DD260619A3 - Verfahren zur kesselspeisewassererzeugung durch rauchgasabwaermenutzung - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemaesse Verfahren betrifft die Erzeugung von Kesselspeisewasser in mehrstufigen Destillationsanlagen, welche nach dem Prinzip der Entspannungsverdampfung arbeiten. Ziel dieser Erfindung ist es, durch Einsatz geringwertiger Anfallenergie den erforderlichen Aufwand an hochwertiger Energie bei gleichzeitig minimalem apparativem Aufwand spuerbar zu verringern. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Kesselspeisewasser in mehrstufigen Destillationsanlagen unter Verwendung von exergetisch minderwertiger Abfallenergie vorzuschlagen. Erfindungsgemaess wird das Ziel dadurch erreicht, dass der Kreislaufsole einer mehrstufigen Destillationsanlage ein Soleteilstrom entnommen, in einer Solepumpe hochgespannt und einem Sole-Waermeuebertrager, welcher sich im Rauchgaskanal des Dampfreformers einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas, z. B. fuer die NH3-Erzeugung, befindet, zugefuehrt wird. Der im Sole-Waermeruebertrager durch Rauchgasabkuehlung aufgewaermte Soleteilstrom wird anschliessend mit der restlichen Kreislaufsole, welche in einem dampfbeheizten Solevorwaermer zum Waermebilanzausgleich geringfuegig aufgewaermt wurde, vermischt. Bei dieser Vermischung wird die Temperatur der gesamten Kreislaufsole erhoeht und die Kreislaufsole der mehrstufigen Destillationsanlage zugefuehrt.
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung kann bei der Erzeugung von Kesselspeisewasser in mehrstufigen Destillationsanlagen angewendet werden, wenn in technisch sinnvoller Entfernung eine Anlage zur Erzeugung von Synthesegas, ζ. B. für die Ammoniakerzeugung, betrieben wird, wobei zur Herstellung des Synthesegases mindestens ein Dampfreformer verwendet wird.
Es liegen zahlreiche Erfindungsbeschreibungen für Verfahren und Anordnungen zur Erzeugung von Kesselspeisewasser vor, die nach folgenderTechnologie arbeiten: Eine Kreislaufsole wird im allgemeinen auf 100 bis 1300C aufgewärmt und danach in mehreren Stufen auf einen bestimmten Enddruck, meist zwischen 0,01 MPa und 0,004MPa entspannt. Die dabei frei werdende fühlbare Wärme führt zur Verdampfung eines Teiles der Kreislaufsole. Dieser Dampf wird an Kondensatoren niedergeschlagen, in Destillatwannen gesammelt und mit dem gleichen Effekt wie die Kreislaufsole von Stufe zu Stufe entspannt. Die in der letzten Stufe ankommende abgekühlte Kreislaufsole wird über eine Pumpe im Gegenstrom zur heißen Kreislaufsole durch die Kondensatoren geführt, wobei sie deren Entspannungsverdampfungs-Wärme aufnimmt.
Im überwiegenden Teil der Erfindungen wird die für den Destillationsprozeß erforderliche Energie durch Kondensation von Heizdampf in einem Solevorwärmer an die Kreislaufsole übertragen. Der Heizdampfdruck liegt dabei gewöhnlich zwischen 0,22MPa und 0,25MPa, die Temperatur über 1300C. (DE-OS 2548156, DE-OS 2020580, US-PS 3398059, US-PS 3395084, US-PS 3388045, US-PS 3372096, US-PS 3360442, US-PS 3499827, US-PS 3405037, US-PS 2979443) Nachteil dieser Erfindungen ist, daß exergetisch vergleichsweise hochwertiger Dampf, der selbst in wirkungsgradbehafteten Dampferzeugern unter Einsatz hochwertiger Primärenergie oder entsprechender Abenergie mit hohem Temperaturniveau erzeugt werden muß, zur Aufheizung der Kreislaufsole auf lediglich 1000C bis 1300C verwendet werden muß.
Nur in wenigen Erfindungen wird die erforderliche Energie zur Destillaterzeugung teilweise in anderer Form zugeführt.
Es ist die Möglichkeit bekannt, lediglich den Hauptteil der zur Destillaterzeugung erforderlichen Wärme durch Kondensation von Heizdampf in einem Solevorwärmer an die Sole zu übergeben und in einem zusätzlichen Wärmetauscher durch Abkühlung des Heizdampfkondensates auf etwa 600C Frischwasser vorzuwärmen. (US-PS 3194747) ·
Nachteile dieser Erfindung sind, daß nur ein geringerTeil des eingesetzten Dampfes durch Nutzung der fühlbaren Wärme des Dampfkondensates bis 600C eingespart werden kann — im allgemeinen liegt die Einsparung bei-etwa 5% — und der apparative Aufwand vergleichsweise hoch ist.
Weiterhin ist bekannt (WP B01D 236629), daß durch die erfindungsgemäße Nutzung der fühlbaren Wärme des Dampfkondensates bei minimalem apparativem Aufwand der Heizdampfbedarf um etwa 7% verringert werden kann. Nachteil dieser Erfindung ist, daß nur ein kleinerTeil des Heizdampfes eingespart werden kann.
Allen genannten Erfindungen ist nachteilig gemeinsam, daß der in mehr oder weniger großem Umfang erforderliche Heizdampf in Dampferzeugern mit den dazu erforderlichen Hauptausrüstungen (Anlage zur Herstellung von Kesselspeisewasser, Entgaser,
Kesselspeisewasserpumpen, Kesselspeisewasservorwärmer, Dampftrommel, Verdampfer, Überhitzer) hergestellt werden
Ziel der Erfindung ist es, den überwiegenden Teil des bisher erforderlichen exergetisch wertvollen Heizdampfes zur Erzeugung von Kesselspeisewasser durch exergetisch minderwertigere Energieformen zu ersetzen, wobei gleichzeitig der apparative Aufwand für die Aufheizung der Kreislaufsole minimal sein soll.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Kesselspeisewasser in mehrstufigen Destillationsanlagen unter Verwendung von exergetisch minderwertiger Abfallenergie vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende wesentliche Verfahrensschritte gelöst:
Entnahme eines Soleteilstromes aus der in den Kondensatoren einer Destillationsanlage auf Temperaturen zwischen 80°C und 1200C aufgeheizten Kreislaufsole im Verhältnis von 1:10 bis 1:4 zur Gesamtmenge der Kreislaufsole und Zuführung zu einer Solepumpe, wo der Soleteilstrom von einem Druck zwischen 0,12 MPa und 0,3MPa auf einen Druck zwischen 0,5MPa und 2,5MPa verdichtet wird.
Zuführung dieses derart verdichteten Soleteilstromes zu einem Sole-Wärmeübertrager, welcher sich im Rauchgaskanal des Dampfreformers einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas, z. B. für die NH3-Erzeugung, befindet.
Aufheizung des Soleteilstromes in diesem Sole-Wärmeübertrager um 5°C bis 4O0C über den entsprechenden Siedepunkt, vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 1000C und 200°C,an der Mischstelle zwischen dem Soleteilstrom und der restlichen Kreislaufsole, die den dampfbeheizten Solevorwärmer durchströmt hat, wobei als Wärmequelle Rauchgas des Dampfreformers dient, welches sich dabei von 2300C bis 17O0C auf 1700C bis 120°C abkühlt.
Rückführung des so aufgeheizten Soleteilstromes über ein Druckregelventil zur restlichen Kreislaufsole aus dem dampfbeheizten Solevorwärmer, in welchem die restliche Kreislaufsole zum Energiebilanzausgleich geringfügig aufgewärmt wird. Durch die dabei stattfindende kalorische Mischung von Soleteilstrom und restlicher Kreislaufsole stellt sich die Soletemperatur für den Eintritt in die 1. Stufe der mehrstufigen Destillationsanlage ein.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der beiliegenden Zeichnung wird schematisch das Verfahren zur Kesselspeisewassererzeugung durch Nutzung der Rauchgasabwärme einer Ammoniakanlage dargestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von 1100m3/h Kreislaufsole, welche in den Kondensatoren 2 der mehrstufigen Destillationsanlage 1 erwärmt werden und mit einer Temperatur von 1100C und einem Druck von 0,25 MPa über Leitung 15 die mehrstufige Destillationsanlage 1 verlassen, ein Soleteilstrom von 275m3/h über die Leitung 16 abgezweigt und zur Solepumpe 11 geführt.
Die restliche Kreislaufsole wird zum Wärmebilanzausgleich im Solevorwärmer 10 durch Kondensation von Heizdampf, welcher durch Leitung 22 dem Solevorwärmer zugeführt wird (0,45MPa, 2000C), auf 1110C aufgewärmt. Das Heizdampf-Kondensat wird über Leitung 23 abgeführt. Mit der Solepumpe 11 wird der Druck des Soleteilstromes auf etwa 1,1 MPa erhöht und dieser durch die Leitung 17 zum Sole-Wärmeübertrager 13, welcher sich im Rauchgaskanal 21 des Dampfreformers 12 befindet, geleitet. Im Sole-Wärmeübertrager 13 erwärmt sich der Soleteilstrom auf 135°C, wodurch ca. 90% der für die Kesselspeisewasserherstellung erforderlichen Energie mittels exergetisch minderwertiger Rauchgaswärme bereitgestellt werden. Das Rauchgas kühlt sich dabei von 1800C auf 16O0C ab. Der aufgewärmte Soleteilstrom wird über das in der Leitung 18 installierte Druckregelventil 14 in die Leitung 19 der vom Solevorwärmer 10 kommenden restlichen Kreislaufsole eingebunden.
Bei dieser Vermischung entspannt sich der Soleteilstrom auf den an dieser Stelle herrschenden Druck, und es stellt sich eine Mischtemperatur von 117°C ein, mit der die gesamte Kreislaufsole über die Leitung 20 zur Solewanne 8 der I.Stufe der mehrstufigen Destillationsanlage 1 geführt wird. Dort wird die Kreislaufsole über 33 Stufen bis zu einer Temperatur von 400C und einem siedepunktgemäßen Druck von 0,0074MPa entspannt. Der dabei freiwerdende Entspannungsdampf schlägt sich an den zugehörigen Kondensatoren 2 nieder und die so gewonnenen 150t/h Kesselspeisewasser werden in den Destillatwahnen 7 gesammelt und über die Leitung 25 abgeführt.
Der abgekühlte und entspannte Kreislaufsole werden in der Solewanne 5 der Stufe 33 etwa 165m3/h Frischwasser über die Leitung 24zugefüh'rt, welches zuvor in den Kondensatoren 2 der Stufen 31 bis 33 auf 400C erwärmt und im Entkarbonisator 3 und Entgaser 4 vorbehandelt wurde.
Mit Hilfe der Solekreislaufpumpe 6 wird die Kreislaufsole aus der Solewanne 5 der Stufe 33 angesaugt, dem Kondensator 2 der Stufe 30 zugeführt und bis zur Stufe 1 auf 1100C erwärmt.
Zuvor werden 15m3/h Kreislaufsole über die Leitung 27 ausgekreist, um die mit dem Frischwasser über die Leitung 24 eingetragene Salzlast aus dem Solekreislauf zu entfernen.
In den Stufen 31 bis 33 erfolgt in Kühlwasserkondensatoren 9 eine zusätzliche Kühlung des Entspannungsdampfes mittels Kühlwasser über die Leitung 26, um die Temperaturtriebkraft am kalten Ende einzustellen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Kesselspeisewassererzeugung in mehrstufigen Destillationsanlagen (1) durch Nutzung der Rauchgasabwärme aus Synthesegaserzeugungsanlagen, in denen eine aufgewärmte Kreislaufsole in mehreren Stufen entspannt wird, sich dabei unter Abführung von Verdampfungswärme abkühlt, nach Zumischung von Frischwasser mittels einer Solekreislaufpumpe (6) durch Kondensatoren (2), an denen sich das Kesselspeisewasser niederschlägt, geführt und dabei aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von der die Kondensatoren (2) verlassenden Kreislaufsole ein Soleteilstrom abgezweigt, zu einer Solepumpe (11) geführt, mittels dieser Solepumpe (11) der Druck des Soleteilstromes von 0,12 bis 0,3MPa auf 0,5 bis 2,5MPa erhöht, durch einen in der Konvektionszone (21) eines Dampfreformers einer Synthesegaserzeugungsanlage angeordneten Sole-Wärmeübertrager (13) geleitet, der Soleteilstrom druckgeregelt zur Mischstelle nach einem dampfbeheizten Solevorwärmer (10) geführt wird, wobei die Kreislaufsole zum Energiebilanzausgleich geringfügig in diesem Solevorwärmer (10) aufgewärmt wird, der Soleteilstrom an der Mischstelle auf den dort anliegenden Druck entspannt wird und sich durch kalorische Mischung der Kreislaufsole mit dem Soleteilstrom eine Temperatur für die Einleitung des Gesamtsolestromes in die erste Stufe der mehrstufigen Destillationsanlage (1) einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soleteilstrom im Verhältnis von 1:10 bis 1:4 zur Gesamtmenge der Kreislaufsole steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Soleteilstromes durch die Solepumpe (11) von einem Druckzwischen 0,12 MPa und 0,3 MPa auf einen Druck zwischen 0,5 MPa und 2,5MPa erhöht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soleteilstrom in dem Sole-Wärmeübertrager (13) in der Konvektionszone (21) des Dampf reformers (12) um 5 bis 40 0C über den entsprechenden Siedepunkt an der Mischstelle zwischen dem Soleteilstrom und der Kreislaufsöle, die den Solevorwärmer (10) durchströmt hat, aufgeheizt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sole-Wärmeübertrager (13) strömenden Soleteilstrom der Rauchgasstrom in der Konvektionszone (21) von 230 bis 170°C auf 170 bis 12O0C abgekühlt wird.
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|---|---|---|---|---|
| DE102013104828A1 (de) * | 2013-05-10 | 2014-11-13 | Krones Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Kondensat aus Vergasungsanlagen |
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1986
- 1986-08-11 DD DD29355386A patent/DD260619A3/de not_active IP Right Cessation
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