煉廠凝結(jié)水余熱回收利用案例

馬社忠,史乃博

(1.濮陽石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濮陽 457000；2.河南豐利石化有限公司，河南 濮陽 457000)

0 引言

在石化行業(yè)中，蒸汽作為一種常用的熱能載體，應(yīng)用十分廣泛。蒸汽在傳熱過程中釋放顯熱和汽化潛熱，產(chǎn)生大量的飽和凝結(jié)水。該凝結(jié)水所具有的熱量可占到蒸汽全熱量的20%～30%，且壓力、溫度越高，凝結(jié)水所含有的熱量就越多[1-2]，因此凝結(jié)水余熱回收利用具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和節(jié)能潛力。目前煉廠內(nèi)比較常用的回收方案有：凝結(jié)水密閉回收梯級(jí)閃蒸汽再利用、凝結(jié)水伴熱采暖等[3]。河南豐利石化有限公司(以下簡(jiǎn)稱“豐利石化”)是一家典型的煉油企業(yè)，其凝結(jié)水量較大，約65 t/h左右，凝結(jié)水溫度165 ℃，壓力0.65 MPa左右，具有較高的熱能有待回收。本文重點(diǎn)介紹豐利石化在凝結(jié)水余熱回收再利用方面的典型案例，分析投用后的節(jié)能效果。

1 凝結(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化前狀況

河南豐利石化建有100 萬t/a丙烯原料生產(chǎn)裝置(以下簡(jiǎn)稱“202單元”)、40 t/a輕芳烴選擇性加氫裝置 (以下簡(jiǎn)稱“210單元”)、10 萬 t/a丙烯提純裝置(以下簡(jiǎn)稱“219 單元”)、4 萬 t/a MTBE 裝置 (以下簡(jiǎn)稱“222單元”)等。全廠凝結(jié)水量65 t/h左右，且溫度、壓力較高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

1.1 202單元凝結(jié)水存在的問題

202單元凝結(jié)水主要來源于蒸汽加熱設(shè)備，其蒸汽換熱設(shè)備主要有穩(wěn)定塔底重沸器202-E-320A、解析塔底重沸器202-E-306。兩臺(tái)重沸器均采用1.0 MPa蒸汽作為熱源，其中穩(wěn)定塔底重沸器所排凝結(jié)水8.6 t/h，溫度198 ℃，壓力0.75 MPa，解析塔底重沸器凝結(jié)水3 t/h，溫度 115 ℃，壓力 0.52 MPa。

由此可見，202單元穩(wěn)定塔底凝結(jié)水溫度較高，壓力較大，狀態(tài)基本為飽和蒸汽，可利用價(jià)值較高。實(shí)際運(yùn)行中該凝結(jié)水直接并入廠區(qū)凝結(jié)水管網(wǎng)，導(dǎo)致凝結(jié)水管網(wǎng)帶汽，水擊嚴(yán)重。進(jìn)入凝結(jié)水站后，壓力降低，導(dǎo)致凝結(jié)水罐閃蒸出大量蒸汽，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

1.2 210單元凝結(jié)水存在的問題

210單元換熱設(shè)備使用蒸汽由3.5 MPa中壓蒸汽經(jīng)減溫減壓后變?yōu)?.25 MPa、210 ℃的蒸汽。該單元換熱設(shè)備用汽優(yōu)化前數(shù)據(jù)，如表1所示。

由表1可知，210單元凝結(jié)水量大，且溫度、壓力較高，基本上為飽和蒸汽，同樣具有很高的回收利用價(jià)值。在實(shí)際運(yùn)行中，該單元凝結(jié)水直接送至全廠凝結(jié)水管網(wǎng)，是導(dǎo)致全廠凝結(jié)水溫度較高的主要原因，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

表1 210單元蒸汽換熱設(shè)備數(shù)據(jù)一覽表

1.3 219、222單元用汽情況

219單元與222單元使用低壓蒸汽作為熱源，供裝置內(nèi)重沸器使用。其重沸器運(yùn)行溫度較低，設(shè)計(jì)負(fù)荷較小，使用蒸汽量相對(duì)較少，具有很大的優(yōu)化潛力。該單元換熱設(shè)備用汽優(yōu)化前數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 219、222單元換熱設(shè)備數(shù)據(jù)一覽表

2 凝結(jié)水余熱回收利用方案

為了盡可能回收凝結(jié)水余熱，減少水擊現(xiàn)象，提高能源利用效率，制定方案時(shí)遵循“溫位遞減，分級(jí)利用”的原則，制定并實(shí)施了以下方案。

2.1 202單元蒸汽分級(jí)利用

根據(jù)202單元解析塔底重沸器、穩(wěn)定塔底重沸器的運(yùn)行參數(shù)要求，結(jié)合蒸汽的實(shí)際使用情況，采用蒸汽分級(jí)利用的方案，將穩(wěn)定塔底重沸器的高溫凝結(jié)水作為熱源，送入解析塔底使用，減少解析塔底蒸汽的消耗，同時(shí)回收凝結(jié)水余熱。改造后流程如圖1所示。

圖1 202單元蒸汽分級(jí)利用流程圖

技改后穩(wěn)定塔底重沸器的凝結(jié)水通過新增DN100的管線，引至解析塔底重沸器，作為熱源并入低壓蒸汽管線。實(shí)際操作過程解析塔底重沸器優(yōu)先使用凝結(jié)水，熱量缺口可通過原蒸汽管線補(bǔ)入低壓蒸汽，補(bǔ)入量通過蒸汽調(diào)節(jié)閥控制。

實(shí)際運(yùn)行效果：穩(wěn)定塔底重沸器凝結(jié)水全部送入解析塔底重沸器后，解析塔底重沸器蒸汽幾乎停用，節(jié)約低壓蒸汽3 t/h。凝結(jié)水通過再次利用后，溫度由198 ℃降至140 ℃，壓力由0.75 MPa降至0.35 MPa。穩(wěn)定塔底重沸器凝結(jié)水余熱回收效果顯著。

2.2 210單元蒸汽分級(jí)利用

根據(jù)210單元凝結(jié)水排放指標(biāo)，其凝結(jié)水狀態(tài)基本為飽和蒸汽，富含大量余熱，進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)后，造成整個(gè)凝結(jié)水管網(wǎng)溫度、壓力均較高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。結(jié)合219、222單元蒸汽使用情況、操作溫度等指標(biāo)，可將210單元凝結(jié)水引入219、222單元，作為塔底重沸器熱源。經(jīng)測(cè)算，若改為210單元凝結(jié)水，三臺(tái)重沸器需約17.5 t/h。抽提系統(tǒng)停運(yùn)的情況下，缺口3.5～6.5 t/h，可從重沸器入口補(bǔ)充低壓蒸汽，滿足熱量需求。若抽提系統(tǒng)投用后(凝結(jié)水20 t/h)，足夠219、222單元重沸器使用。改造后流程如圖2所示。

圖2 210單元蒸汽分級(jí)利用流程圖

210單元凝結(jié)水進(jìn)入本裝置凝結(jié)水罐前，通過新增DN 100的管線，送入219、222單元，作為219-E-102、222-E-104、222-E-109的熱源。投用時(shí)，可先投用210-E-102，待其運(yùn)行平穩(wěn)后，投用222-E-109，最后投用222-E-104，抽提停用期間，盡可能讓222-E-104補(bǔ)充蒸汽(因其物料加入溫度加高，熱量需求較大)。

投用效果：該方案投用時(shí)，抽提系統(tǒng)處于停運(yùn)狀態(tài)，為保證該方案平穩(wěn)運(yùn)行，E-104未投用該凝結(jié)水。經(jīng)測(cè)算脫丙烷塔重沸器E-102節(jié)約蒸汽1.6 t/h左右，甲醇回收塔重沸器E-109節(jié)約蒸汽0.9 t/h左右。

2.3 凝結(jié)水站優(yōu)化改造

經(jīng)過上述方案實(shí)施后，凝結(jié)水站接收各裝置凝結(jié)水的溫度為145 ℃，總量約60 t/h，其低溫?zé)崃咳杂欣每臻g。結(jié)合除鹽水站流程，進(jìn)行了以下優(yōu)化改造，回收低溫?zé)崃俊?/p>

(1)優(yōu)化動(dòng)力除氧水流程，增加除鹽水/凝結(jié)水換熱器，使各裝置凝結(jié)水進(jìn)入凝結(jié)水罐之前，與除鹽水換熱，提高除氧器的上水溫度，進(jìn)而減少除氧器的蒸汽消耗。

(2)利用除鹽水站現(xiàn)有流程，增加原水/凝結(jié)水換熱器，利用凝結(jié)水余熱加熱原水，原水加熱至40 ℃左右后，進(jìn)入除鹽水系統(tǒng)，有利于除鹽水離子交換設(shè)施的運(yùn)行[4]。

3 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

按照1.0 MPa蒸汽150 元/t測(cè)算，上述方案投用后可節(jié)約蒸汽1.65萬噸/年，每年降低成本支出247.5萬元，經(jīng)濟(jì)效益良好。

4 結(jié)語

通過本方案的實(shí)施，不僅解決了凝結(jié)水管網(wǎng)溫度高、水擊的問題，同時(shí)對(duì)凝結(jié)水的余熱進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用，降低了生產(chǎn)成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為蒸汽的分級(jí)利用，熱力管網(wǎng)的優(yōu)化提供了新思路。