上设置有用于稳压的压力调节阀22，高位膨胀罐4上设置有用于测量高位膨胀罐4内液位的第三液位传感器23。热水回收罐8上设置有氮气补偿口24。热水回收罐8是压力容器，工作时，气相空间的压力由高位膨胀罐4布置的高度决定，通过充入惰性氮气实现压力的控制。 [0031] 具体实施例二一种利用上述具体实施例一的供热系统的溴化锂机组3供热方法，如图1所示，包括以下步骤： (1)在热水循环系统中根据溴化锂机组3发生器需要的热负荷和热水进出的温度 差核算出热水循环水量，确定热水循环泵5的循环水量，根据溴化锂机组3发生器阻力降和管路系统阻力降确定热水循环泵5的扬程； (2)在热水热源系统中利用闪蒸罐1收集工厂蒸汽凝液，蒸汽凝液在闪蒸罐1中闪蒸，得到二次蒸汽和二次蒸汽凝液； (3)将来自热水热源系统的二次蒸汽凝液送入混合器2中与来自溴化锂机组3出口的循环热水混合进行热交换，通过第一温度调节阀6控制混合器2出口的循环热水达到预设温度； (4)将经混合器2混合后达到预设温度的循环热水送入溴化锂机组3，溴化锂机组3输出降温后的循环热水，一部分去向热水循环泵5循环利用，一部分去向高位膨胀罐4，高位膨胀管内的多余热水通过重力作用送入热水回收罐8； (5)当闪蒸罐1内液位超出预设的最高液位值时，则开启第一液位调节阀9，闪蒸罐 1产生的部分二次蒸汽凝液流向换热器7，经换热器7降温后的热水直接流向热水回收罐8，热水收集罐中的多余废水经热水输送泵17排出至外部； (6)当热水回收罐8内的温度超过预设值时，则开启第二温度调节阀14，经换热器7降温的部分热水直接排出至外部。 [0032] 上述高位膨胀罐4布置在生产装置的高层，高位膨胀罐4上的管道接到热水回收罐8内液面下，热水回收罐8设置氮气补偿口24，热水回收罐8在高位膨胀槽和氮气共同作用下，罐顶气相压力维持在0.098MPaG。 [0033] 应用实施例上述具体实施例一中的溴化锂机组3供热系统满足下列计算方程： 字母含义：m:质量kg/h；H:焓kJ/kg；n：功率系数 上标：V：气相，L：液相 下标：HS：高压蒸汽；MS：中压蒸汽；LS：低压蒸汽；LLS：低低压蒸汽；t1，t2：温度。 [0034] 某设计项目采用溴化锂机组3制冷。溴化锂机组3使用热水作为驱动热源，溴化锂机组3发生器需要热负荷3000kW，热水进口温度90℃，热水出口温度80℃。工厂有1485kg/h的0.4MPaG的饱和蒸汽凝液，14170kg/h的0.7MPaG的饱和蒸汽凝液，43490kg/h的1.0MPaG的饱和蒸汽凝液。溴化锂机组3发生器阻力降ΔPLBS＝70kPa。 [0035] t1＝80℃，t2＝90℃， [0036] 设定 闪蒸 罐1 (V 1) 压力 0 .19 MP aG ，查 得：功率系数n＝1.1,供热系统计算简图见图2，联立公式(1)～(5)得：mt1 ＝231335kg/h，mt2＝285182kg/h， [0037] 在传统的热水循环系统中，热水循环量为mt2＝285182kg/h，主要设备选型：常压热3 3 水罐直径φ3800mm筒体长度6800mm，容积91.5m，热水循环泵5V＝286m/h，扬程H＝20m，轴功率P＝20kW，汽蚀余量NPSHa＝5m。 [0038] 在新型的热水循环系统中，热水循环量为mt1＝231335kg/h，主要设备选型：高位膨3 3 胀槽(V3)直径φ760mm筒体长度1520mm，容积0.8m，热水循环泵5(PUMP1)V＝232m /h，扬程H＝10m，轴功率P＝8.5kW，汽蚀余量NPSHa＝13m。 [0039] 高位膨胀罐4布置在11.5m的高度，为热水循环系统和热水回收系统起到定压、排气和吸收热水体积膨胀量。 [0040] 在热水热源系统中，闪蒸罐1出来的二次蒸汽凝液利用凝液压力汇入热水循环系统中，不需要设置凝液输送泵。闪蒸罐1能布置在地面上。 [0041] 在传统的二次蒸汽凝液输送系统中，凝液输送量为 由于需要考虑凝液输送泵汽蚀余量NPSHa，闪蒸罐1布置在工厂的二层，二层标高6m，凝液输送泵流量V 3 ＝54m/h，扬程H＝30m，轴功率P＝5.3kW，汽蚀余量NPSHa＝4.7m，运行温度t＝132℃。 [0042] 在热水回收系统中，热水回收量为 主要设备选型：热水回收罐83 3 直径φ2000mm筒体长度1520mm，容积0.8m，热水输送泵17流量V＝54m/h，扬程H＝30m，轴功率P＝5.7kW，汽蚀余量NPSHa＝12m，运行温度t＝80℃。 [0043] 供热系统计算简图如图2所示，AB线为二次蒸汽凝液向热水循环系统输水线，设置有第一温度调节阀6和切断阀21，第一温度调节阀6以热水循环系统上第一温度传感器10的温度为信号，在一定温度区间做自动调节二次蒸汽凝液汇入量。增加了AC线，设置换热器7和第一液位调节阀9，第一液位调节阀9以闪蒸罐1二次蒸汽凝液液位为信号，在一定液位区间做自动调节二次蒸汽凝液向热水回收罐8输入量。第一温度调节阀6和第一液位调节阀9共同作用，保证闪蒸罐1二次蒸汽凝液液位在合理区间运行。当闪蒸罐1二次蒸汽凝液液位下降到低低值时，切断阀21和第一液位调节阀9直接关闭，系统发出报警，若设定时间内，排除不了故障，系统顺序停车。 [0044] 设置换热器7是为了开停车，热水循环系统未进入工作状态时，冷却二次蒸汽凝液，由循环水作为冷却介质。循环水回流管线上设置第二温度调节阀14，第二温度调节阀14以热水回收罐8上第二温度传感器15温度为信号。当热水回收罐8内热水温度高于设定值，第二温度调节阀14开启，并自动调节水量。 [0045] 在热水循环回路的高点，引出一路管道，接到热水回收罐8上，此管口内伸至液面下。热水回收罐8设置氮气补偿口24。热水回收罐8在高位膨胀罐4和氮气共同作用下，热水回收罐8的罐顶气相压力维持在0.098MPaG。 [0046] 上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。 |
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