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 ℃(各凝汽式機組的冷凝液除外，機組冷凝液溫度一般均低于50 ℃)，其中含有的顯熱相當于蒸汽總熱量的10%～30%；同時，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的設備中，既可節約能耗，也可降低水處理和補水所需的費用，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的可靠性

高溫冷凝液系統中的冷凝水收集箱為封閉式，系統內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，冷凝水的熱能得到充分利用。封閉式冷凝水回收系統將冷凝水回收到一個相對封閉的集水罐內，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水。冷凝水回到集水罐中也會由于壓力變化產生一定壓力的閃蒸氣，可回用于用熱系統。在封閉式冷凝水回收系統中，集水罐內的冷凝水溫度可遠高于100 ℃；同時，封閉式系統的冷凝水保持蒸汽的原有品質，當其用于鍋爐給水時，不會增加溶解氧量，減少了鍋爐補水量和水處理費用。低溫冷凝液繼續采用原有的回收方式，通過除鹽水站精制后重復使用，但原用于冷卻冷凝液的循環水換熱器可停用，節約了循環水消耗。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中混合產生的水擊，延長了冷凝液回收管道的使用壽命。

2 高、低溫冷凝液回收項目的技術分析

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇公司)冷凝液回收管網原先采取的是所有冷凝液全部回收至系統母管，由母管輸送至除鹽水站，再經循環水降溫后送入混床精制；但是，空分壓縮機、熱電汽輪機、甲醇合成氣壓縮機和氨冰機的冷凝液溫度均≤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110 ℃，冷熱混合后溫度約為57 ℃，最終換熱后出水溫度會達到45 ℃，因此，低溫冷凝液根本不需要進行再次換熱。高、低溫冷凝液匯聚在同一母管中回收時，管道振動較大，水錘現象嚴重，管道的彎頭和焊縫接口經常發生滲漏，需要不定期補焊加固。

針對上述問題可采取高、低溫冷凝液分離回收方式，即高溫冷凝液單獨建立管網至冷凝液水站，經冷凝液水站擴容器處理，再由冷凝液泵直接送至熱力除氧器使用，既可回收工質，又可回收熱能；低溫冷凝液用原來的管道送入混床精制，而循環水降溫的換熱器不投用，可節約大量循環水。高溫冷凝液回收采取密閉式回收技術，冷凝水進入熱力除氧器，然后由原鍋爐上水系統完成輸入鍋爐的任務。從安全角度考慮，需設置1根當熱力除氧器滿水時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振動較大，嚴重威脅管網安全；同時，高溫冷凝液易形成汽阻，使管道流動不暢，造成冷凝液管網壓力上升，氨冰機、空氣壓縮機熱水井液位多次波動，險些造成系統停車，威脅安全生產。

(2)高、低溫冷凝液全部進入除鹽水站換熱器冷卻，增加了系統阻力，同時需要大量的循環水對冷凝液進行降溫，使循環水耗量增加。

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

4 改造措施

為了節約成本，將低品質熱源回收利用，對冷凝液管網進行梳理，改變原有冷凝液全部混合后回收至除鹽水站的回收模式，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，經冷凝泵直接回收進入除氧器，既可回收工質，又可回收冷凝液中的熱量，同時還能減少產生大量循環水。

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、標煤發熱量29 271 kJ/kg、年運行時間300 d、煤價400元/t計，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，折合標煤分別為0.422 t/h和1.400 t/h，一、二期裝置每年各節約標煤(因一期裝置所產高溫冷凝液在冬季需供暖4個月，故此項單獨計算)1 823 t和10 080 t，則每年節約費用共計666萬元左右。在供暖季節，60 t/h的高溫冷凝液以30元/t的價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，不需要再用循環冷卻水冷卻后回收，可節省大量的循環冷卻水。另外，因啟動循環冷卻風機、除鹽水泵的臺數減少，每年可節省大量的電能。自該改造實施以來，消除了高、低溫冷凝液交匯而造成的水錘現象。

6 結語

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

2016- 02- 01)