化工裝置高溫冷凝液回收利用淺析

杜清源 史來順 夏建立

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

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化工裝置高溫冷凝液回收利用淺析

杜清源 史來順 夏建立

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

一般情況下，化工裝置冷凝水的溫度均高于100 ℃(各凝汽式機(jī)組的冷凝液除外，機(jī)組冷凝液溫度一般均低于50 ℃)，其中含有的顯熱相當(dāng)于蒸汽總熱量的10%～30%；同時(shí)，冷凝水也是很好的軟水。通過合適的方法將冷凝水回收到相應(yīng)的設(shè)備中，既可節(jié)約能耗，也可降低水處理和補(bǔ)水所需的費(fèi)用，并可減少直接排放造成的熱污染。

1 高、低溫冷凝液分離回收技術(shù)的可靠性

高溫冷凝液系統(tǒng)中的冷凝水收集箱為封閉式，系統(tǒng)內(nèi)冷凝水壓力始終高于大氣壓力，使冷凝水溫度低于該壓力下的沸點(diǎn)，冷凝水的熱能得到充分利用。封閉式冷凝水回收系統(tǒng)將冷凝水回收到一個(gè)相對(duì)封閉的集水罐內(nèi)，能夠保持回收的冷凝水壓力高于常壓，帶壓的冷凝水大多是直接作為鍋爐補(bǔ)水。冷凝水回到集水罐中也會(huì)由于壓力變化產(chǎn)生一定壓力的閃蒸氣，可回用于用熱系統(tǒng)。在封閉式冷凝水回收系統(tǒng)中，集水罐內(nèi)的冷凝水溫度可遠(yuǎn)高于100 ℃；同時(shí)，封閉式系統(tǒng)的冷凝水保持蒸汽的原有品質(zhì)，當(dāng)其用于鍋爐給水時(shí)，不會(huì)增加溶解氧量，減少了鍋爐補(bǔ)水量和水處理費(fèi)用。低溫冷凝液繼續(xù)采用原有的回收方式，通過除鹽水站精制后重復(fù)使用，但原用于冷卻冷凝液的循環(huán)水換熱器可停用，節(jié)約了循環(huán)水消耗。高、低溫冷凝液分離回收可有效減少高溫冷凝液與低溫冷凝液在管網(wǎng)中混合產(chǎn)生的水擊，延長(zhǎng)了冷凝液回收管道的使用壽命。

2 高、低溫冷凝液回收項(xiàng)目的技術(shù)分析

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱龍宇公司)冷凝液回收管網(wǎng)原先采取的是所有冷凝液全部回收至系統(tǒng)母管，由母管輸送至除鹽水站，再經(jīng)循環(huán)水降溫后送入混床精制；但是，空分壓縮機(jī)、熱電汽輪機(jī)、甲醇合成氣壓縮機(jī)和氨冰機(jī)的冷凝液溫度均≤45 ℃，而一、二期氣化裝置伴熱冷凝液、分子篩加熱冷凝液、氣體凈化裝置冷凝液和二甲醚冷凝液溫度較高，部分可達(dá)110 ℃，冷熱混合后溫度約為57 ℃，最終換熱后出水溫度會(huì)達(dá)到45 ℃，因此，低溫冷凝液根本不需要進(jìn)行再次換熱。高、低溫冷凝液匯聚在同一母管中回收時(shí)，管道振動(dòng)較大，水錘現(xiàn)象嚴(yán)重，管道的彎頭和焊縫接口經(jīng)常發(fā)生滲漏，需要不定期補(bǔ)焊加固。

針對(duì)上述問題可采取高、低溫冷凝液分離回收方式，即高溫冷凝液?jiǎn)为?dú)建立管網(wǎng)至冷凝液水站，經(jīng)冷凝液水站擴(kuò)容器處理，再由冷凝液泵直接送至熱力除氧器使用，既可回收工質(zhì)，又可回收熱能；低溫冷凝液用原來的管道送入混床精制，而循環(huán)水降溫的換熱器不投用，可節(jié)約大量循環(huán)水。高溫冷凝液回收采取密閉式回收技術(shù)，冷凝水進(jìn)入熱力除氧器，然后由原鍋爐上水系統(tǒng)完成輸入鍋爐的任務(wù)。從安全角度考慮，需設(shè)置1根當(dāng)熱力除氧器滿水時(shí)供冷凝水排放的管道，此管接至輸水箱中，具有溢流管的作用。冷凝液的整個(gè)輸送過程保持封閉帶壓，可避免超過100 ℃的冷凝液由于減壓汽化在輸送管道中形成水錘。

3 原流程存在的問題

(1)高、低溫冷凝液管線的冷凝液混合后管網(wǎng)振動(dòng)較大，嚴(yán)重威脅管網(wǎng)安全；同時(shí)，高溫冷凝液易形成汽阻，使管道流動(dòng)不暢，造成冷凝液管網(wǎng)壓力上升，氨冰機(jī)、空氣壓縮機(jī)熱水井液位多次波動(dòng)，險(xiǎn)些造成系統(tǒng)停車，威脅安全生產(chǎn)。

(2)高、低溫冷凝液全部進(jìn)入除鹽水站換熱器冷卻，增加了系統(tǒng)阻力，同時(shí)需要大量的循環(huán)水對(duì)冷凝液進(jìn)行降溫，使循環(huán)水耗量增加。

(3)高、溫冷凝液溫度達(dá)100 ℃以上，本身就是一種能源，未得到合理利用，會(huì)造成浪費(fèi)。

4 改造措施

為了節(jié)約成本，將低品質(zhì)熱源回收利用，對(duì)冷凝液管網(wǎng)進(jìn)行梳理，改變?cè)欣淠喝炕旌虾蠡厥罩脸}水站的回收模式，采用高、低溫冷凝液分離回收方式，低溫冷凝液直接通過除鹽水站回收，高溫冷凝液分2股回收：①冬季供暖期間，將一期氣化裝置60 t/h高溫冷凝液全部供至供暖站，作為市政供暖熱源；②非供暖期間，將所有高溫冷凝液分離，經(jīng)冷凝泵直接回收進(jìn)入除氧器，既可回收工質(zhì)，又可回收冷凝液中的熱量，同時(shí)還能減少產(chǎn)生大量循環(huán)水。

5 效益分析

高、低溫冷凝液分離回收中壓力為0.4 MPa、溫度為110 ℃的甲醇高溫冷凝液，其焓值為461 kJ/kg，而壓力為常壓、溫度為50 ℃的冷卻后冷凝液，其焓值為210 kJ/kg。按一期氣化裝置60 t/h高溫冷凝液、二期氣化裝置200 t/h高溫冷凝液、標(biāo)煤發(fā)熱量29 271 kJ/kg、年運(yùn)行時(shí)間300 d、煤價(jià)400元/t計(jì)，則一、二期氣化裝置可回收熱值分別為12.36 GJ/h和41.20 GJ/h，折合標(biāo)煤分別為0.422 t/h和1.400 t/h，一、二期裝置每年各節(jié)約標(biāo)煤(因一期裝置所產(chǎn)高溫冷凝液在冬季需供暖4個(gè)月，故此項(xiàng)單獨(dú)計(jì)算)1 823 t和10 080 t，則每年節(jié)約費(fèi)用共計(jì)666萬元左右。在供暖季節(jié)，60 t/h的高溫冷凝液以30元/t的價(jià)格賣給供熱公司使用，每年能額外增值518萬元左右。

每年因大量的熱源被直接利用，不需要再用循環(huán)冷卻水冷卻后回收，可節(jié)省大量的循環(huán)冷卻水。另外，因啟動(dòng)循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)、除鹽水泵的臺(tái)數(shù)減少，每年可節(jié)省大量的電能。自該改造實(shí)施以來，消除了高、低溫冷凝液交匯而造成的水錘現(xiàn)象。

6 結(jié)語

河南龍宇煤化工有限公司通過開展低品質(zhì)熱源回收利用研究，最終形成了在供暖季節(jié)將蒸汽和冷凝液全部用于供暖以及在其他時(shí)間高溫冷凝液回收至鍋爐直接利用的良性循環(huán)模式，所有低品位熱源全部得到利用，高、低溫冷凝液分離回收項(xiàng)目可利用于有多種不同溫度冷凝液需要回收的化工企業(yè)，采用分離回收梯級(jí)利用的措施，不僅可有效回收工質(zhì)和熱能，同時(shí)還能減少循環(huán)水的消耗，一舉多得，節(jié)能降耗。該項(xiàng)研究探索了大型化工裝置低品位熱源梯級(jí)開發(fā)利用的新模式，可向全國(guó)大型化工裝置推廣。

2016- 02- 01)