[发明专利]一种冶金空分系统的余热利用系统及其方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及有色冶金空分空压机余热利用技术领域，尤其涉及一 种空分系统的空压机余热利用系统及其方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。