蒸汽冷凝液回收的優(yōu)化改造方案

常 亮，王 偉

(兗礦國宏化工有限責(zé)任公司 山東鄒城 273500)

兗礦國宏化工有限責(zé)任公司(以下簡稱國宏公司)500 kt/a甲醇生產(chǎn)裝置配置3臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)分別為2臺(tái)UG- 160/9.8- MPa(小爐)和1臺(tái)YG- 260/9.8- MPa(大爐)，并配套1臺(tái)熱力發(fā)電機(jī)；鍋爐運(yùn)行方式為2臺(tái)小爐或1臺(tái)大爐+1臺(tái)小爐，運(yùn)行2臺(tái)小爐的蒸汽產(chǎn)量為250 t/h，運(yùn)行1臺(tái)大爐+1臺(tái)小爐的蒸汽產(chǎn)量為340 t/h。隨著生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能的增大及蒸汽平衡的改變，出現(xiàn)蒸汽冷凝液不平衡和脫鹽水制水量緊張的問題。

1 系統(tǒng)蒸汽冷凝液的平衡

1.1 蒸汽冷凝液的平衡

在甲醇裝置原始開車時(shí)，各壓力等級(jí)下的蒸汽均由鍋爐產(chǎn)生的9.8 MPa蒸汽經(jīng)不同壓力等級(jí)下的減溫減壓站得到；甲醇生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)后，廢熱鍋爐會(huì)產(chǎn)生不同壓力等級(jí)的蒸汽供不同用戶使用，此時(shí)鍋爐負(fù)荷逐漸降低并達(dá)到新的蒸汽平衡，鍋爐產(chǎn)生的富余蒸汽供熱力發(fā)電裝置使用。

由圖1可知：9.8 MPa的蒸汽冷凝液回收至除氧器V1601，不足部分由脫鹽水站提供的脫鹽水進(jìn)行補(bǔ)給；2.5 MPa，1.0 MPa和0.35 MPa的蒸汽冷凝液回收至除氧器V1602，不足部分由脫鹽水站提供的脫鹽水進(jìn)行補(bǔ)給，V1602內(nèi)的水主要供應(yīng)裝置中各廢熱鍋爐使用。

1.2 蒸汽冷凝液及脫鹽水平衡簡析

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，系統(tǒng)蒸汽冷凝液的回收平衡見表1，其中損失部分主要包括：①為保證蒸汽品質(zhì)及鍋爐水水質(zhì)，鍋爐水、除氧器內(nèi)的水及生產(chǎn)系統(tǒng)廢熱鍋爐內(nèi)的水需連續(xù)排放；②氣化爐開工抽引器的動(dòng)力源由1.0 MPa飽和蒸汽提供，該蒸汽直接放空；③V1601和V1602采用蒸汽熱力除氧，蒸汽就地放空；④部分管道及儀表的蒸汽伴熱增設(shè)疏水器，冷凝液就地排放。

圖1 系統(tǒng)蒸汽冷凝液平衡示意

表1 系統(tǒng)蒸汽及冷凝液平衡表

蒸汽壓力等級(jí)/MPa蒸汽用量/(t·h-1)用戶損失量/(t·h-1)冷凝液回收量/(t·h-1)備注9．8240空分汽輪機(jī)、蒸汽發(fā)電機(jī)30210回收至V16012．5130 丙烯壓縮機(jī)、硫回收尾氣伴熱、空分壓縮機(jī)軸封、聯(lián)合壓縮機(jī)、循環(huán)水泵、高壓鍋爐給水泵20110回收至V16021．0120 硫回收系統(tǒng)伴熱、硫回收尾氣伴熱、分子篩加熱、低溫甲醇洗、氣化爐開工抽引器、甲醇精餾201000．530 氫回收、硫回收、低溫甲醇洗、蒸汽噴射器、脫氧水槽、管道蒸汽伴熱、V1601和V1602、其他1515

由表1可知，要使V1601和V1602的進(jìn)出水達(dá)到平衡，V1601和V1602分別需要補(bǔ)充脫鹽水30 t/h和55 t/h，脫鹽水至除氧器V1601和V1602總補(bǔ)水量為85 t/h。

國宏公司有3套脫鹽水制水裝置，單套設(shè)計(jì)最大制水能力為125 t/h。脫鹽水主要用戶用量為機(jī)泵密封水45 t/h、系統(tǒng)噴淋水20 t/h、冷密封水30 t/h、除氧器(V1601和V1602)85 t/h。

根據(jù)上述分析可知，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，脫鹽水的制水量只需達(dá)到180 t/h即可滿足運(yùn)行需求，此時(shí)脫鹽水站制水裝置的運(yùn)行方式為2開1備，有70 t/h的富余量。

2 系統(tǒng)存在的問題分析

根據(jù)國宏公司的整體規(guī)劃，新增50 kt/a碳酸二甲酯(DMC)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的實(shí)施將打破現(xiàn)有的蒸汽平衡和脫鹽水平衡，其蒸汽和脫鹽水用量如表2所示。

表2 DMC項(xiàng)目蒸汽和脫鹽水用量

項(xiàng)目 用量/(t·h-1)備注2．5MPa中壓蒸汽351．0MPa中壓蒸汽25機(jī)泵密封水3脫鹽水

由表2可知，DMC項(xiàng)目增加的2.5 MPa中壓蒸汽及1.0 MPa低壓蒸汽需要由鍋爐所產(chǎn)蒸汽經(jīng)減溫減壓而得到，所產(chǎn)生的蒸汽冷凝液均能完全回收。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的蒸汽平衡可通過降低熱力發(fā)電機(jī)負(fù)荷或停運(yùn)熱力發(fā)電機(jī)來進(jìn)行調(diào)整，以滿足DMC項(xiàng)目的需要。由于DMC項(xiàng)目的蒸汽冷凝液只能回收至V1602，在DMC項(xiàng)目建成投入運(yùn)行后，將存在以下問題。

(1) V1602回收的蒸汽冷凝液量為75 t/h，在未考慮DMC項(xiàng)目的蒸汽冷凝液時(shí)，需向V1602補(bǔ)加脫鹽水55 t/h。若回收DMC項(xiàng)目的75 t/h蒸汽冷凝液，即使V1602不補(bǔ)加脫鹽水，仍然有20 t/h的富余，此時(shí)只能就地排放。

(2) 在不投運(yùn)熱力發(fā)電機(jī)的情況下，2套脫鹽水制水裝置須滿負(fù)荷運(yùn)行，存在一定的運(yùn)行壓力，稍有波動(dòng)，就會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來影響。若3套脫鹽水制水裝置同時(shí)運(yùn)行，裝置的運(yùn)行處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況。

3 優(yōu)化改造方案

目前國宏公司的冷密封水泵由多級(jí)離心泵加壓脫鹽水進(jìn)行供給，冷密封水泵的入口管線從脫鹽水水箱引出。通過對(duì)工藝?yán)淠号c脫鹽水水質(zhì)的分析對(duì)比(表3)，結(jié)果表明冷凝液的懸浮物、pH、硬度等重要指標(biāo)完全滿足冷密封水用戶的使用要求。

根據(jù)工藝?yán)淠号c脫鹽水水質(zhì)的分析對(duì)比數(shù)據(jù)，采取的優(yōu)化改造措施如下：將生產(chǎn)系統(tǒng)的部分蒸汽冷凝液(30 t/h)引入新增冷凝液水箱，將冷密封水泵入口管線改至從該新增水箱引出，并在冷密封水泵出口增設(shè)循環(huán)水換熱器，循環(huán)水降溫后送至各冷密封水用戶，避免V1602出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。

表3 冷凝液與脫鹽水水質(zhì)對(duì)比

項(xiàng)目 脫鹽水蒸汽冷凝液pH6．5～8．07．5～8．0COD/(mg·L-1)00硬度/(mg·L-1)00懸浮物/(mg·L-1)01

4 結(jié)語

(1) DMC項(xiàng)目投入運(yùn)行后，回收的30 t/h蒸汽冷凝液送至新增的冷凝液水箱，可降低脫鹽水制水量10 t/h。由于進(jìn)入V1602的冷凝液量減少30 t/h,可避免V1602出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。

(2) DMC項(xiàng)目未投運(yùn)時(shí)，V1602需要增加30 t/h的脫鹽水補(bǔ)水量，以確保V1602進(jìn)出水量的平衡。由于脫鹽水水質(zhì)優(yōu)于蒸汽冷凝液，此工況下可大大改善V1602內(nèi)的水質(zhì)。