CN105507972A - 一种芳烃工厂工艺余热的发电装置 - Google Patents

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李中明
孙晓明
杨彦珺
王民翰
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Abstract

本发明涉及余热发电技术领域，尤其是一种利用芳烃工厂生产工艺余热发电的装置，该余热发电装置流程简单，实施方便，运行可靠高效，从而有效提高芳烃工厂的经济效益。本发明采用的技术方案如下：一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：包括至少一条发电支路，每条发电支路包括换热蒸发器、以烷类为发电介质的透平发电机组、空气却冷器、循环泵、换热器；其中，空气却冷器以及换热蒸发器的管程各自通过管道连接在工艺塔顶引出的管线和工艺回流罐之间，换热蒸发器的壳程、透平发电机组、换热器的壳程、空气却冷器、循环泵以及换热器的管程通过管道连接成循环管路。

Description

一种芳烃工厂工艺余热的发电装置
技术领域
本发明涉及余热发电技术领域，尤其是一种利用芳烃工厂生产工艺余热发电的装置。
背景技术
芳烃工厂生产过程中，采用大量的分馏塔，一方面要在分馏塔底加热，使需要分离的物质吸热蒸发，另一方面要根据不同物质的沸点不同，再冷却分离。所以在芳烃的整个生产过程中，存在大量的低温余热可以利用。目前，在芳烃工厂中，这些热量一般都通过空气冷却器冷却掉，且空气冷却器耗用大量的电能。
现在有少数芳烃工厂已开始利用工艺余热进行发电，采用换热蒸发器用水进行换热，再利用带出余热的蒸汽去推动透平发电机组或螺杆膨胀机组，不管是直接蒸汽发电和有机工质发电，都存在热电转换效率低的缺陷，需增加一组空气冷却器和多套换热设备，***设备复杂，工程投资大，工程施工难度大，并且运行后存在换热器结垢问题，维护困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述背景技术中的不足，提供提供一种余热发电装置，该余热发电装置流程简单，实施方便，运行可靠高效，从而有效提高芳烃工厂的经济效益。
本发明采用的技术方案如下：一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：包括至少一条发电支路，每条发电支路包括换热蒸发器、以烷类为发电介质的透平发电机组、空气却冷器、循环泵、换热器；
其中，空气却冷器以及换热蒸发器的管程各自通过管道连接在工艺塔顶引出的管线和工艺回流罐之间，换热蒸发器的壳程、透平发电机组、换热器的壳程、空气却冷器、循环泵以及换热器的管程通过管道连接成循环管路。
作为优选，所述发电装置还包括烷类储罐以及填充泵，烷类储罐的一端串联七号阀门、另一端串联八号阀门以及填充泵后，并联在空气却冷器与循环泵之间的管道上。
作为优选，所述工艺塔顶的出口与换热蒸发器的管程之间设有一号阀门，工艺塔顶的出口与空气却冷器之间设有二号阀门，换热器的壳程与空气却冷器之间设有三号阀门，空气却冷器与七号阀门之间设有四号阀门，空气却冷器与工艺回流罐之间设有五号阀门，换热蒸发器的管程与工艺回流罐之间设有六号阀门。
作为优选，所述烷类为戊烷或丁烷。
作为优选，所述换热蒸发器为列管式或缠绕管式换热器。
作为优选，所述换热器为热回收列管换热器。
本发明具有的有益效果是：本发明可以回收工艺余热，从而减少能源的浪费，提高经济效益，而且具有结构简单，运行方便的特点；与现有技术对比，透平发电机组所需的戊烷或丁烷介质和芳烃工厂的工艺介质兼容，在运行中戊烷或丁烷介质是在换热蒸发器的高压侧，换热蒸发器泄露后，戊烷或丁烷即使漏进工艺介质中，也不会对工艺流程生产造成大的影响；并且一般芳烃工厂有戊烷或丁烷产品，透平发电机组使用的戊烷或丁烷介质发电介质直接来自芳烃工厂，方便使用和存储；透平发电机采用戊烷或丁烷直接发电，避免使用水换热蒸气或其他有机工质发电的诸多不足，本发明不会存在泄漏到工艺介质中、造成产品质量事故和生产事故风险；采用戊烷或丁烷的透平发电机组，单机功率可以做到比较大，热电转换效率高，比螺杆膨胀机有不可比拟的优势；由于介质兼容，使空气冷却器可以共同使用，通过阀门切换实现发电和不发电两种工况切换；发电时空气冷却器通过戊烷或丁烷，不发电时，发电的戊烷或丁烷介质排放到储罐中，空气冷却器通过工艺介质；可以根据工艺余热的量，灵活配置所述发电支路的条数，在相关设备故障时，故障发电支路可以通过阀门灵活切换到不发电工况，而正常的发电支路可继续发电，互不影响。
附图说明
图1是本发明实施例一的管道结构示意图。
图2是本发明实施例二的管道结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例一；
如图1所示，本发明提供的一种芳烃工厂工艺余热发电装置，设有一条发电支路，该发电支路包括由列管式或缠绕管式换热器构成的换热蒸发器2、以烷类(戊烷或丁烷)为发电介质的透平发电机组3、空气却冷器4、循环泵5(戊烷或丁烷循环高压泵)、热回收列管式的换热器6。
其中，空气却冷器以及换热蒸发器的管程各自通过管道连接在工艺塔顶1引出的管线和工艺回流罐之间，换热蒸发器的壳程、透平发电机组、换热器的壳程、空气却冷器、循环泵以及换热器的管程通过管道连接成循环管路。
所述发电装置还包括烷类储罐以及填充泵，烷类储罐的一端串联七号阀门FV7、另一端串联八号阀门FV8以及填充泵后，并联在空气却冷器与循环泵之间的管道上。所述工艺塔顶的出口与换热蒸发器的管程之间设有一号阀门FV1，工艺塔顶的出口与空气却冷器之间设有二号阀门FV2，换热器的壳程与空气却冷器之间设有三号阀门FV3，空气却冷器与七号阀门之间设有四号阀门FV4，空气却冷器与工艺回流罐之间设有五号阀门FV5，换热蒸发器的管程与工艺回流罐之间设有六号阀门FV6。
本实施例一的工作原理是：所述的换热蒸发器2的管程和工艺塔顶1引出的管线相连，热的工艺介质从工艺塔顶1出来进入所述换热蒸发器2的管程，所述换热蒸发器2的壳程介质入口和循环泵5通过换热器6相连，戊烷或丁烷介质在所述换热蒸发器2壳程内吸热蒸发，该气态戊烷或丁烷介质通过和透平发电机组3相连的管道送入透平发电机，推动所述透平发电机组3做功发电。发电后的戊烷或丁烷气体从透平发电机组3流出后到所述空气冷却器4，戊烷或丁烷介质通过空气冷却器4冷却成液态，该液态戊烷或丁烷介质在通过循环泵5送到换热器6回收发电后温度较高戊烷或丁烷的热量进行升温，升温后的戊烷或丁烷介质在较高压力下送进所述换热蒸发器2的壳程内，完成一个发电循环。
本实施例一通过阀门切换可实现利用余热发电和不用余热发电两种共况方便切换。关闭阀门FV2、FV5，同时打开阀门FV1、FV3、FV4、FV6即是利用余热发电工况；打开阀门FV2、FV5，同时关闭阀门FV1、FV3、FV4、FV6即是不利用余热的原传统工艺工况。阀门FV7是在设备故障时，需要将发电介质排放到储罐打开，平时关闭。阀门FV8是在需要向***填充发电介质时打开，平时关闭。
实施例二；
如图2所示，与实施例一的不同之处在于，实施例二设有两条或以上的发电支路，各发电支路分别连接在工艺塔顶1引出的管线和工艺回流罐之间，发电支路与发电支路之间为并联的关系。实施例二中的每条发电支路的结构与实施例一中的发电支路相同，图2中，除了实施例一所述的一条发电支路外，另一条发电支路由换热蒸发器2’、透平发电机组3’、空气却冷器4’、循环泵5’、换热器6’以及一号阀门FV1’、二号阀门FV2’、三号阀门FV3’、四号阀门FV4’、五号阀门FV5’、六号阀门FV6’、七号阀门FV7’、八号阀门FV8’构成。
以上所述仅为本发明的优选实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：包括至少一条发电支路，每条发电支路包括换热蒸发器(2)、以烷类为发电介质的透平发电机组(3)、空气却冷器(4)、循环泵(5)、换热器(6)；
其中，空气却冷器(4)以及换热蒸发器(2)的管程各自通过管道连接在工艺塔顶(1)引出的管线和工艺回流罐之间，换热蒸发器(2)的壳程、透平发电机组(3)、换热器(6)的壳程、空气却冷器(4)、循环泵(5)以及换热器(6)的管程通过管道连接成循环管路。
2.根据权利要求1所述的一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：所述发电装置还包括烷类储罐(7)以及填充泵(8)，烷类储罐(7)的一端串联七号阀门(FV7)、另一端串联八号阀门(FV8)以及填充泵(8)后，并联在空气却冷器(4)与循环泵(5)之间的管道上。
3.根据权利要求2所述的一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：所述工艺塔顶(1)的出口与换热蒸发器(2)的管程之间设有一号阀门(FV1)，工艺塔(1)的出口与空气却冷器(4)之间设有二号阀门(FV2)，换热器(6)的壳程与空气却冷器(4)之间设有三号阀门(FV3)，空气却冷器(4)与七号阀门(FV7)之间设有四号阀门(FV4)，空气却冷器(4)与工艺回流罐之间设有五号阀门(FV5)，换热蒸发器(2)的管程与工艺回流罐之间设有六号阀门(FV6)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：所述烷类为戊烷或丁烷。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：所述换热蒸发器(2)为列管式或缠绕管式换热器。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种芳烃工厂工艺余热发电装置，其特征在于：所述换热器(6)为热回收列管换热器。
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