淺析石油化工蒸汽凝結(jié)水回收存在的問題及改造

【摘要】回收蒸汽凝結(jié)水是提高蒸汽使用效能最為主要的途徑，對(duì)于保障石化企業(yè)安全平穩(wěn)生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗具有十分重要的作用。為此，本文對(duì)凝結(jié)水回收系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了剖析并提出改造建議。

【關(guān)鍵詞】石油化工；蒸汽凝結(jié)水；回收系統(tǒng)；疏水器

蒸汽作為一種熱媒是石油化工領(lǐng)域的理想動(dòng)力能源，普遍應(yīng)用于采暖、換熱工藝及系統(tǒng)伴熱，不僅能夠在冬季為廠區(qū)生產(chǎn)提供充足的供熱及采暖，而且無論是作為伴熱氣還是解凍氣均是解決裝置凍堵問題的有效措施。由此可見，提高蒸汽使用效能對(duì)于保障安全平穩(wěn)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗具有十分重要的作用，而回收蒸汽經(jīng)換熱后產(chǎn)生的凝結(jié)水就是提高蒸汽使用效能最主要的途徑。

一、蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能改造的必要性

蒸汽作為天然氣初加工等石油化工企業(yè)重要的加熱介質(zhì)，經(jīng)換熱后會(huì)產(chǎn)生大量近乎同溫同壓的飽和凝結(jié)水，此類凝結(jié)水具備如下兩個(gè)突出特征：

一是蒸汽凝結(jié)水溫度相對(duì)較高且飽含可達(dá)蒸汽全部熱量20%至30%的高品位熱能，同時(shí)蒸汽凝結(jié)水所含熱量與溫度和壓力呈正相關(guān)，蒸汽溫度和壓力越高，飽和凝結(jié)水的溫度和壓力也就越高，所含熱量也就越多，倘若被排放掉，勢(shì)必會(huì)造成大量熱能資源的浪費(fèi)，而這部分熱能若可以充分回收利用，則能夠?yàn)槭突ぱb置伴熱和解凍提供能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。二是蒸汽凝結(jié)水由于是釋放顯熱與汽化潛熱加熱工藝物料后產(chǎn)生的，因而幾乎不含鹽與氧，若能充分回收利用，可以為鍋爐補(bǔ)水提供優(yōu)質(zhì)水源。

由此可見，回收蒸汽凝結(jié)水不僅能夠有效緩解石化廠區(qū)能源不足的問題，而且具有保護(hù)環(huán)境和節(jié)約生產(chǎn)成本的重要作用。因此，不斷改造和完善蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)，最大限度回收和有效利用蒸汽凝結(jié)水的熱量，對(duì)于充分挖掘蒸汽凝結(jié)水回收的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是十分必要的。

二、蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)存在的問題

盡管回收蒸汽凝結(jié)水具有很大的節(jié)能潛力，但是目前石化企業(yè)在回收凝結(jié)水的過程中仍然存在諸多問題亟待改進(jìn)，制約了蒸汽凝結(jié)水余熱利用的效果，使處理和利用凝結(jié)水難以達(dá)到最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)高效益。

（一）蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)工藝流程不合理

目前石油化工領(lǐng)域已經(jīng)越來越重視蒸汽凝結(jié)水回收產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，應(yīng)用蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)的裝置區(qū)也越來越多，但是投入使用的蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)在工藝流程設(shè)計(jì)上卻良莠不齊，主要體現(xiàn)在設(shè)備布局和官網(wǎng)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行合理化改造。

1.系統(tǒng)設(shè)備布局不合理?；厥障到y(tǒng)設(shè)備布局不合理極大地制約了凝結(jié)水的回收量和使用效率。一方面，由于許多蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)并不是在化工裝置建設(shè)時(shí)同步設(shè)計(jì)建造的，而是在裝置投產(chǎn)后隨著生產(chǎn)的需要才陸續(xù)建造的，因而受裝置區(qū)現(xiàn)有條件限制，在安置蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)的主要設(shè)備時(shí)難免出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象；另一方面，隨著廠區(qū)新裝置的不斷投產(chǎn)和對(duì)原有生產(chǎn)工藝流程的革新，即便是原本合理的凝結(jié)水回收系統(tǒng)也可能因此無法滿足新工藝流程的需求。

例如，某天然氣廠區(qū)投產(chǎn)時(shí)建成一套原穩(wěn)裝置和深冷裝置，但隨著油田開采逐漸進(jìn)入高含水期，原穩(wěn)裝置來油含水量越來越高，同時(shí)該廠區(qū)第二套深冷處理裝置投產(chǎn)初期與第一套共用一條輕烴外輸管線，極大地增加了外輸管線負(fù)荷，因而為了防止裝置區(qū)管線凍堵，該處理廠決定增加蒸汽伴熱，同時(shí)建設(shè)一套凝結(jié)水回收系統(tǒng)回收動(dòng)力站蒸汽供暖和蒸汽伴熱產(chǎn)生的凝結(jié)水，但由于建廠時(shí)動(dòng)力站設(shè)計(jì)空間較小，且在廠區(qū)內(nèi)周邊無可擴(kuò)展空間，因而蒸汽凝結(jié)水回水箱只能在高位安裝，從而導(dǎo)致回水箱位置高于回水管線引起回水不暢，使蒸汽凝結(jié)水回收量減少，不能為蒸汽伴熱補(bǔ)充熱能，最終造成蒸汽伴熱能耗過高，成本費(fèi)用支出較大。

2.回收系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理。冷凝水回收系統(tǒng)回收的冷凝水來源于蒸汽換熱，一般來說輕烴儲(chǔ)罐、污水處理罐等需要利用蒸汽伴熱的儲(chǔ)罐前都需要加裝凝結(jié)水回收系統(tǒng)管網(wǎng)。然而，目前不僅部分裝置區(qū)沒有做到每一處都加裝回收系統(tǒng)管線，而且已有凝結(jié)水回收系統(tǒng)管網(wǎng)也存在結(jié)構(gòu)不合理的問題。究其原因，主要是因?yàn)殡S著裝置區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，利用蒸汽作為加熱介質(zhì)的地方越來越多，凝結(jié)水回收系統(tǒng)管網(wǎng)也隨之增多。但是由于部分裝置區(qū)缺乏對(duì)不斷增加的凝結(jié)水回收管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，因而隨著凝結(jié)水回收管網(wǎng)的不斷增多，裝置區(qū)凝結(jié)水流向變得較為混亂，壓力也隨之波動(dòng)，罐區(qū)伴熱、采暖設(shè)備等供熱系統(tǒng)加熱盤管內(nèi)冷凝水難以排出，進(jìn)而造成運(yùn)行時(shí)存在水擊現(xiàn)象，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致管網(wǎng)破裂，污染蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)和輕烴等化工產(chǎn)品。

（二）蒸汽凝結(jié)水回收疏水系統(tǒng)低效

疏水系統(tǒng)效用低下影響凝結(jié)水回收的數(shù)量和質(zhì)量也是目前蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)存在的主要問題。首先，許多裝置在建設(shè)蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)時(shí)，僅注意到對(duì)來油和外輸?shù)裙に囍鞴芫€蒸汽伴熱加裝疏水器，但對(duì)于液位計(jì)、變送器等儀表伴熱卻重視不夠，沒有在此類支線伴熱上安裝疏水器，從而導(dǎo)致支線蒸汽換熱后直接并入工藝主管線的凝結(jié)水回收管網(wǎng)中，不僅浪費(fèi)了大量的熱能，而且使工藝主管線凝結(jié)水管網(wǎng)汽量上升，管網(wǎng)壓力增大，影響加裝疏水器處凝結(jié)水的回收。其次，國(guó)家規(guī)定石化領(lǐng)域使用國(guó)產(chǎn)疏水閥均應(yīng)達(dá)到一年以上使用壽命，但目前許多企業(yè)為了控制成本，采用價(jià)格較低的熱靜力式或是熱動(dòng)力式疏水閥，易堵塞、壽命短，特別是高、中壓蒸汽系統(tǒng)的疏水閥損壞比較嚴(yán)重，造成泄露，極大地制約了疏水閥發(fā)揮自動(dòng)阻汽排水的功能。此外，部分廠區(qū)過多安裝熱靜力式疏水閥則會(huì)造成蒸汽的含水量過大而品質(zhì)下降，甚至引起水擊。

（三）回收的蒸汽凝結(jié)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)

由于設(shè)備檢修和維護(hù)不到位，設(shè)備配件易損壞，致使污油、輕烴等物質(zhì)滲漏污染蒸汽凝結(jié)水，加之又缺少必要的凝結(jié)水質(zhì)量檢測(cè)和凈化裝置，從而造成凝結(jié)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。若直接和換熱器、采暖回水一起回到鍋爐，輕則造成鍋爐結(jié)垢，熱效率降低，重則引發(fā)鍋爐鼓皰、泄露、彎曲乃至爆破等事故。

三、蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)的改造措施

（一）優(yōu)化凝結(jié)水回收工藝流程

首先，不斷優(yōu)化設(shè)備布局，在每年的檢修中應(yīng)當(dāng)加入對(duì)凝結(jié)水回收系統(tǒng)的檢修維護(hù)，對(duì)原有不合理的設(shè)備布局進(jìn)行改造，尤其是要符合流體的特性，回水箱位置應(yīng)當(dāng)?shù)陀诨厮芫€，保障凝結(jié)水回水的通暢，防止管網(wǎng)憋壓。其次，統(tǒng)一設(shè)計(jì)并調(diào)整凝結(jié)水回水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使之更加合理，特別是要區(qū)分凝結(jié)水的種類建設(shè)各自的回水管線，分開回收采暖回水、伴熱回水、換熱器回水等等。各管線回水到動(dòng)力站經(jīng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)合格后，再由泠凝水自動(dòng)泵加壓送至鍋爐內(nèi)備用，進(jìn)而有效防止因管線混亂造成各類凝結(jié)水“混水”及系統(tǒng)憋壓，影響凝結(jié)水回收量。

（二）完善疏水系統(tǒng)，合理選型疏水器

完善疏水系統(tǒng)，在蒸汽管道末端、伴熱線、補(bǔ)償器低處、流量計(jì)、立管底部、蒸汽加熱設(shè)備的凝結(jié)水排出口均應(yīng)全部采用疏水閥，不能遺漏。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)裝置工藝流程和設(shè)備限制的最高壓、溫度以及疏水器進(jìn)出口最大壓差和最大排水量，從機(jī)械型疏水器、熱靜力型疏水器、熱動(dòng)力型疏水器中選擇型號(hào)合適的、便于檢查和維修的疏水器。同時(shí)，還要定期檢查已安裝的疏水器，及時(shí)更換原來選型錯(cuò)誤和失效的疏水閥。此外，在安裝疏水器之前還要安裝截水閥、沖洗管及過濾器，而安裝后還要安裝沖洗管和逆止閥。

（三）及時(shí)檢查和清潔凝結(jié)水水質(zhì)

健全蒸汽凝結(jié)水水質(zhì)檢驗(yàn)設(shè)備和水質(zhì)精處理設(shè)備。凝結(jié)水在送出主要裝備界區(qū)前應(yīng)嚴(yán)格檢查水質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水水質(zhì)不合格時(shí)，必須快速查清源頭并備有事故排放措施，對(duì)化學(xué)物質(zhì)超標(biāo)的凝結(jié)水要進(jìn)行清除。

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[2]廖鐵，蘇夢(mèng)瑤.萬州天然氣凈化廠硫磺回收單元蒸汽與凝結(jié)水節(jié)能優(yōu)化措施[J].石油與天然氣化工，2013年12月

作者簡(jiǎn)介

李旭東（1982-），男，籍貫黑龍江省佳木斯市，畢業(yè)于武漢理工大學(xué)。研究方向：暖通專業(yè)。