一种聚酯酯化蒸汽余热发电系统
技术领域
本发明涉及聚酯酯化蒸汽余热利用技术领域，具体涉及一种聚酯酯化蒸汽余热发电系统。
背景技术
聚酯合成工艺中，在酯化阶段会产生103℃左右的酯化蒸汽，这部分蒸汽携带着大量的低品位热量。以600t/d的聚酯生产装置为例，理论上，该装置每天会产生约220t的蒸汽，在液化过程中会释放约5.4*108 kJ的潜热（相当于18.4 t标准煤）。传统的工艺中，酯化蒸汽一般通过空气冷却器冷却，空气冷却器风扇消耗大量的电能，能源浪费巨大。为了提高酯化蒸汽余热的利用效率，部分聚酯生产企业采用溴化锂制冷机组对酯化蒸汽的余热回收利用，但是溴化锂制冷机组仅供夏季使用，冬季和春秋季时，酯化蒸汽仍采用空气冷却器冷却，因此采用溴化锂制冷机组的综合热能利用效率低。
有机朗肯循环发电装置利用有机工质（如R134a、R245fa等）低沸点特性，在低温条件（80-300℃）下可以获得较高的蒸气压力，推动膨胀机做功，驱动发电机发电，从而实现低品位热能到高品位电能的转换。
现有技术专利申请号为：CN201510655482.9发明名称为：一种煤制油工艺凝液余热高效利用系统公开了提出的煤制油工艺凝液余热高效利用系统，实现了凝液冷却方式由耗能型到产能型的转变，凝液能源综合利用效率大大提高，节能减排效果明显。但是并不适用于聚酯酯化过程的余热收取。因此需要一种方法能够高效的利用聚酯酯化蒸汽余热。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提出一种聚酯酯化蒸汽余热发电系统，本系统中采用冷却回路能够实现对聚酯酯化蒸汽冷却，同时采用有机朗肯循环发电装置实现低品位的酯化蒸汽热能到高品位的电能的转化，使聚酯酯化蒸汽余热的使用实现全年利用，提高热能综合利用效率。
2、技术方案：
一种聚酯酯化蒸汽余热发电系统，其特征在于：包括酯化蒸汽分离塔（1）、冷却回路、有机朗肯循环发电装置以及凝结水处理系统；所述酯化蒸汽分离塔（1）与聚酯酯化设备的酯化釜连通输出酯化蒸汽；冷却回路的入口与酯化蒸汽分离塔的气相出口管道相连，冷却回路的出口与凝结水处理系统的热源入口管道连通；凝结水处理系统将出口的凝结水传输至酯化蒸汽分离塔的回流口；所述有机朗肯循环发电装置的热源入口与酯化蒸汽分离塔的气相出口管道连接，热源出口与凝结水系统的热源入口管道连通。
进一步地，所述冷却回路包括第一蒸汽调节阀及空气冷却器；酯化蒸汽分离塔的气相出口的蒸汽通过第一蒸汽调节阀进入空气冷却器；空气冷却器的热源出口与凝结水处理系统的热源入口管道相连。
进一步地，所述有机朗肯循环发电装置包括第二蒸汽调节阀、预热器、蒸发器、透平阀门、透平-发电机、冷凝器、工质泵、预热器； 所述第二蒸汽调节阀与蒸发器的热源入口管道连接，蒸发器的热源出口与预热器的热源入口相连；预热器的热源出口与凝结水处理系统的热源入口管道连接。
所述蒸发器的工质出口依次管道依次循环连接透平阀门、透平-发电机、冷凝器、工质泵、预热器以及蒸发器的工质入口。
所述有机朗肯循环发电装置还包括透平旁通阀门；所述透平旁通阀门并联在与透平阀门与透平-发电机的两端；其中蒸发器、预热器、透平阀门、透平-发电机、冷凝器、工质泵、预热器以及透平旁通阀门形成工质循环通道；所述蒸发器与预热器之间管道相连形成酯化蒸汽通道。
进一步地，所述有机朗肯循环发电装置包括依次相连的第三蒸汽调节阀、预热段蒸发器、透平阀门、透平-发电机、冷凝器、工质泵；还包括透平旁通阀门；所述透平旁通阀门并联在与透平阀门与透平-发电机的两端；其中第三蒸汽调节阀、预热段蒸发器、透平阀门、透平-发电机、冷凝器、工质泵与透平旁通阀门形成工质循环通道；所述预热段蒸发器的蒸汽输出口输出降温后的酯化蒸汽。
进一步地，所述凝结水处理系统包括依次连接的凝结水冷却器、凝结水储罐、回流泵；所述凝结水冷却器的输入端与冷却回路的输出端管道相连；所述凝结水冷却器的输入端与有机朗肯循环发电装置的输出端管道相连；回流泵将生成的凝结水输送至酯化分离塔。
3、有益效果：
（1）本发明提供的聚酯酯化蒸汽余热发电系统能够全年运行，提高酯化蒸汽余热的综合利用效率，经济效益高。
（2）本发明中分离塔内的酯化蒸汽被分为两路，每一路都可以由处于动态调节的蒸汽调节阀控制蒸汽流量，实现调节流量波动下，聚酯生产线稳定运行。
（3）本发明中的有机朗肯循环发电装置内预热器能够提高发电机组的热电转换效率，还能够进一步降低凝结水的温度，可以有效降低凝结水冷却器的热负荷。
（4）本发明中的透平旁通模式使有机朗肯循环发电装置在不输出电力的情况下，也能保持有机朗肯循环的运行，持续冷却酯化蒸汽，进一步保证了聚酯生产线的稳定运行。
附图说明
图1为本发明中的第一实施例的连接图；
图2为本发明的第二实施例的连接图。
具体实施方式
一种聚酯酯化蒸汽余热发电系统，包括酯化蒸汽分离塔1、冷却回路、有机朗肯循环发电装置以及凝结水处理系统；所述酯化蒸汽分离塔1与聚酯酯化设备的酯化釜连通输出酯化蒸汽；冷却回路的入口与酯化蒸汽分离塔1的气相出口管道相连，冷却回路的出口与凝结水处理系统的热源入口管道连通；凝结水处理系统将出口的凝结水传输至酯化蒸汽分离塔1的回流口；所述有机朗肯循环发电装置的热源入口与酯化蒸汽分离塔1的气相出口管道连接，热源出口与凝结水系统的热源入口管道连通。
进一步地，所述冷却回路包括第一蒸汽调节阀2及空气冷却器13；酯化蒸汽分离塔1的气相出口的蒸汽通过第一蒸汽调节阀2进入空气冷却器13；空气冷却器的13热源出口与凝结水处理系统的热源入口管道相连。
进一步地，所述有机朗肯循环发电装置包括第二蒸汽调节阀3、预热器4-1、蒸发器4-2、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9、预热器4-1； 所述第二蒸汽调节阀3与蒸发器4-2的热源入口管道连接，蒸发器4-2的热源出口与预热器4-1的热源入口相连；预热器4-1的热源出口与凝结水处理系统的热源入口管道连接。
所述蒸发器的工质出口依次管道依次循环连接透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9、预热器4-1以及蒸发器的工质入口。
所述有机朗肯循环发电装置还包括透平旁通阀门5；所述透平旁通阀门5并联在与透平阀门6与透平-发电机7的两端；其中蒸发器4-2、预热器4-1、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9、预热器4-1以及透平旁通阀门5形成工质循环通道；所述蒸发器4-2与预热器4-1之间管道相连形成酯化蒸汽通道。
进一步地，所述有机朗肯循环发电装置包括依次相连的第三蒸汽调节阀3-1、预热段蒸发器4-3、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9；还包括透平旁通阀门5；所述透平旁通阀门5并联在与透平阀门6与透平-发电机7的两端；其中第三蒸汽调节阀3-1、预热段蒸发器4-3、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9与透平旁通阀门5形成工质循环通道；所述预热段蒸发器4-3的蒸汽输出口输出降温后的酯化蒸汽。
进一步地，所述凝结水处理系统包括依次连接的凝结水冷却器10、凝结水储罐11、回流泵12；所述凝结水冷却器10的输入端与冷却回路的输出端管道相连；所述凝结水冷却器10的输入端与有机朗肯循环发电装置的输出端管道相连；回流泵12将生成的凝结水输送至酯化分离塔。
具体实施例1：
如附图1所示，包括酯化蒸汽分离塔1、第一蒸汽调节阀2、第二蒸汽调节阀3、预热器4-1、蒸发器4-2、透平旁通阀门5、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9、凝结水冷却器10、凝结水储罐11、回流泵12、空气冷却器13。酯化蒸汽分离塔1气相出口通过蒸汽调节阀2与空气冷却器13入口连接；所述的空气冷却器13出口与凝结水冷却器10入口连接；蒸发器4-2热源入口通过蒸汽调节阀3与酯化蒸汽分离塔1气相出口连接；预热器4-1热源入口与蒸发器4-2热源出口连接，预热器4-1热源出口与凝结水冷却器10入口连接；所述的凝结水冷却器10出口与凝结水储罐11入口连接；凝结水储罐11出口通过回流泵12与酯化蒸汽分离塔1的回流口连接。
有机朗肯循环发电装置包括预热器4-1、蒸发器4-2、透平旁通阀门5、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9；蒸发器4-2工质出口一路通过透平旁通阀门5直接与冷凝器8工质入口相连，一路通过透平阀门6与透平发-电机7入口相连；所述的透平-发电机7出口与冷凝器8工质入口相连；所述的冷凝器8工质出口通过工质泵9与预热器4-1工质入口相连；预热器4-1工质出口与蒸发器4-2工质入口相连。
本发明中采用两台蒸汽调节阀进行动态调节，以应对酯化蒸汽流量波动的情况。
当酯化蒸汽量较低，即所有的酯化蒸汽都能进入有机朗肯循环发电装置时，则关闭第一蒸汽调节阀2，打开第二蒸汽调节阀3。从酯化蒸汽分离塔1顶部出来的酯化蒸汽进入有机朗肯循环发电装置的蒸发器4-2和预热器4-1中释放大量的潜热，也使其自身冷凝为液体和少量不凝性气体。冷凝液在凝结水冷却器10内温度进一步冷却，之后所有的凝结水在凝结水储罐11内储存，并通过回流泵12将凝结水输送到分离塔内。
酯化蒸汽进入蒸发器4-2和预热器4-1加热有机工质，有机工质被加热为高压蒸气。有机朗肯循环发电装置可以根据实际情况开启或者关闭透平旁通阀门5和透平阀门6，进入透平旁通模式或者透平发电模式。
透平发电模式：打开透平阀门6，关闭透平旁通阀门5；高压工质蒸气进入透平膨胀做功，进而带动发电机产生电能；膨胀后的低压蒸气进入冷凝器8，被冷却为低温低压的工质液体；工质液体通过工质泵9升压后再次进入预热器4-1和蒸发器4-2维持循环。
透平旁通模式：关闭透平阀门6，打开透平旁通阀门5；高压工质蒸气通过旁通管路，此时有机朗肯循环发电装置无电能输出，但可以冷凝聚酯蒸汽，保证系统冷却能力。通过旁通模式降温降压的工质液体通过工质泵9升压后再次进入预热器4-1和蒸发器4-2维持循环。
当酯化蒸汽量较多时，即所有的酯化蒸汽无法完全进入有机朗肯循环发电装置时，则同时打开第一蒸汽调节阀2与第二蒸汽调节阀3。部分酯化蒸汽进入有机朗肯循环发电装置冷凝并输出电力；部分酯化蒸汽则进入空气冷却器13进行冷凝。部分酯化蒸汽在空气冷凝器中冷却成液体水，与通过有机朗肯循环发电装置冷凝的液态水一起进入凝结水冷却器10，之后所有的凝结水在凝结水储罐11内储存，并通过回流泵12将凝结水输送到酯化蒸汽分离塔1内。
具体实施例2：
本实施例与具体实施例1不同的是有机朗肯循环发电装置。本实施例中的有机朗肯循环发电装置包括带预热段的蒸发器4-3、透平旁通阀门5、透平阀门6、透平-发电机7、冷凝器8、工质泵9；所述的带预热段的蒸发器4-3工质出口一路通过透平旁通阀门5直接与冷凝器8工质入口相连，一路通过透平阀门6与透平发-电机7入口相连；所述的透平-发电机7出口与冷凝器8工质入口相连；所述的冷凝器8工质出口通过工质泵9与带预热段的蒸发器4-3工质入口相连。
从酯化蒸汽分离塔1出来的酯化蒸汽通过第三蒸汽调节阀3-1进入带预热段的蒸发器4-3进行冷却后进入凝结水冷却器10；后续步骤与实施案例1一致。有机朗肯循环发电装置内的有机工质循环也与实施案例1一致。
实施案例2在保证冷却酯化蒸汽，输出电力的同时，还能够降低有机朗肯循环发电装置的成本和占地空间。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
