天然氣處理廠蒸發(fā)式冷凝器工藝優(yōu)化

王嘉彥，蘇容，楊嬌，文坤明，張兵，陳曉春

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300）

天然氣處理廠蒸發(fā)式冷凝器工藝優(yōu)化

王嘉彥，蘇容，楊嬌，文坤明，張兵，陳曉春

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300）

蒸發(fā)式冷凝器主要利用水的氣化潛熱帶走制冷劑液化時(shí)的凝結(jié)潛熱，對(duì)制冷劑進(jìn)行降溫。本文就蘇里格第一天然氣處理廠蒸發(fā)式冷凝器在使用過(guò)程中存在的問題進(jìn)行分析，提出了使用新鮮水、風(fēng)冷改造和增加楔形槽等優(yōu)化措施，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，效果明顯，提高了現(xiàn)場(chǎng)管理的合理化和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

蒸發(fā)式冷凝器；新鮮水；風(fēng)冷；楔形槽

蘇里格第一天然氣處理廠采用丙烷制冷低溫分離工藝，冬天生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，低溫分離器溫度為-15℃，夏天運(yùn)行時(shí)，低溫分離器運(yùn)行溫度為-5℃。丙烷制冷系統(tǒng)最重要循環(huán)就是丙烷制冷循環(huán)，丙烷壓縮機(jī)將滿液蒸發(fā)器蒸發(fā)而來(lái)的丙烷蒸汽壓縮，壓縮后的丙烷蒸汽進(jìn)入油分離器，將攜帶的潤(rùn)滑油分離后進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器，經(jīng)水冷冷卻后流至蒸發(fā)式冷凝器下方的熱虹吸貯罐內(nèi)，再流向丙烷系統(tǒng)貯罐。接著，丙烷液體經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)器流向滿液蒸發(fā)器底部，丙烷液體在入口處節(jié)流后壓力迅速降低，溫度降至-35℃左右。低溫丙烷液體與高溫天然氣換熱后成為低壓丙烷蒸汽，蒸汽再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，開始下一次循環(huán)。

1　目前存在問題

（1）該廠蒸發(fā)式冷凝器用水目前為鍋爐房供給的軟化水。但蒸發(fā)式冷凝器實(shí)際上對(duì)水質(zhì)要求不高，新鮮水完全可以滿足要求。使用軟水，造成產(chǎn)生軟水的無(wú)水亞硫酸鈉和工業(yè)鹽不必要的消耗，使軟化除氧裝置的運(yùn)行時(shí)間加大，設(shè)備老化加速，并且增加了軟化除氧裝置的啟停及軟水消耗頻次，造成鍋爐崗崗位員工勞動(dòng)強(qiáng)度增大。

（2）冬季運(yùn)行時(shí)，由于氣溫較低，為防止蒸發(fā)式冷凝器水箱中水凍冰，水箱中的水采用長(zhǎng)流水方式，冬季每天產(chǎn)生長(zhǎng)流污水大約30 m3，排至排污系統(tǒng)。夏季運(yùn)行時(shí)，由于散熱量不夠，蒸發(fā)式冷凝器水箱液位較高，導(dǎo)致部分水發(fā)生溢流，每天產(chǎn)生大約10 m3污水排入排污系統(tǒng)。造成廠內(nèi)污水量增大，增加了廠內(nèi)污水處理設(shè)備的啟停頻次，致使設(shè)備運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)，崗位員工工作量加大。

（3）由于軟水在生產(chǎn)過(guò)程中需進(jìn)行排污，每天大約產(chǎn)生6 m3生產(chǎn)污水，污水排至廠內(nèi)污水系統(tǒng)后進(jìn)行處理回注，增大了廠內(nèi)污水處理量。

（4）該廠廠內(nèi)污水處理系統(tǒng)主要處理廠內(nèi)生產(chǎn)污水和生活污水，設(shè)計(jì)規(guī)模為100 m3/d。但是冬季生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，每日產(chǎn)生廠內(nèi)生產(chǎn)污水100 m3，每天產(chǎn)生生活污水120 m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于廠內(nèi)污水處理及回注規(guī)模，給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)帶來(lái)壓力較大。

（5）蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)水泵噴淋頭噴淋面過(guò)大，冬季氣溫較低，造成蒸發(fā)式冷凝器四周進(jìn)風(fēng)擋板時(shí)常沾水結(jié)冰，如不及時(shí)清理，會(huì)堵塞進(jìn)風(fēng)口，造成排氣壓力過(guò)高，嚴(yán)重則導(dǎo)致機(jī)組高排氣壓力停機(jī)。

2　優(yōu)化方案

2.1蒸發(fā)式冷凝器污水回收再利用

2.1.1蒸發(fā)式冷凝器污水回收再利用工藝流程將三套丙烷制冷蒸發(fā)式冷凝器用水改為新鮮水，在鍋爐房凝結(jié)水罐和冷凝水罐旁新建一40 m3新鮮水罐，利用原供水站至鍋爐房消防水管線，供新鮮水罐補(bǔ)水使用；將軟水泵進(jìn)口管線與新增新鮮水罐連接，利用原鍋爐房至3套脫油脫水裝置蒸發(fā)式冷凝器軟水管線，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)式冷凝器所使用的新鮮水供給，從而保證需新鋪設(shè)管線長(zhǎng)度最短，使建設(shè)成本降至最低。新鮮水與丙烷蒸汽換熱之后，通過(guò)蒸發(fā)式冷凝器排污管線排至鍋爐房新增新鮮水罐，使蒸發(fā)式冷凝器換熱后的水再次進(jìn)行循環(huán)。

2.1.2蒸發(fā)式冷凝器污水回收再利用達(dá)到的效益

（1）冬季運(yùn)行時(shí)，每天可減少約30 m3長(zhǎng)流污水，夏季運(yùn)行時(shí)，每天可減少約10 m3溢流污水。降低廠內(nèi)污水量，減小廠內(nèi)污水處理負(fù)荷，并且使供水站崗位員工工作量減小。

（2）每年能夠節(jié)約7 300 m3水用量，節(jié)能降耗效果明顯，符合我國(guó)節(jié)能環(huán)?；緡?guó)策。

（3）目前，若將軟水改為新鮮水，每年可節(jié)省軟水7 300 m3。每生產(chǎn)150 m3軟水按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需加約10 kg無(wú)水亞硫酸鈉，因此，若將軟水改為新鮮水，每年可減少487 kg無(wú)水亞硫酸鈉，每噸無(wú)水亞硫酸鈉外購(gòu)價(jià)為4 200元，每年節(jié)省2 045.4元。節(jié)省電402 kW·h，節(jié)約成本236.175元。節(jié)省工業(yè)鹽1 825 kg，節(jié)約成本1 456.35元。

2.2利用裝置區(qū)新鮮水管網(wǎng)給蒸發(fā)式冷凝器供水

由于將蒸發(fā)式冷凝器用水改為新鮮水，在鍋爐房增設(shè)一40 m3新鮮水罐，將蒸發(fā)式冷凝器換熱后污水回收再利用，新增工藝設(shè)備、管線多，成本高，每年可節(jié)省成本較低，成本回收速度慢。因此，直接利用本廠各脫油脫水裝置區(qū)附近的新鮮水管線，利用各裝置區(qū)距本裝置區(qū)最近的新鮮水管線，新加部分管線，將新鮮水供蒸發(fā)式冷凝器使用，換熱后的污水經(jīng)原污水匯管送至廠內(nèi)污水處理系統(tǒng)處理回注地層。此工藝優(yōu)化投資成本低，能節(jié)省由于生產(chǎn)軟水所加藥品和消耗電量。

圖1　脫油脫水裝置區(qū)新加新鮮水管線示意圖

2.3蒸發(fā)式冷凝器風(fēng)冷改造

本廠蒸發(fā)式冷凝器目前使用水冷，冬季使用時(shí)，為防止供水管線凍堵，冬季為長(zhǎng)流水供應(yīng)。就目前蘇里格第二天然氣處理廠風(fēng)冷使用情況，冬季運(yùn)行時(shí)，僅使用風(fēng)冷就可以滿足要求。蘇里格第一天然氣處理廠可以利用現(xiàn)有設(shè)施，夏季使用水冷，提供冷量。冬季利用目前蒸發(fā)式冷凝器現(xiàn)有設(shè)施，僅將靠背輪由中徑125 mm更換為中徑140 mm或160 mm，增大線速度，就可滿足蘇里格第一天然氣處理廠冬季生產(chǎn)要求。此項(xiàng)優(yōu)化措施，不僅能解決蘇里格第一天然氣處理廠廠內(nèi)污水處理較重負(fù)擔(dān)，又能節(jié)省冬季軟化水用量，起到節(jié)能降耗，并且改造過(guò)程簡(jiǎn)單，施工方便。

2.4蒸發(fā)式冷凝器增加楔形槽

拆除蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)風(fēng)擋板，使用楔形槽進(jìn)行代替（見圖2）。利用焊接或密封膠固定形式使楔形槽固定在原進(jìn)風(fēng)擋板處，同時(shí)為保證蒸發(fā)器通風(fēng)順暢，楔形槽高度為擋板1/2左右，傾斜角度為30°~45°，這樣當(dāng)由于水泵噴淋頭噴淋面積過(guò)大而使液體帶出時(shí)，會(huì)落在楔形斜面上，從而使飛濺出來(lái)的液滴很快流回到積水盤，在冬季生產(chǎn)運(yùn)行中，大大減少了員工的勞動(dòng)量，又由于擋風(fēng)板造價(jià)較高，同時(shí)在砸冰過(guò)程中容易損壞，改造后不僅節(jié)省了勞動(dòng)力，還節(jié)約了開支。目前已經(jīng)在生產(chǎn)中應(yīng)用，使用效果良好。

圖2　蒸發(fā)式冷凝器增加楔形槽效果圖

3　結(jié)論

（1）蒸發(fā)式冷凝器污水回收再利用每年可節(jié)約7 300 m3新鮮水用量，節(jié)能降耗效果明顯，但投資成本較大，可見經(jīng)濟(jì)利益回收速度慢。

（2）利用裝置區(qū)已有新鮮水管網(wǎng)給蒸發(fā)式冷凝器供水，較蒸發(fā)式冷凝器污水回收再利用成本降低，每年可見經(jīng)濟(jì)效益相同，但不能減少新鮮水用量，起到的節(jié)能降耗效果明顯減小。

（3）蒸發(fā)式冷凝器增設(shè)風(fēng)冷，改造工藝簡(jiǎn)單，投資成本低，并且能因地制宜，冬季利用風(fēng)冷與丙烷蒸汽進(jìn)行換熱，減小冬季蒸發(fā)式冷凝器長(zhǎng)流水問題，解決蘇里格第一天然氣處理廠冬季廠內(nèi)污水負(fù)荷大的問題，并能防止蒸發(fā)式冷凝器四周進(jìn)風(fēng)擋板時(shí)常沾水結(jié)冰問題。節(jié)能降耗效果明顯，并能節(jié)約冬季原使用軟水所消耗的成本。因此，蘇里格第一天然氣處理廠蒸發(fā)式冷凝器增設(shè)風(fēng)冷是解決目前蒸發(fā)式冷凝器最好的方法。

（4）蒸發(fā)式冷凝器增加楔形槽，能解決冬季四周進(jìn)風(fēng)擋板時(shí)常沾水結(jié)冰問題，并且制作方面、成本低，可以與蒸發(fā)式冷凝器污水回收再利用和利用新鮮水管網(wǎng)給蒸發(fā)式冷凝器供水結(jié)合使用。

［1］蘇里格第一天然氣處理廠.蘇里格第一天然氣處理廠施工圖［G］.2006.

［2］徐世瓊，等.蒸發(fā)式冷凝器的節(jié)能技術(shù)［D］.上海：上海水產(chǎn)大學(xué)，2009.

［3］李紹濟(jì)，舒海靜.蒸發(fā)式冷凝器與螺桿式制冷壓縮機(jī)的組合應(yīng)用［D］.山東：山東建筑大學(xué)，2009.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.029

TE965

A

1673-5285（2015）04-0103-03

2015－02-12