蒸汽冷凝液回收的優化改造方案

常 亮，王 偉

(兗礦國宏化工有限責任公司 山東鄒城 273500)

兗礦國宏化工有限責任公司(以下簡稱國宏公司)500 kt/a甲醇生產裝置配置3臺循環流化床鍋爐，型號分別為2臺UG- 160/9.8- MPa(小爐)和1臺YG- 260/9.8- MPa(大爐)，并配套1臺熱力發電機；鍋爐運行方式為2臺小爐或1臺大爐+1臺小爐，運行2臺小爐的蒸汽產量為250 t/h，運行1臺大爐+1臺小爐的蒸汽產量為340 t/h。隨著生產系統產能的增大及蒸汽平衡的改變，出現蒸汽冷凝液不平衡和脫鹽水制水量緊張的問題。

1 系統蒸汽冷凝液的平衡

1.1 蒸汽冷凝液的平衡

在甲醇裝置原始開車時，各壓力等級下的蒸汽均由鍋爐產生的9.8 MPa蒸汽經不同壓力等級下的減溫減壓站得到；甲醇生產裝置轉入正常生產后，廢熱鍋爐會產生不同壓力等級的蒸汽供不同用戶使用，此時鍋爐負荷逐漸降低并達到新的蒸汽平衡，鍋爐產生的富余蒸汽供熱力發電裝置使用。

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行補給；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行補給，V1602內的水主要供應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

根據實際運行情況，系統蒸汽冷凝液的回收平衡見表1，其中損失部分主要包括：①為保證蒸汽品質及鍋爐水水質，鍋爐水、除氧器內的水及生產系統廢熱鍋爐內的水需連續排放；②氣化爐開工抽引器的動力源由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疏水器，冷凝液就地排放。

圖1 系統蒸汽冷凝液平衡示意

表1 系統蒸汽及冷凝液平衡表

蒸汽壓力等級/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、蒸汽發電機30210回收至V16012．5130 丙烯壓縮機、硫回收尾氣伴熱、空分壓縮機軸封、聯合壓縮機、循環水泵、高壓鍋爐給水泵20110回收至V16021．0120 硫回收系統伴熱、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的進出水達到平衡，V1601和V1602分別需要補充脫鹽水30 t/h和55 t/h，脫鹽水至除氧器V1601和V1602總補水量為85 t/h。

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

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

2 系統存在的問題分析

根據國宏公司的整體規劃，新增50 kt/a碳酸二甲酯(DMC)項目，該項目的實施將打破現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項目蒸汽和脫鹽水用量

項目 用量/(t·h-1)備注2．5MPa中壓蒸汽351．0MPa中壓蒸汽25機泵密封水3脫鹽水

由表2可知，DMC項目增加的2.5 MPa中壓蒸汽及1.0 MPa低壓蒸汽需要由鍋爐所產蒸汽經減溫減壓而得到，所產生的蒸汽冷凝液均能完全回收。整個生產系統的蒸汽平衡可通過降低熱力發電機負荷或停運熱力發電機來進行調整，以滿足DMC項目的需要。由于DMC項目的蒸汽冷凝液只能回收至V1602，在DMC項目建成投入運行后，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項目的蒸汽冷凝液時，需向V1602補加脫鹽水55 t/h。若回收DMC項目的75 t/h蒸汽冷凝液，即使V1602不補加脫鹽水，仍然有20 t/h的富余，此時只能就地排放。

(2) 在不投運熱力發電機的情況下，2套脫鹽水制水裝置須滿負荷運行，存在一定的運行壓力，稍有波動，就會對整個系統的運行帶來影響。若3套脫鹽水制水裝置同時運行，裝置的運行處于非經濟運行工況。

3 優化改造方案

目前國宏公司的冷密封水泵由多級離心泵加壓脫鹽水進行供給，冷密封水泵的入口管線從脫鹽水水箱引出。通過對工藝冷凝液與脫鹽水水質的分析對比(表3)，結果表明冷凝液的懸浮物、pH、硬度等重要指標完全滿足冷密封水用戶的使用要求。

根據工藝冷凝液與脫鹽水水質的分析對比數據，采取的優化改造措施如下：將生產系統的部分蒸汽冷凝液(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循環水換熱器，循環水降溫后送至各冷密封水用戶，避免V1602出現溢流現象。

表3 冷凝液與脫鹽水水質對比

項目 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 結語

(1) DMC項目投入運行后，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。由于進入V1602的冷凝液量減少30 t/h,可避免V1602出現溢流現象。

(2) DMC項目未投運時，V1602需要增加30 t/h的脫鹽水補水量，以確保V1602進出水量的平衡。由于脫鹽水水質優于蒸汽冷凝液，此工況下可大大改善V1602內的水質。