專(zhuān)利名稱(chēng)：能量回收單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量回收單元，其特別地，雖然不是專(zhuān)門(mén)地，適合于從來(lái)自利用蒸氣作為加熱介質(zhì)的エ業(yè)流程的冷凝物中回收熱能。
背景技術(shù)：
在利用蒸氣的エ業(yè)及加熱流程中，蒸氣在鍋爐中產(chǎn)生并在高的溫度及壓カ下通過(guò)管路傳輸至各種エ業(yè)流程，其中蒸氣中的能量被利用。當(dāng)蒸氣中的熱量減少時(shí)，冷凝物會(huì)形成，通常在系統(tǒng)的較低部分收集此冷凝物并由氣阱定期地移除此冷凝物。實(shí)用中氣阱通常排放至大氣壓力。雖然冷凝物在系統(tǒng)中的高壓下是液體水，但其溫度可高于100°c，故在通向大氣壓カ時(shí)變?yōu)殚W發(fā)蒸氣。冷凝物中的熱量由此被損失。這不僅代表浪費(fèi)能量，而且還會(huì)在執(zhí)行減少碳燃料的使用的政策時(shí)招致財(cái)政處罰。使用熱冷凝物及從冷凝物中獲取的閃發(fā)蒸汽來(lái)預(yù)熱鍋爐供給水是已為人知的。例如，美國(guó)專(zhuān)利4，878，457公開(kāi)了ー種系統(tǒng)，其中鍋爐供給水連續(xù)地流動(dòng)通過(guò)熱交換器時(shí)，熱量從回收的冷凝物中、并通過(guò)閃蒸冷凝器(回收的冷凝物被供應(yīng)至閃蒸冷凝器)傳輸至供給水。然而，上述的之前技術(shù)系統(tǒng)包含相對(duì)大數(shù)目的必須在現(xiàn)場(chǎng)組裝的部件，這會(huì)導(dǎo)致安裝相對(duì)復(fù)雜、昂貴及龐大。因此期望提供一種在安裝時(shí)較容易且較廉價(jià)的能量回收單元。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，其提供一種能量回收單元，包含具有冷凝物進(jìn)口和冷凝物出口的容器；限定流體路徑的流體供給管線；定位在容器內(nèi)并布置為分別將熱量從閃發(fā)蒸氣及冷凝物傳輸至流體供給管線中的流體的第一及第ニ熱交換器。第一熱交換器可定位在容器中第二熱交換器的上方。第一及/或第二熱交換器可包含多片與流體供給管線熱接觸的熱量傳輸翅片。多片翅片可水平地堆疊。冷凝物進(jìn)ロ可布置為將冷凝物指引向第二熱交換器。冷凝物出ロ較佳地定位為朝向容器的底部。冷凝物出ロ可以是設(shè)置在容器中不同水平面的兩個(gè)或多個(gè)冷凝物出口中的ー個(gè)。冷凝物出ロ管可將所述冷凝物出ロ或每個(gè)冷凝物出ロ連接至氣阱。能量回收單元還可包含閃發(fā)蒸氣出ロ。閃發(fā)蒸氣出ロ可定位為朝向容器的頂部。閃發(fā)蒸氣出ロ管可將閃發(fā)蒸氣出ロ連接至壓カ控制閥。在依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，流體供給管線經(jīng)過(guò)容器且流體供給路徑經(jīng)過(guò)第一及第ニ熱交換器。流體供給管線可以是鍋爐供給管線。
根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，其提供ー種包括依照本文任何陳述的冷凝物能量回收単元的蒸氣利用系統(tǒng)。
本發(fā)明可包含本文引用的特色及/或限制的任意組合，除非這些特色的組合是互相排斥的。


下文將參考附圖，通過(guò)例子介紹本發(fā)明的實(shí)施例，附圖示意性地顯示依照本發(fā)明的閃發(fā)蒸氣及冷凝物能量回收單元。
具體實(shí)施例方式冷凝物能量回收單元10 (下文稱(chēng)為能量回收單元)包含圓柱形閃蒸容器12，閃蒸容器12具有第一及第ニ圓形端面12a，12b，閃蒸容器12中定位有第一及第ニ熱交換器14，16。在其他實(shí)施例中，閃蒸容器12可具有正方形截面及/或可垂直地定向。第一及第ニ熱交換器14,16是翅片管換熱器且第一熱交換器14定位在第二熱交換器16的上方。第一及第二熱交換器14，16各包含多片水平堆疊的近似圓形的翅片。換言之，多片翅片互相平行且每片都在垂直平面內(nèi)。 第一及第ニ熱交換器14，16并不一定是翅片管熱交換器。例如，熱交換器14，16可以是盤(pán)管，加熱管或加熱環(huán)管。而且，第一及第ニ熱交換器14，16可以是單個(gè)熱交換器的獨(dú)立部分。能量回收單元設(shè)有流體供給管線，供應(yīng)管線以鍋爐供給管線18的形式存在，鍋爐供給管線18限定通過(guò)閃蒸容器12的流體路徑。鍋爐供給管線18通過(guò)第一端壁12a進(jìn)入閃蒸容器12并在通過(guò)第二端壁12b離開(kāi)閃蒸容器12之前經(jīng)過(guò)第二熱交換器16。供給管線18被焊接至第一及第ニ端壁12a，12b。鍋爐供給管線18通過(guò)第二端壁12b再次進(jìn)入閃蒸容器12，并在通過(guò)第一端壁12a離開(kāi)閃蒸容器12之前經(jīng)過(guò)第一熱交換器14。供給管線18再次被焊接至第一及第ニ端壁12a，12b。第一及第ニ熱交換器14，16的翅片(或板)直接地附接至鍋爐供給管線18且因此流體路徑經(jīng)過(guò)第一及第ニ熱交換器14，16。鍋爐供給管線18的進(jìn)ロ 20及出口 22設(shè)有配對(duì)法蘭。鍋爐供給管線18在進(jìn)ロ 20和閃蒸容器12之間的部分可裝配有能量表24，溫度計(jì)26，隔離閥28及濾器29。供給管線18可設(shè)有其他合適的附件。鍋爐供給管線18在閃蒸容器12和出ロ 22之間的部分設(shè)有隔離閥30及溫度計(jì)32。閃蒸容器12設(shè)有第一及第ニ冷凝物出ロ 34，36。第一冷凝物出ロ 34被定位在閃蒸容器12的底部且第二冷凝物出ロ 36定位在閃蒸容器12的端壁12a，位于第一冷凝物出ロ 34的上方。第一及第ニ冷凝物出ロ 34，36由管路38連接至氣阱39。氣阱的出ロ 40設(shè)有配對(duì)法蘭。本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯可知，只有一個(gè)冷凝物出ロ是必需的。閃蒸容器12還設(shè)有定位在閃蒸容器12頂部的閃發(fā)蒸氣出ロ 42。閃蒸出ロ管43將閃發(fā)蒸氣出ロ 42連接至壓カ控制閥44，其出口 46設(shè)有配對(duì)法蘭。冷凝物能量回收單元10還包含冷凝物進(jìn)ロ管48，進(jìn)ロ管48的一部分通過(guò)第一端壁12a延伸進(jìn)入閃蒸容器12中。冷凝物進(jìn)ロ管48的位于閃蒸容器12內(nèi)的部分具有向下折角的右角彎49。在其他實(shí)施例中進(jìn)ロ管48可以是直的。進(jìn)ロ管48為閃蒸容器12提供冷凝物進(jìn)ロ 50 (冷凝物進(jìn)ロ管48的出口)，冷凝物進(jìn)ロ 50定位為朝向第二熱交換器16的翅片堆的頂部。冷凝物進(jìn)ロ 50定位在第二冷凝物出ロ 36的上方。冷凝物進(jìn)ロ管48的定位在閃蒸容器12外側(cè)的部分設(shè)有隔離閥52，隔離閥52的進(jìn)ロ 54設(shè)有配對(duì)法蘭。能量回收單元10還包含使流體在進(jìn)ロ 20和出ロ 22之間相通以繞過(guò)閃蒸容器12的旁通管線56。旁通管線56的進(jìn)ロ在隔離閥28的上游且出口在隔離閥30的下游。旁通管線56還設(shè)有其自身的隔離閥58。旁通管線56可使供給水繞過(guò)能量回收單元10的熱交換器14,16。単元10是整裝的模塊或“滑架”形式，且可在現(xiàn)場(chǎng)外裝配用于連接至已有系統(tǒng)。將組件和關(guān)聯(lián)的管路安裝到剛性支撐件上，從而可將其從裝配設(shè)施運(yùn)輸?shù)絾卧靡岳玫默F(xiàn)場(chǎng)。應(yīng)理解將單元的管路匹配都定位及定向在単元中，以相對(duì)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)與相關(guān)的現(xiàn)有管路的連接。這樣它們被定位在単元的外圍或外圍附近，井面向外部，不被其他管路或附件阻擋。而且，如果已知現(xiàn)有管路接頭的相對(duì)位置，那么可通過(guò)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓苈愤B接，而在現(xiàn)場(chǎng)外裝配單元并可在運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)后快速安裝。 使用時(shí)，將能量回收單元10的配對(duì)法蘭連接至蒸氣利用系統(tǒng)的已有管路。能量回收單元10與鍋爐供給管線18的進(jìn)ロ 20和鍋爐供給管線18的出ロ 22連接，進(jìn)ロ 20連接至供給柜(未示出)，出口 22連接至通向鍋爐(未示出)的管路。氣阱39的出ロ 40連接至通向供給柜(未示出)的管路且壓力控制閥44的出ロ 46連接至過(guò)量閃發(fā)蒸氣管線(未示出)。冷凝物進(jìn)ロ管48的進(jìn)ロ 54連接至蒸氣利用系統(tǒng)，以使冷凝物可通過(guò)閃蒸容器12的冷凝物進(jìn)ロ 50進(jìn)入閃蒸容器12中。在常規(guī)操作中，鍋爐供給管線18的隔離閥28，30是打開(kāi)的且旁通管線56的隔離閥58是關(guān)閉的。這使鍋爐供給水從供給柜流經(jīng)能量回收單元的鍋爐供給管線18而流至鍋爐。冷凝物進(jìn)ロ管48的隔離閥52是打開(kāi)的，因此冷凝物通過(guò)進(jìn)ロ 50進(jìn)入閃蒸容器12中。當(dāng)冷凝物進(jìn)入閃蒸容器12中時(shí)，壓カ下降且從而至少部分冷凝物在進(jìn)入閃蒸容器時(shí)閃發(fā)為蒸氣。閃發(fā)蒸氣在閃蒸容器12中上升并經(jīng)過(guò)第一熱交換器14的水平翅片堆。第一熱交換器14從閃發(fā)蒸氣中提取熱能并將熱能傳輸至在鍋爐供給管線18中流動(dòng)的鍋爐供給水。由于熱量從閃發(fā)蒸氣傳輸至鍋爐供給水，閃發(fā)蒸氣冷凝并積聚在閃蒸容器12的底部中。第ー熱交換器14此時(shí)用作蒸發(fā)氣冷凝器。冷凝物經(jīng)過(guò)第二熱交換器16的水平翅片堆，第二熱交換器16從冷凝物中提取能量并將能量傳輸至在進(jìn)鍋爐供給管線18中流動(dòng)的鍋爐供給水。此時(shí)第二熱交換器16用作冷凝物冷卻器。較冷的冷凝物通過(guò)第一及/或第二冷凝物出口 34，36離開(kāi)閃蒸容器12并經(jīng)過(guò)氣阱39返回至供給水拒。過(guò)量閃發(fā)蒸氣通過(guò)手動(dòng)壓カ控制閥44流動(dòng)至供給柜(未示出)，將控制閥44設(shè)定在適當(dāng)?shù)膲毫??？蛇x擇各種進(jìn)口和出口的位置和尺寸，以將閃蒸容器12中的冷凝物維持在預(yù)定水平。第一熱交換器14被設(shè)計(jì)為從閃發(fā)蒸氣向鍋爐供給水傳輸最大量的能量。類(lèi)似地，第二熱交換器16被設(shè)計(jì)為從冷凝物向鍋爐供給水傳輸最大量的能量。第一及第ニ熱交換器14，16可被不同地設(shè)計(jì)以分別從蒸氣和冷凝物中提取最大量的熱量。例如，第一及第ニ熱交換器14，16可具有不同數(shù)量的翅片。舉例而言，鍋爐供給水可在85°C時(shí)通過(guò)進(jìn)ロ 20而進(jìn)入鍋爐供給管線18中。第二熱交換器16將水加熱至約115°C，且第一熱交換器14將水從115°C加熱至約132°C。能量表24可在鍋爐供給水流經(jīng)能量回收單元時(shí)測(cè)量其獲得的能量。能量表包含三個(gè)主要組件，即流量表，ー對(duì)溫度傳感器及用于顯示獲得的能量的顯示器。溫度計(jì)26，32在鍋爐供給水進(jìn)入及離開(kāi)能量回收單元10時(shí)測(cè)量其溫度。需要的話，在不影響能量回收單元10所服務(wù)的蒸氣利用系統(tǒng)的情況下，可通過(guò)關(guān)閉鍋爐供給管線18的隔離閥28，30及打開(kāi)旁通管線56的隔離閥58，而隔離能量回收單元10。在此構(gòu)造下，鍋爐供給水繞過(guò)第一及第ニ熱交換器14，16且因此未被預(yù)熱。可使用檢測(cè)孔13對(duì)閃蒸容器12進(jìn)行檢測(cè)。能量回收單元同時(shí)從閃發(fā)蒸氣和冷凝物中回收能量并用此蒸氣預(yù)熱鍋爐供給水。因?yàn)閷?duì)鍋爐供給水進(jìn)行預(yù)熱，因此鍋爐所需的能量減少。閃發(fā)蒸氣及冷凝物能量回收單元10被設(shè)計(jì)為利用現(xiàn)成組件，從而可以相對(duì)低的成本建造回收單元，且可快速及經(jīng)濟(jì)地更換任何需要更換的組件。實(shí)用中，期望由此帶來(lái)的能量的節(jié)省而在少于兩年的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中收回冷凝物回收系統(tǒng)的成本。 與之前技術(shù)系統(tǒng)如美國(guó)專(zhuān)利4878457中公開(kāi)的系統(tǒng)相比，將第一及第ニ熱交換器14，16定位在單個(gè)容器12內(nèi)減小了能量回收單元的總尺寸。通過(guò)回收被收集的冷凝物中存有的幾乎所有的廢熱，并將其返回至供應(yīng)柜，補(bǔ)充水的需求顯著減小，這也減小了需要被加入到任意補(bǔ)充水中以維持鍋爐中化學(xué)物的所需水 平的化學(xué)添加劑的需求。
權(quán)利要求
1.一種能量回收單元，包含 容器，其具有冷凝物進(jìn)口和冷凝物出口； 流體供給管線，其限定流體路徑；及 第一及第二熱交換器，其等定位在容器中并布置為分別將熱量從閃發(fā)蒸氣及冷凝物中傳輸至流體供給管線。
2.依照權(quán)利要求I所述的能量回收單元，其中所述第一熱交換器被定位在所述容器中所述第二熱交換器的上方。
3.依照權(quán)利要求I或2所述的能量回收單元，其中所述第一及/或第二熱交換器包含多片與所述流體供給管線熱接觸的熱傳輸翅片。
4.依照權(quán)利要求3所述的能量回收單元，其中所述多片翅片是水平地堆疊。
5.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，其中所述冷凝物進(jìn)口被布置為將冷凝物指引向所述第二熱交換器。
6.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，其中所述冷凝物出口被定位為朝向所述容器的底部。
7.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，還包含定位在所述冷凝物出口上方的第二冷凝物出口。
8.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，其中冷凝物出口管將所述冷凝物出口或每個(gè)所述冷凝物出口連接至氣阱。
9.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，還包含閃發(fā)蒸氣出口。
10.依照權(quán)利要求9所述的能量回收單元，其中所述閃發(fā)蒸氣出口被定位為朝向所述容器的頂部。
11.依照權(quán)利要求9或10所述的能量回收單元，其中閃發(fā)蒸氣出口管將所述閃發(fā)蒸氣出口連接至壓力控制閥。
12.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，其中所述流體供給管線經(jīng)過(guò)所述容器。
13.依照權(quán)利要求12所述的能量回收單元，其中所述流體供給管線經(jīng)過(guò)所述第一及/或第二熱交換器。
14.依照任意之前權(quán)利要求所述的能量回收單元，其中所述流體供給管線是鍋爐供給管線。
15.基本上如本文結(jié)合附圖所述的一種能量回收單元。
16.一種蒸氣利用系統(tǒng)，包括依照之前權(quán)利要求中任意之一的能量回收單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能量回收單元，包含具有冷凝物進(jìn)口和冷凝物出口的容器及限定流體路徑的流體供給管線。第一及第二熱交換器定位在容器中并布置為分別將熱量從閃發(fā)蒸氣及冷凝物中傳輸至流體供給管線。能量回收單元可用于從冷凝物和閃發(fā)水蒸氣中回收廢能并用廢能預(yù)熱工藝水，如鍋爐供給水。
文檔編號(hào)F22D1/00GK102679317SQ20111005823
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者阿米爾·阿米尼 申請(qǐng)人:斯普瑞斯-薩克有限公司