一種副產高品位蒸汽的變換系統及其使用方法技術方案

本發明專利技術屬于能源化工技術領域，涉及一種副產高品位蒸汽的變換系統及其使用方法。該變換系統包括氣液分離器、原料氣預熱器、過濾器、第一變換爐、第一廢熱鍋爐、脫鹽水預熱器、第二變換爐、脫鹽水加熱器和第三變換爐。通過增加脫鹽水預熱器和脫鹽水加熱器等組成部件、調整變換工藝流程的內部工序以及改變相關的工藝參數等手段，使第一廢熱鍋爐內能夠副產壓力為12MPa以上的高品位飽和蒸汽，充分利用了變換過程中的反應熱，減少了能量損失，實現了節約能源的目的。

【技術實現步驟摘要】
一種副產高品位蒸汽的變換系統及其使用方法
本專利技術屬于能源化工
，涉及一種副產高品位蒸汽的變換系統及其使用方法。
技術介紹
進入21世紀以來，包括煤、石油和天然氣在內的化石能源在世界能源消費結構中仍占據主體地位。據有關資料報道，世界范圍內已探明的石油儲量只能供人類使用至本世紀中葉。煤炭作為最早被開采的化石能源，其資源儲量雖然豐富，但經濟可采儲量較少。加之我國人口眾多，當今煤炭資源的人均占有量僅約為234.4噸，遠低于美國人均的1045噸，煤炭后備儲量相當緊張。因此，對于能源化工領域而言，如何高效、合理地利用化石能源將具有重要意義。在以煤化工、石油化工、天然氣化工等為基礎發展起來的大規模化學工業(即大化工)領域中，變換工段是至關重要的一個工段，處于變換爐中的原料氣在催化劑的作用下發生氧化還原反應，進而獲得預期的工藝氣。由于變換反應會放出大量的熱，并且該反應為可逆反應，因此需要轉移該部分熱量，才能確保反應繼續向正方向進行。在傳統變換工藝流程中，變換反應產生的熱量以鍋爐蒸汽的形式轉移，利用多個給水鍋爐產生蒸汽的方式來降低工藝氣的溫度，最終獲得不同壓力等級的低品位飽和蒸汽。然而，在化工生產過程中，理想的目標是使蒸汽能量盡可能多地轉化為機械能，而減少低品位蒸汽的能量耗散，因為后者無法被有效利用。因此，在特定工況下，制備高品位蒸汽將有利于實現能量的最大化使用，符合國家提出的“建設資源節約型、環境友好型社會”方針。
技術實現思路
如圖1所示，石油化工、煤化工、合成氨等大化工企業中使用的傳統變換系統主要包括氣液分離器、原料氣預熱器、過濾器、第一變換爐、第一廢熱鍋爐、第二變換爐、第二廢熱鍋爐、第三變換爐和第三廢熱鍋爐；其中：氣液分離器的入口與氣化工段連接，氣液分離器的出口與原料氣預熱器(作為氣-氣換熱器使用)的原料氣入口連接，原料氣預熱器的原料氣出口與過濾器的入口連接，過濾器的出口與第一變換爐的入口連接，第一變換爐的出口與原料氣預熱器的變換氣入口連接，原料氣預熱器的變換氣出口與第一廢熱鍋爐的入口連接，第一廢熱鍋爐的出口與第二變換爐的入口連接，第二變換爐的出口與第二廢熱鍋爐的入口連接，第二廢熱鍋爐的出口與第三變換爐的入口連接，第三變換爐的出口與第三廢熱鍋爐的入口連接，第三廢熱鍋爐的出口與合成工段連接。上述傳統變換系統的工藝流程如下所述：將來自于氣化工段的原料氣導入氣液分離器中，經氣液分離器分離出部分煤灰和水，再經原料氣預熱器升溫，升溫后的原料氣經過濾器進入第一變換爐，經變換反應再次升溫，變換氣經原料氣預熱器換熱降溫，再進入第一廢熱鍋爐，副產低品位飽和蒸汽，變換氣再次降溫；再次降溫后的變換氣進入第二變換爐，經變換反應升溫，再進入第二廢熱鍋爐，副產低品位飽和蒸汽，變換氣降溫；降溫后的變換氣進入第三變換爐，經變換反應升溫，再進入第三廢熱鍋爐，變換氣降溫，降溫后的變換氣最終進入合成工段。為了克服傳統變換工藝中低品位蒸汽能量消耗嚴重，蒸汽能量無法最大程度地轉化為機械能的問題，本專利技術基于現有的變換系統及其使用方法進行技術改造，提供了一種副產高品位蒸汽的變換系統及其使用方法，以減少低品位蒸汽的能量耗散，實現能量的最大化使用。具體而言，本專利技術采用下列技術方案：一種副產高品位蒸汽的變換系統，其包括氣液分離器、原料氣預熱器、過濾器、第一變換爐、第一廢熱鍋爐、脫鹽水預熱器、第二變換爐、脫鹽水加熱器和第三變換爐；其中：氣液分離器的入口與氣化工段連接，氣液分離器的出口與原料氣預熱器(作為氣-氣換熱器使用)的原料氣入口連接，原料氣預熱器的原料氣出口與過濾器的入口連接，過濾器的出口與第一變換爐的入口連接，第一變換爐的出口與第一廢熱鍋爐的變換氣入口連接，第一廢熱鍋爐的變換氣出口與脫鹽水預熱器(作為氣-液換熱器使用)的變換氣入口連接，脫鹽水預熱器的變換氣出口與原料氣預熱器的變換氣入口連接，原料氣預熱器的變換氣出口與第二變換爐的入口連接，第二變換爐的出口與脫鹽水加熱器(作為氣-液換熱器使用)的變換氣入口連接，脫鹽水加熱器的變換氣出口與第三變換爐的入口連接，第三變換爐的出口與合成工段連接；脫鹽水加熱器的脫鹽水入口與脫鹽水制備工段連接，脫鹽水加熱器的脫鹽水出口與脫鹽水預熱器的脫鹽水入口連接，脫鹽水預熱器的脫鹽水出口與第一廢熱鍋爐的脫鹽水入口連接，第一廢熱鍋爐的脫鹽水出口與脫鹽水處理工段連接。在上述變換系統中，所述脫鹽水預熱器選自除氧水預熱器、鍋爐水預熱器、軟水預熱器中任意一種或多種。在上述變換系統中，所述脫鹽水加熱器選自除氧水加熱器、鍋爐水加熱器、軟水加熱器中任意一種或多種。在一項優選的實施方案中，所述脫鹽水加熱器的脫鹽水出口還與氣化工段中的廢熱鍋爐連接。上述副產高品位蒸汽的變換系統的使用方法，其包括下列步驟：1)將來自于氣化工段的原料氣導入氣液分離器中，經氣液分離器分離出灰分和水分，再經原料氣預熱器升溫，升溫后的原料氣經過濾器進入第一變換爐，經變換反應再次升溫，再次升溫后的變換氣進入第一廢熱鍋爐，副產高品位飽和蒸汽，變換氣降溫；降溫后的變換氣進入脫鹽水預熱器，對脫鹽水進行加熱，變換氣再次降溫；再次降溫后的變換氣經原料氣預熱器第三次降溫，第三次降溫后的變換氣進入第二變換爐，經變換反應升溫，升溫后的變換氣進入脫鹽水加熱器，對脫鹽水進行加熱，變換氣降溫；降溫后的變換氣進入第三變換爐，經變換反應升溫，升溫后的變換氣最終進入合成工段；2)將來自于脫鹽水制備工段的脫鹽水導入脫鹽水加熱器中，經脫鹽水加熱器升溫，升溫后的脫鹽水進入脫鹽水預熱器，經脫鹽水預熱器再次升溫，再次升溫后的脫鹽水進入第一廢熱鍋爐中，為第一廢熱鍋爐供水，最終進入脫鹽水處理工段。在上述使用方法中，步驟1)中所述高品位飽和蒸汽的壓力為12MPa以上。在一項優選的實施方案中，步驟2)中經脫鹽水加熱器升溫后的脫鹽水還進入氣化工段的廢熱鍋爐中，為氣化工段的廢熱鍋爐供水。與傳統變換系統的工藝流程相比，本專利技術的變換系統及其使用方法能夠高效地收集能量。同時，還應注意結合企業自身的動力需求，有效地控制廢熱鍋爐的壓力。在保證能量較大收集率的同時，合理支配企業的動力蒸汽。此外，本專利技術的變換系統及其使用方法還具有技術安全可靠、設備安裝方便、投資少、成本低等優點。附圖說明圖1為傳統變換系統及其使用方法的工藝流程圖。圖2為本專利技術的變換系統及其使用方法的工藝流程圖，實線箭頭表示氣體行進方向，虛線箭頭表示脫鹽水行進方向，其中的附圖標記具有下列含義：101.氣液分離器；102.原料氣預熱器；103.過濾器；104.第一變換爐；105.第一廢熱鍋爐；106.脫鹽水預熱器；107.第二變換爐；108.脫鹽水加熱器；109.第三變換爐。具體實施方式以下將結合附圖和具體實施例對本專利技術中的技術方案做出進一步的闡述。除另有說明外，下列實施例中所使用的設備、材料、試劑等均可通過常規商業手段獲得。對比例：傳統變換系統及其應用。傳統變換系統包括氣液分離器、原料氣預熱器、過濾器、第一變換爐、第一廢熱鍋爐、第二變換爐、第二廢熱鍋爐、第三變換爐和第三廢熱鍋爐。以溫度為215℃的水煤氣作為原料氣，將來自于氣化工段的原料氣導入氣液分離器中，經氣液分離器分離出部分煤灰和水，再經原料氣預熱器升溫至260℃，升溫后的原料氣進入第一變換爐，經變換反應再次升溫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種副產高品位蒸汽的變換系統，其包括氣液分離器(101)、原料氣預熱器(102)、過濾器(103)、第一變換爐(104)、第一廢熱鍋爐(105)、脫鹽水預熱器(106)、第二變換爐(107)、脫鹽水加熱器(108)和第三變換爐(109)；其中：氣液分離器(101)的入口與氣化工段連接，氣液分離器(101)的出口與原料氣預熱器(102)的原料氣入口連接，原料氣預熱器(102)的原料氣出口與過濾器(103)的入口連接，過濾器(103)的出口與第一變換爐(104)的入口連接，第一變換爐(104)的出口與第一廢熱鍋爐(105)的變換氣入口連接，第一廢熱鍋爐(105)的變換氣出口與脫鹽水預熱器(106)的變換氣入口連接，脫鹽水預熱器(106)的變換氣出口與原料氣預熱器(102)的變換氣入口連接，原料氣預熱器(102)的變換氣出口與第二變換爐(107)的入口連接，第二變換爐(107)的出口與脫鹽水加熱器(108)的變換氣入口連接，脫鹽水加熱器(108)的變換氣出口與第三變換爐(109)的入口連接，第三變換爐(109)的出口與合成工段連接；脫鹽水加熱器(108)的脫鹽水入口與脫鹽水制備工段連接，脫鹽水加熱器(108)的脫鹽水出口與脫鹽水預熱器(106)的脫鹽水入口連接，脫鹽水預熱器(106)的脫鹽水出口與第一廢熱鍋爐(105)的脫鹽水入口連接，第一廢熱鍋爐(105)的脫鹽水出口與脫鹽水處理工段連接。...

【技術特征摘要】
1.一種副產高品位蒸汽的變換系統，其包括氣液分離器(101)、原料氣預熱器(102)、過濾器(103)、第一變換爐(104)、第一廢熱鍋爐(105)、脫鹽水預熱器(106)、第二變換爐(107)、脫鹽水加熱器(108)和第三變換爐(109)；其中：氣液分離器(101)的入口與氣化工段連接，氣液分離器(101)的出口與原料氣預熱器(102)的原料氣入口連接，原料氣預熱器(102)的原料氣出口與過濾器(103)的入口連接，過濾器(103)的出口與第一變換爐(104)的入口連接，第一變換爐(104)的出口與第一廢熱鍋爐(105)的變換氣入口連接，第一廢熱鍋爐(105)的變換氣出口與脫鹽水預熱器(106)的變換氣入口連接，脫鹽水預熱器(106)的變換氣出口與原料氣預熱器(102)的變換氣入口連接，原料氣預熱器(102)的變換氣出口與第二變換爐(107)的入口連接，第二變換爐(107)的出口與脫鹽水加熱器(108)的變換氣入口連接，脫鹽水加熱器(108)的變換氣出口與第三變換爐(109)的入口連接，第三變換爐(109)的出口與合成工段連接；脫鹽水加熱器(108)的脫鹽水入口與脫鹽水制備工段連接，脫鹽水加熱器(108)的脫鹽水出口與脫鹽水預熱器(106)的脫鹽水入口連接，脫鹽水預熱器(106)的脫鹽水出口與第一廢熱鍋爐(105)的脫鹽水入口連接，第一廢熱鍋爐(105)的脫鹽水出口與脫鹽水處理工段連接。2.根據權利要求1所述的副產高品位蒸汽的變換系統，其特征在于：所述脫鹽水預熱器(106)選自除氧水預熱器、鍋爐水預熱器、軟水預熱器中任意一種或多種。3.根據權利要求1所述的副產高品位蒸汽的變換系統，其特征在于：所述脫鹽水加熱器(1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：談成明，錢林明，邊為山，宗偉新，吳國軍，吳志軍，杭尚元，單亞軍，
申請(專利權)人：靈谷化工有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32