蒸汽冷凝液回收系統(tǒng)存在的問題及措施

劉茂德 吳亞奎 余光興 李德分

(貴州黔?；び邢挢?zé)任公司，貴州黔西，551500)

某公司以貴州煤為原料，經(jīng)過航天爐煤氣化制得水煤氣，再經(jīng)中溫部分變換將工藝氣中的CO控制在22%左右，變換出口變換氣經(jīng)過低溫甲醇洗進(jìn)行脫硫脫碳，將變換氣凈化后得到凈化氣中的CO2小于10 ppm、H2S小于0.1 ppm，凈化氣在經(jīng)過前端凈化單元，將其中微量的CO2、H2O和甲醇除掉得到合成氣，合成氣經(jīng)過冷箱進(jìn)行分離得到產(chǎn)品CO(純度≥98.5%)及富氫氣(氫氣含量≥87%)，產(chǎn)品CO經(jīng)過壓縮機(jī)加壓后送至后續(xù)工序生產(chǎn)乙二醇，富氫氣經(jīng)過PSA變壓吸附得到99.9%以上的氫氣，氫氣送至后續(xù)工序，PSA再生過程中的解吸氣經(jīng)過尾氣壓縮機(jī)加壓后返回冷箱回收利用，該項(xiàng)目配套蒸汽冷凝液回收裝置。

冷凝液回收系統(tǒng)是東華科技公司為充分回收余熱和水資源，將各個生產(chǎn)裝置所產(chǎn)生的蒸汽冷凝液統(tǒng)一收集回收，以減少分散收集，降低公司投資成本。利用不同等級的蒸汽冷凝液，進(jìn)入相應(yīng)閃蒸槽進(jìn)行閃蒸，得到該溫度下的飽和蒸汽。冷凝液管網(wǎng)及閃蒸槽出現(xiàn)水擊直接影響裝置的運(yùn)行以及縮短設(shè)備、管道的使用壽命。新增蒸汽管網(wǎng)疏水回收裝置，合理解決了冷凝液系統(tǒng)水擊，使其充分回收利用。

1 工藝流程簡介

工藝流程如圖1，來自管網(wǎng)的中壓蒸汽凝液進(jìn)入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅰ(V-1001)閃蒸，閃蒸蒸汽進(jìn)入1.7MPa飽和蒸氣管網(wǎng)，剩余凝液進(jìn)入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅱ(V-1002)進(jìn)一步閃蒸；來自1.7MPa蒸汽冷凝液管網(wǎng)進(jìn)入蒸汽閃蒸槽Ⅱ(V-1002)，閃蒸蒸汽進(jìn)入0.8MPa飽和蒸汽管網(wǎng)，剩余凝液進(jìn)入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅲ(V-1003)進(jìn)一步閃蒸；來自0.8MPa蒸汽冷凝液管網(wǎng)進(jìn)入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅲ(V-1003)。閃蒸蒸汽進(jìn)入0.4MPa飽和蒸氣管網(wǎng)，剩余凝液進(jìn)入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅳ(V-1004)進(jìn)一步閃蒸；來自全廠的0.4MPa蒸汽冷凝液和蒸汽冷凝液收集槽(V-1008)冷凝液進(jìn)入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅳ(V-1004)，閃蒸蒸汽送至26工藝除氧器，凝液經(jīng)低壓冷凝液提升泵(P-1001A/B)提壓后和蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅲ(V-1003)的凝液匯總后送入冷凝液換熱器Ⅰ(E-1001)、冷凝液換熱器Ⅱ(E-1002)和冷凝液換熱器Ⅲ(E-1003)，預(yù)熱脫鹽水回收熱量后凝液送至脫鹽水站。

圖1 工藝流程圖

冷凝液換熱器Ⅲ(E-1003)中，凝液與0.7MPa低壓脫鹽水換熱，將低壓脫鹽水預(yù)熱后送入26工藝除氧器；冷凝液換熱器Ⅱ(E-1002)中，凝液與1.3MPa高壓脫鹽水換熱，預(yù)熱后的脫鹽水與動力冷渣機(jī)低溫脫鹽水匯總后進(jìn)入變換系統(tǒng)換熱，然后返回冷凝液換熱器Ⅰ(E-1001)進(jìn)一步提溫后送入熱電站除氧器。

2 冷凝液管網(wǎng)及閃蒸槽產(chǎn)生水擊的原因

冷凝液系統(tǒng)接收各裝置送來的蒸汽冷凝液，冷凝液輸送管道水擊嚴(yán)重，進(jìn)各閃蒸罐的冷凝液會引起閃蒸罐震動，導(dǎo)致不同等級冷凝液管道焊口及導(dǎo)淋損壞，很多時間切除管線在線處理漏點(diǎn)及閥門，有時在線帶壓堵漏，導(dǎo)致系統(tǒng)減負(fù)荷生產(chǎn)，冷凝液現(xiàn)場排放。蒸汽冷凝液回收系統(tǒng)造成水擊的條件是管網(wǎng)冷凝液中有不凝氣或蒸汽，即系統(tǒng)以及冷凝液管網(wǎng)內(nèi)有熱蒸汽和冷水，或溫差較大的冷凝液混合進(jìn)入管道內(nèi)，兩種物料在系統(tǒng)或管線內(nèi)相碰撞產(chǎn)生水擊，其瞬間作用力很大，長期水擊往往造成管道爆裂和墊片破裂，具體產(chǎn)生水擊的原因有以下四種：

(1)冷凝液回收系統(tǒng)在初次開車時沒有對冷凝液管道充分排氣，導(dǎo)致管道內(nèi)的不凝氣在冷凝液管網(wǎng)U型、彎頭或高點(diǎn)處殘留，冷凝液與不凝氣在管道中不斷碰撞，產(chǎn)生水擊聲。同時在用蒸汽加熱低沸點(diǎn)高壓力介質(zhì)時如換熱列管出現(xiàn)泄漏，發(fā)生介質(zhì)竄入蒸汽冷凝液系統(tǒng)兩相發(fā)生碰撞，同樣會產(chǎn)生水擊。

(2)各裝置所使用的蒸汽疏水器出現(xiàn)損壞，蒸汽不斷通過疏水器竄入冷凝液管網(wǎng)。

(3)蒸汽冷凝液流量波動較大，部分冷凝液在管道內(nèi)閃蒸出蒸汽，汽/液兩相在管道中發(fā)生相互碰撞。同等級蒸汽冷凝液在溫差較大情況下混合在一起進(jìn)入系統(tǒng)。

(4)冷凝液進(jìn)入閃蒸槽(收集槽)時由于閃蒸槽內(nèi)壓力較低出現(xiàn)冷凝液在閥后的管道及降液管處閃蒸出蒸汽，導(dǎo)致閃蒸罐內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)水擊聲。

3 技術(shù)優(yōu)化及解決措施

冷凝液產(chǎn)生的裝置在引蒸汽時緩慢進(jìn)行(即控制冷凝液的量)，同時打開冷凝液管道管網(wǎng)各點(diǎn)的低點(diǎn)導(dǎo)淋和高點(diǎn)排氣閥，進(jìn)行充分暖管及排不凝氣，待管道無水擊聲和振動時關(guān)閉。冷凝液系統(tǒng)出現(xiàn)水擊時需逐個排查各裝置的蒸汽疏水器，及時更換或維修。確保疏水器能正常運(yùn)行。降低管道及設(shè)備受到水擊現(xiàn)象的磨損。

合理控制閃蒸槽的壓力及進(jìn)口冷凝液的閥門開度，避免閃蒸槽壓力過低時冷凝液管道存在閃蒸空間，導(dǎo)致冷凝液閃蒸成蒸汽；同時閃蒸槽的壓力過高，也會造成回收罐閃蒸出來的蒸汽竄入冷凝液管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生汽/液水擊。

如圖2所示，通過小改，將各閃蒸槽原設(shè)計(jì)的降液管由液面底下切割至液面上。減少冷凝液在降液管處閃蒸造成管內(nèi)水擊。同時將同一壓力等級溫差較大的冷凝液通過技改單獨(dú)從備用口處引進(jìn)閃蒸槽內(nèi)，冷凝水回收系統(tǒng)的冷水和熱水分開進(jìn)系統(tǒng)，以防低溫冷凝水與高溫冷凝液(過熱水閃蒸)接觸，有效避免因溫差較大而帶來的水擊；通過對閃蒸槽降液管進(jìn)行合理改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)水擊現(xiàn)象得以有效控制。

圖2 閃蒸槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

4 疏水回收方式

化工生產(chǎn)中蒸汽管道疏水裝置均為現(xiàn)場排放，造成水資源浪費(fèi)，而水資源是化工生產(chǎn)必不可少的一種原材料。同時蒸汽冷凝液的水質(zhì)較好，現(xiàn)通過集中有效回收各裝置區(qū)蒸汽冷凝液經(jīng)換熱降溫送至脫鹽水站制取脫鹽水，降低脫鹽水生產(chǎn)成本，同時達(dá)到降本增效的目的。

生產(chǎn)過程中常用9.8MPa、3.8MPa、1.7MPa、0.8MPa、0.5MPa等蒸汽，各等級蒸汽由管道輸送到各個生產(chǎn)單元使用，由于蒸汽管網(wǎng)覆蓋面積廣、管線布置長，存在熱量流損，在各等級的蒸汽處設(shè)置了蒸汽疏水器進(jìn)行疏水，疏水后冷凝液均就地排放，冷凝液及余熱未得到有效收集利用，同時亂排亂放造成了環(huán)境污染。

如圖3所示在原有的冷凝液回收裝置內(nèi)建立單獨(dú)冷凝液回收儲罐，將各等級蒸汽原有的疏水器或?qū)Я芡ㄟ^管道統(tǒng)一收集送至回收槽內(nèi)，經(jīng)過冷凝液泵送至原有的冷凝液罐內(nèi)，然后通過液位控制閥控制收集槽液位確保冷凝液泵能在安全情況下運(yùn)行，通過集中有效回收各裝置區(qū)蒸汽冷凝液，經(jīng)換熱降溫送至脫鹽水站制取脫鹽水。

圖3 新增冷凝液收集系統(tǒng)圖

本方式是一種冷凝液有效回收一體裝置，包括收集槽、冷凝液泵及液位調(diào)節(jié)閥，收集槽上安裝有液位變送器、溫度表，冷凝液泵出口安裝有壓力表，本裝置還包括自動控制液位系統(tǒng)。整個回收過程依靠自動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。每小時回收蒸汽冷凝液近50噸，既解決亂排亂放問題，又回收余熱，同時有效降低脫鹽水生產(chǎn)成本，達(dá)到降本增效的目的。

5 結(jié)論

蒸汽冷凝液回收系統(tǒng)在化工以及涉及到有蒸汽冷凝液產(chǎn)生的行業(yè)，是必不可少的系統(tǒng)，因冷凝水不但水質(zhì)好而且含有大量的熱量。怎么將不能直接利用的不同等級蒸汽冷凝液得以有效回收，以及如何徹底解決冷凝液回收系統(tǒng)的水擊問題，一直是各行業(yè)急需解決的難題。本文本著高效節(jié)能這一原則進(jìn)行討論研究，憑借裝置長期運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，挖掘系統(tǒng)廢熱綜合利用潛力，對冷凝液回收設(shè)備進(jìn)行不斷改進(jìn)升級，充分回收蒸汽冷凝水，使能源的回收利用率達(dá)到95%以上，有效減少了軟化水的流失和熱污染，提高了水資源利用率，充分節(jié)約了燃料和軟化水。技術(shù)改進(jìn)后系統(tǒng)水擊現(xiàn)象得以消除，提高了管道和設(shè)備使用壽命，降低了維修成本。同時通過新增管網(wǎng)冷凝液疏水回收裝置將蒸汽管網(wǎng)不同等級的疏水導(dǎo)淋匯總收集，充分回收利用，有效減少了運(yùn)行成本。