石化裝置蒸汽凝結水回用技術探討

呼曉昌

（中國海洋石油總公司節能減排監測中心 天津 300452）

1 前言

在石油、化工等工業生產過程中，蒸汽作為一種優秀的熱能載體被廣泛使用。但是各用汽設備幾乎只能利用蒸汽的汽化潛熱，高溫凝結水所攜帶的物理顯熱可達蒸汽總體熱量的20%~30%，如此相當可觀的余熱資源未能充分利用。因此，合理回收并有效利用蒸汽凝結水，對于節約資源、降低消耗具有重要的意義。

2 蒸汽凝結水回收技術

蒸汽凝結水回收就是將各個設備產生的凝結水，例如凝汽式透平凝結水、蒸汽加熱器及蒸汽伴熱凝結水統一收集起來以待利用。根據收集方式的不同，主要分為自流凝結水回收、背壓凝結水回收、閉式滿管凝結水回收和加壓凝結水回收。

2.1 自流凝結水回收

自流凝結水回收又叫重力凝結水回收，其特點是用汽設備相對于凝結水管網處于高位，蒸汽放出氣化潛熱變為液體后，依靠自身重力來克服凝結水在管道中的流動阻力和背壓。在自流凝結水回收系統中，凝結水在管道內可以是滿管流動（即管道內全是凝結水，不存在氣相），也可以是非滿管流動（即管道內存在汽、液兩相）。由于該狀態下凝結水溫度通常低于100℃，并且不含二次蒸汽，因此不會發生水擊現象。自流凝結水回收系統工藝成熟，運行簡單可靠。根據蒸汽凝結水流動狀態不同，自流凝結水回收分為低壓自流凝結水回收和閃蒸二次蒸汽自流凝結水回收。

2.1.1 低壓自流凝結水回收

低壓自流凝結水回收是低壓蒸汽(＜0.1MPa)用汽設備產生的凝結水沿著管線的坡度，依靠自身重力自流到凝結水管網。該方法一般用于蒸汽使用量較小、且有充足的空間布置一定坡度管線的裝置。

2.1.2 閃蒸二次蒸汽自流凝結水回收

閃蒸二次蒸汽自流凝結水回收是中、高壓蒸汽（＞1MPa)）用汽設備產生凝結水后，大量凝結水匯集到蒸汽閃蒸罐，罐頂背壓保持低于凝結水壓力，部分高壓凝結水閃蒸汽化成低壓蒸汽從罐頂進入低壓蒸汽管網，低壓凝結水從罐底送至凝結水管網。該方法一般用于蒸汽凝結水壓力高、溫度高、流量大的用汽裝置。

2.2 背壓凝結水回收

背壓凝結水回收分為兩種，一種是蒸汽經用汽設備變為液態凝結水后依靠自身背壓直接進入凝結水管網至凝結水罐，叫做無閃蒸背壓凝結水回收；另外一種是凝結水首先匯集到蒸汽閃蒸罐閃蒸出部分二次低壓蒸汽后，凝結水再進入管網至凝結水罐，叫做有閃蒸背壓凝結水回收。

無閃蒸背壓凝結水回收適用于二次蒸發量較少或無法利用二次蒸汽的場合，通常是10kPa～30kPa 的用汽設備。若用汽壓力過低，則蒸汽凝結水背壓太低，不能克服凝結水回收系統的阻力;若蒸汽壓力過高而無二次蒸汽閃蒸，凝結水管道很容易產生水擊。

有閃蒸背壓凝結水回收多用于蒸汽壓力為0.3MPa 以上的用汽設備，凝結水所產生的二次蒸汽較多(大于5%)。由于二次蒸汽量較多，把二次蒸汽加以分離利用，節省了熱能，并且減小了輸送凝結水管道的管徑，節約了管材；由于輸送中沒有二次蒸汽，基本上不產生水擊，運行安全可靠。

2.3 閉式滿管凝結水回收

閉式滿管凝結水回收可看做是自流和背壓的混合系統。該系統首先把各種壓力的蒸汽用汽設備產生的凝結水依靠背壓送至二次蒸汽閃蒸罐，在蒸汽閃蒸罐內部分凝結水閃蒸成低壓蒸汽從罐頂進入低壓蒸汽管網，剩余的凝結水變成低溫、低壓的凝結水從閃蒸罐底排入低壓凝結水管網。

閉式滿管凝結水回收可以有效利用高溫蒸汽凝結水的熱量產生二次低壓蒸汽，且經閃蒸后的凝結水溫度低、壓力小，不會存在水擊現象。但是由于閉式滿管凝結水回收系統的凝結水來源復雜，壓力、溫度相差較大，流量波動也較大，故此操作起來難度較大。

2.4 加壓凝結水回收

凝結水加壓回收就是當凝結水自身重力或背壓太小，凝結水不足以克服管網阻力至凝結水收集罐時，可將此類用汽設備產生的凝結水首先收集至區域凝結水罐，直接或閃蒸出部分二次低壓蒸汽后凝結水泵加壓輸送至凝結水總罐。

3 蒸汽凝結水利用技術

蒸汽凝結水存在溫度高、雜質少、流量大等特點，目前常用于蒸汽鍋爐補水、用作低溫熱源、工藝管線伴熱和生產用水補水等。

3.1 蒸汽鍋爐補水

當蒸汽鍋爐沒有除氧器、給水水質要求較低時，冷凝水可直接與蒸汽鍋爐給水混合后使用。目前絕大部分蒸汽鍋爐對給水的水質、水中氧含量要求較高，這時凝結水不再直接進入鍋爐而是首先進入熱力除氧器，除氧后隨鍋爐上水系統輸入鍋爐產生高品質蒸汽。

在蒸汽凝結水用作蒸汽鍋爐補水時，通常需要在凝結水管線增設水質在線監測設備，時刻密切關注凝結水水質情況，以防蒸汽管線泄漏導致凝結水中油、鐵離子等雜志超標影響蒸汽質量。

3.2 用作低溫熱源

由于蒸汽凝結水溫度較高，可用作低溫熱源使用來充分利用其熱量，例如企業用于冬季建筑取暖熱源、加熱低溫物料以及作為溴化鋰空調熱源等。

3.3 工藝管線伴熱

在石化生產中，許多管線需要低壓蒸汽伴熱，而蒸汽凝結水的溫度在110℃～180℃之間，可用高溫凝結水代替蒸汽作為伴熱介質，減少蒸汽消耗。

3.4 生產用水補水

在石化生產裝置生產過程中許多裝置都需要進行注水或補水，例如為防止銨鹽結晶，加氫裝置需要塔頂注水、延遲焦化裝置在除焦過程中需消耗大量中水、常減壓裝置原油進加熱爐前需要進行電脫鹽注水、循環水廠每天需要大量補水等，可用凝結水代替新鮮水作為注水或補水，減少新鮮水消耗。

4 結語

隨著世界能源日益緊張以及我國經濟增長方式的轉變，節能工作日益重要，蒸汽凝結水回收利用作為一種重要的節能措施日益受到重視。蒸汽凝結水回用可大大提高能源利用率，有效節約水資源，具有巨大的節能潛力和經濟價值。參考文獻

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