一种余热回收系统的制作方法

本实用新型涉及乏气余热回收利用技术领域，具体而言，涉及一种余热回收系统。

背景技术：

随着经济与社会的快速发展，人们对能源的依赖程度以及需求在加强，能源消耗也在快速增长；随着能源消耗的增加，造成了地球能源储量的迅速减少，形成了难以持续发展的格局，同时，能源的大量利用，也造成了严重的环境污染与生态恶化。

在能源消耗的过程中，只有一部分能源能够被合理利用，另一部分能源则以不同形式变成了余热余能；这些余热余能可以直接排放，但是余热余能的直接排放不仅造成了能源的浪费，还有可能进一步增加对环境的破坏；因此，从合理利用能源、保护生态环境的角度考虑，需要对余热余能进行进一步的回收利用；具体的，有些能源消耗过程中会产生大量的低温余热蒸汽，也就是乏气；对这些乏气的回收利用可以在一定程度上缓解能源消耗过快的问题以及能源消耗过快带来的环境污染问题。

例如，湿法制备氧化铁工艺过程中，在每个氧化铁反应筒中通入压缩空气，压缩空气通过反应筒反应吸热后排出，同时带出大量水蒸气，水蒸气温度约为95℃，相对湿度约为95％，含热量增加至5133kj/kg，空气增加的热量占到全部蒸汽消耗量的86％，相当于约35.7t/h，此部分水蒸气成为乏气。

目前对乏气进行回收利用的方式为，通过增压装置对乏气进行增温增压后再利用，此种乏气回收利用的方式，在对乏气进行增温增压过程中，乏气直接进入增压装置中的压缩机，由于乏气中不可避免的含有杂质、酸性气体等，易于造成压缩机故障。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是目前乏气回收利用过程中因乏气直接进入压缩机而易于造成压缩机故障。

为解决上述问题，本实用新型提供一种余热回收系统，包括冷凝装置、蒸发装置以及蒸汽增压装置，其中：

反应器的出口通过第一管路与所述冷凝装置的热媒入口相连，所述冷凝装置用于对所述反应器中产生的乏气进行冷凝；

所述蒸发装置的出液口通过管路与所述冷凝装置的冷媒进口相连；

所述冷凝装置的冷媒出口与所述蒸发装置的第一进口相连；

所述蒸发装置的出气口通过第二管路与所述蒸汽增压装置相连；

所述蒸汽增压装置的出气口通过第三管路与所述反应器相连。

利用反应器中产生的乏气来对待蒸发液进行加热，实现了对乏气中热量的回收利用，又可避免直接将乏气通入压缩机，从而避免乏气中含有的杂质以及酸性气体等造成压缩机故障。

可选地，所述蒸汽增压装置包括单螺杆压缩机，所述第二管路与所述单螺杆压缩机的进气口相连。

可选地，所述蒸汽增压装置还包括汽水分离罐、润滑水泵、油泵以及油冷系统，其中，所述单螺杆压缩机的出气口与所述汽水分离罐的进口相连，所述汽水分离罐的出气口通过所述第三管路与所述反应器相连；所述汽水分离罐的出液口与所述润滑水泵的进水口相连，所述润滑水泵的出水口与所述单螺杆压缩机的润滑水进口相连；所述单螺杆压缩机的出油口与所述油泵的进油口相连，所述油泵的出油口与所述油冷系统的进油口相连，所述油冷系统的出油口与所述单螺杆压缩机的进油口相连。

通过蒸汽增压装置对蒸汽进行增温增压，以使增温增压后的蒸汽满足生产需求，实现对乏气中热量的回收再利用。

可选地，所述蒸汽增压装置为撬装式结构。

通过将蒸汽增压装置设置为撬装式结构，有利于减小占地面积，降低装配难度。

可选地，所述冷凝装置包括板式冷凝器。

可选地，所述蒸发装置包括蒸发罐、电加热装置以及循环泵，其中所述电加热装置用于对所述蒸发罐进行加热；所述冷凝装置的冷媒出口通过管路与所述所述蒸发罐的第一进口相连；所述蒸发罐的出液口通过所述循环泵与所述冷凝装置的冷媒进口相连。

乏气与待蒸发液体于冷凝装置中进行换热，将乏气中的热量转移至待蒸发液中，减少蒸发过程中电加热装置输入的热量，实现对乏气中热量的回收利用，减少能耗，降低成本。

可选地，所述蒸发装置还包括气液分离罐与进水预热装置，所述冷凝装置的热媒出口与所述气液分离罐的进口通过第五管路相连；所述气液分离罐的出液口通过管路与所述进水预热装置的热媒进口相连；所述进水预热装置的冷媒出口通过第四管路与所述蒸发罐的第二进口相连。

通过冷凝水对补充水进行预热，实现对冷凝水中热量的回收利用，减少能耗，降低成本。

可选地，所述进水预热装置的热媒出口通过管路与污水排放管道相连。

冷凝水经与补充水换热后，温度降低，可直接排放，减少安全隐患。

可选地，所述进水预热装置包括进水预热器与软水装置，所述气液分离罐的出液口通过管路与所述进水预热器的热媒进口相连，所述进水预热器的热媒出口通过管路与所述污水排放管道相连；所述软水装置的出口与所述进水预热器的冷媒进口相连；所述进水预热器的冷媒出口通过管路与所述蒸发罐的第二进口相连。

通过设置软水装置，通过去除水中钙、镁等结垢离子，使得水质软化来减少设备内结垢。

可选地，还包括吸附塔与引风机，所述气液分离罐的出气口通过管路所述吸附塔的进气口相连，所述吸附塔的出气口通过管路与所述引风机的进气口相连。

通过吸附塔对不凝气中的有害成分进行吸附，避免不凝气排放过程中对环境造成污染。

与现有技术相比，本实用新型提供的余热回收系统具有如下优势：

本实用新型提供的余热回收系统，通过设置冷凝装置来使乏气与待蒸发液体进行换热，对乏气中的热量进行回收利用，使得待蒸发液体的温度得以提升，进一步通过蒸发装置对升温后的待蒸发液体进行蒸发，并通过蒸汽增压系统对蒸发装置产生的蒸汽进行增压升温，使增温增压后的蒸汽能够为反应系统提供热量，从而实现对乏气热量的回收利用，减少反应过程中需要额外提供的蒸汽量，提升能源的二次利用，降低能源消耗，降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型所述的余热回收系统的结构简图。

附图标记说明：

1-冷凝装置；2-反应器；3-第二管路；4-第三管路；5-单螺杆压缩机；6-汽水分离罐；7-润滑水泵；8-油泵；9-油冷系统；10-蒸发罐；11-电加热装置；12-循环泵；13-第四管路；14-气液分离罐；15-第五管路；16-进水预热器；17-软水装置；18-吸附塔；19-引风机；20-曝气管；21-手动补气管路；22-旋风分离罐；23-隔膜泵。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

为解决目前乏气回收利用过程中因乏气直接进入压缩机而易于造成压缩机故障的问题，本实用新型提供一种余热回收系统，参见图1所示，该余热回收系统包括冷凝装置1、蒸发装置以及蒸汽增压装置，其中：反应器2的出口通过第一管路与冷凝装置1的热媒入口相连，冷凝装置1用于对反应器2中产生的乏气进行冷凝。

该反应器2可以为任意产生乏气的反应器，本文中的反应器2是指湿法制备氧化铁过程中产生乏气的反应器；具体的，该反应器2可以为反应塔，也可以为反应塔组件；反应器2上连接有曝气管20，曝气管20上位于反应器2内部的部分设置有若干微孔；该反应器2工作过程中，通过该曝气管20向反应器2内通入空气，在空气压力下，曝气管20上的微孔张开，空气进入反应器2内，对反应器2内进行充氧；如果曝气管20内压力不足，则微孔自动闭合，以免反应器2内的液体倒灌进入曝气管20；该曝气管20是反应器2内氧气的主要入口；反应器2上还连接有手动补气管路21，在反应器2内蒸汽不足时通过手动补气管路21来提供额外的蒸汽。

空气在反应器2内反应吸热后，携带大量的水蒸气，即乏气通过第一管路排出，通过热媒入口进入冷凝装置1；同时，蒸发装置的出液口通过管路与冷凝装置1的冷媒进口相连，使得蒸发装置内的待蒸发液进入冷凝装置1，该待蒸发液与乏气在冷凝装置1中进行换热，将乏气中的热量转移至待蒸发液中，提高待蒸发液的温度；冷凝装置1的冷媒出口与蒸发装置的第一进口通过管路相连，将温度升高后的待蒸发液输送至蒸发装置中，进一步进行蒸发。

本申请利用反应器2中产生的乏气来对待蒸发液进行加热，实现了对乏气中热量的回收利用，从而能够减少对水蒸发额外提供的加热蒸汽，有利于降低能源消耗，提升能源的二次利用，降低生产成本。

进一步的，蒸发装置的出气口通过第二管路3与蒸汽增压装置相连，通过蒸汽增压系统来对蒸发装置产生的蒸汽进行增压，提高蒸汽的温度与压力，以使增温增压后的蒸汽能够用于为反应系统提供热量；蒸汽增压装置的出气口通过第三管路4与反应器2相连，以将温度以及压力均增加后的蒸汽用于为反应器2提供热量。

可见，本实用新型提供的余热回收系统，通过冷凝装置1将乏气中的余热转移至纯净的水，利用乏气中的余热来对纯净的水进行加热蒸发，然后再将纯净的水蒸发产生的蒸汽输送至增压装置，利用增压装置对产生的洁净蒸汽进行增温增压后再进行利用；与传统的乏气回收利用系统相比，本实用新型提供的余热回收系统，乏气不直接进入增压系统中的压缩机，而是通过将吸收乏气中的余热后蒸发产生的洁净蒸汽进入压缩机进行增温增压，从而能够避免乏气中带有的杂质、酸性气体等对压缩机造成损坏。

本实用新型提供的余热回收系统，通过设置冷凝装置1来使乏气与水进行换热，对乏气中的热量进行回收利用，使得水的温度得以提升，进一步通过蒸发装置对升温后的水进行蒸发，并通过蒸汽增压系统对蒸发装置产生的蒸汽进行增压升温，使增温增压后的蒸汽能够用于为反应系统提供热量，从而一方面实现对乏气热量的回收利用，减少反应过程中需要额外提供的蒸汽量，提升能源的二次利用，降低能源消耗，降低生产成本，另一方面，又可以避免对乏气进行回收利用时直接将乏气通入压缩机，从而避免乏气中含有的杂质以及酸性气体等造成压缩机故障。

具体的，本申请中的蒸汽增压装置包括单螺杆压缩机5，第二管路3与单螺杆压缩机5的进气口相连。

蒸发装置中产生的蒸汽温度约为85℃，压力约为0.5bar，无法直接用于对反应系统提供热量；通过第二管路3将温度压力均较低的蒸汽输入单螺杆压缩机5，通过单螺杆压缩机5来对蒸汽进一步进行增温增压，使得增温增压后的蒸汽能够满足生产需求，以便于实现对乏气的回收利用。

由于本申请提供的余热回收系统，将吸收乏气余热后蒸发产生的洁净蒸汽通入蒸汽增压系统，因而使得本申请能够通过单螺杆压缩机5来对蒸汽进行增压；由于单螺杆压缩机5的最高压比能够达到9，同时具有能效高、大提升力时cop衰减低、无低负荷踏振等优点，使得本申请中的蒸汽增压装置通过使用单螺杆压缩机5，能够提高蒸汽的温升。

为保证蒸汽增压装置的增温增压效果，本申请中的蒸汽增压装置还包括汽水分离罐6、润滑水泵7、油泵8以及油冷系统9，其中，单螺杆压缩机5的出气口与汽水分离罐6的进口相连，汽水分离罐6的出气口通过第三管路4与反应器2相连；汽水分离罐6的出液口与润滑水泵7的进水口相连，润滑水泵7的出水口与单螺杆压缩机5的润滑水进口通过管路相连；单螺杆压缩机5的出油口与油泵8的进油口通过管路相连，油泵8的出油口与油冷系统9的进油口通过管路相连，油冷系统9的出油口与单螺杆压缩机5的进油口通过管路相连。

将增温增压后的蒸汽通过汽水分离罐6来进行汽水分离，通过第三管路4将蒸汽输入反应器2，以通过该蒸汽来对反应系统提供热量；通过润滑水泵7将汽水分离罐6中分离出来的水输送至单螺杆压缩机5来对单螺杆压缩机5进行水润滑，以提高单螺杆压缩机5的效率，提高压缩后蒸汽的温度与压力。

本实用新型提供的蒸汽增压装置，通过增加汽水分离罐6与润滑水泵7作为水润滑系统，有利于提高单螺杆压缩机5的效率，提高压缩后蒸汽的温度与压力，从而能够实现对乏气中热量的回收利用。

为减小设备的占地面积，以及便于维修及装配，本申请中的蒸汽增压装置为撬装式结构，即将单螺杆压缩机6、汽水分离罐6、润滑水泵7、油泵8以及油冷系统9集成设置于同一底座上。

本申请通过蒸汽增压装置，将从蒸发装置输送来的约85℃的蒸汽增压增温至约135℃，以满足生产需求。

本申请中的冷凝装置1可以为任意形式的冷凝器，本申请优选该冷凝装置1为板式冷凝器。

由于从反应器2中出来的乏气中会夹带有杂质，为去除乏气中的杂质，本申请提供的余热回收系统还包括旋风分离罐22，反应器2的出口通过管路与旋风分离罐22的进气口相连，旋风分离罐22的出气口通过管路与冷凝装置1的热媒入口相连。

通过旋风分离罐22对乏气中的杂质进行去除，以提高进入冷凝装置1中的乏气的清洁度，从而避免乏气中的杂质在冷凝装置1中沉积结垢。

进一步的，本申请还包括隔膜泵23，该隔膜泵23与旋风分离罐22通过管路相连，从而能够通过该隔膜泵23将旋风分离罐22中的杂质排出。

为对反应系统提供蒸汽，本申请中的蒸发装置包括蒸发罐10、电加热装置11以及循环泵12，其中电加热装置11设置于蒸发罐10内，用于对蒸发罐10进行加热；冷凝装置1的冷媒出口通过管路与蒸发罐10的第一进口相连；蒸发罐10的出液口通过循环泵12与冷凝装置1的冷媒进口相连。

蒸发装置工作过程中，蒸发罐10的底部有温度较低的待蒸发液体，具体的，本申请中的待蒸发液体即为水；基于待蒸发液体位于蒸发罐10的底部，本申请中蒸发罐10的出液口设置于蒸发罐10的底部；设置于蒸发罐10内的电加热装置11对蒸发罐11内的水进行加热，使水受热蒸发，产生蒸汽，进一步对产生的蒸汽增温增压后用于为反应系统提供热量；本申请通过循环泵12将蒸发罐10底部温度较低的水输送至冷凝装置1中，与冷凝装置1中温度较高的乏气进行换热；换热后，乏气中的热量转移至水中，乏气温度降低，水的温度升高；温度升高后的水依次经冷凝装置1的冷媒出口、管路、第一进口进入蒸发罐10内，再通过电加热装置11对温度升高的水进行加热，从而与电加热装置11直接对蒸发罐10中的水进行加热相比，减少了能耗，降低了生产成本。

为提高安全性，本申请中的蒸发罐10还包括安全阀，以便于在蒸发罐10内压力过高时通过安全阀来进行泄压，避免发生爆炸。

进一步的，本申请中的蒸发装置还包括气液分离罐14与进水预热装置，冷凝装置1的热媒出口与气液分离罐14的进口通过第五管路15相连；气液分离罐14的出液口通过管路与进水预热装置的热媒进口相连；进水预热装置的冷媒出口通过第四管路13与蒸发罐10的第二进口相连。

本申请优选气液分离罐14的进口位于气液分离罐14的顶端，气液分离罐14的出液口位于气液分离罐14的底部。

进一步的，气液分离罐14出液口与进水预热装置热媒进口之间的管路上还可设置疏水阀。

乏气于冷凝装置1中进行换热后，温度降低，水蒸气冷凝为水；降温后的乏气以及冷凝形成的水通过热媒出口进入气液分离罐14中，在气液分离罐14中进行气液分离，冷凝形成的水在重力作用下积聚于气液分离罐14的底部；由于该冷凝水是由蒸汽冷凝形成，具有一定的温度。

为保证蒸发装置的顺利进行，需要向蒸发罐10中补充水；为进一步对乏气的热量进行回收，本申请中设置进水预热装置，以冷凝水作为热媒来对向蒸发罐10中补充的水进行预热，使冷凝水与补充水在进水预热装置中进行换热，进一步将冷凝水中的热量转移至补充水中，冷凝水的温度降低，补充水的温度升高，然后温度升高后的补充水依次通过进水预热装置的冷媒出口、第四管路13、蒸发罐10的第二进口进入蒸发罐10内；由于经与冷凝水换热后，进一步对冷凝水中的热量进行回收利用，补充水的温度得以升高，因此，能够减少对蒸发罐10内的水加热蒸发需要输入的热量，减少了能耗，降低了生产成本。

同时，冷凝水经与补充水换热后，温度降低，该温度降低后的冷凝水可以直接排放，也可以再进一步输送至其他工序进一步进行回收利用；本申请优选进水预热装置的热媒出口通过管路与污水排放管道相连，以便于通过进水预热装置的热媒出口直接将温度降低后的冷凝水进行排放。

具体的，本申请中的进水预热装置包括进水预热器16与软水装置17，气液分离罐14的出液口通过管路与进水预热器16的热媒进口相连，进水预热器16的热媒出口通过管路与污水排放管道相连；软水装置17的出口与进水预热器16的冷媒进口相连；进水预热器16的冷媒出口通过管路与蒸发罐10的第二进口相连。

通过软水装置17来向蒸发装置补充软水，软水装置17去除水中钙、镁等结垢离子，使得水质软化，以减少系统中产生的沉淀物，减少沉淀在设备中的堆积，保证生产的顺利进行；将软水经进水预热器16的冷媒进口输送至进水预热器16中，该软水在进水预热器16中与冷凝水进行换热后，吸热升温，再将该温度升高的软水依次经进水预热器16的冷媒出口、管路、蒸发罐10的第二进口输送至蒸发罐10内；具体的，蒸发罐10的第二进口设置于蒸发罐10的底部。

同时，气液分离罐14中的冷凝水依次经气液分离罐14的出液口、管路、进水预热器16的热媒进口进入进水预热器16，冷凝水在进水预热器16中与软水进行换热后，温度降低，温度降低后的冷凝水依次经进水预热器16的热媒出口、管路、污水排放管道进行排放。

进一步的，乏气在冷凝装置1中进行冷凝后，水蒸气遇冷凝结形成冷凝水，同时，乏气中含有的不凝气经冷凝装置1的热媒出口、第五管路15、气液分离罐14的进口进入气液分离罐14中，并集聚于气液分离罐14的上部空间；为避免将该部分不凝气直接排放而造成对空气的污染，本申请提供的余热回收系统还包括吸附塔18与引风机19，气液分离罐14的出气口通过管路吸附塔18的进气口相连，吸附塔18的出气口通过管路与引风机19的进气口相连。

其中吸附塔18包括壳体以及设置于壳体内的填料；该填料的具体结构以及类别根据乏气的成分而定；通过引风机19提供的动力，气液分离罐14上方的不凝气进入吸附塔18，通过吸附塔18中的填料对不凝气中的有害成分进行吸附除去后，再将不凝气排放，以减少污染。

本实用新型提供的余热回收系统，通过冷凝装置、蒸发装置以及蒸汽增压装置，有效的把排放的乏气中的热量进行收集重新利用，节能环保，同时摆脱了对蒸汽锅炉的依赖，只要能够提供电能，本申请提供的余热回收系统就能使用，且运行过程中不需要人工操作，自动化程度高。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。