工藝冷凝液余熱回收利用

陳立國，李洪

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

1 工藝流程描述

中海石油華鶴煤化有限公司年產30萬噸合成氨，52萬噸大顆粒尿素項目是中國海油第一套煤化工示范項目。如圖1工藝冷凝液由尿素蒸汽冷凝液、氨加熱器蒸汽冷凝液、全廠凝結水回收器及擴容器冷凝液組成，最終匯集回收至脫鹽水裝置，用于生產脫鹽水。工藝冷凝液（進界區壓力≥0.27MPa，平均溫度約93℃，流量115m3/h）經過工藝冷凝液換熱器（E24001）與脫鹽水進行換熱后，溫度降為65℃左右，然后，再進入工藝冷凝液換熱器（E24002）與循環水進行換熱，換熱后溫度降為36℃左右，最后，進入冷凝液水箱（常壓）。采暖水經采暖循環泵加壓，送至采暖水換熱器，經采暖水管網送至公司各用戶，3臺換熱器熱源為低壓蒸汽管網提供的0.6MPa低壓蒸汽，經2015～2018年運行，實際消耗在6t/h。公司地處黑龍江省東北部，全年氣溫較低，采暖季候一般在10月15日至次年4月15日，近6個月采暖季候，因此，實施此項目改造，對節省蒸汽，降低消耗，意義重大。

圖1 改造前工藝冷凝液流程示意圖

2 項目改造簡述

2.1 改造思路

在換熱站內部增設一板式換熱器，工藝冷凝液通過板式換熱器對采暖循環水（500t/h）進行加熱，被冷卻的工藝冷凝液回到脫鹽水站繼續與E24001脫鹽水換熱器換熱，換熱后的工藝冷凝液經E24002旁路回至冷凝液水箱用于脫鹽水制水，而被加熱的采暖循環水繼續進入蒸汽加熱器，根據采暖水溫度調節低壓蒸汽加入量，以達到回收工藝冷凝液熱量、節約低壓蒸汽的目的。

2.2 改造具體實施

如圖2所示，在2#蒸汽減壓站位置工藝冷凝液總管線上增設一閥門及一條長約150米管線，此管線起點設在2#減壓站工藝冷凝液總管，終點設在中水至工藝冷凝液總管段。同時，在廠區換熱站增加板式換熱器。全廠工藝冷凝液在2#減壓站匯集后，關閉增設的閥門，工藝凝液通過中水至冷凝液總管管段進入廠區換熱站板式換熱器內，與采暖水換熱后回至新增管線內，換熱后冷凝液經新增管段進入閥（新增設）后管段回至脫鹽水系統。

圖2 改造后流程圖

3 工藝計算及設備選型

在正常情況下，中海石油華鶴煤化有限公司采暖水循環量為500m3/h，根據《采暖通風與空氣調節設計規范》中空調熱負荷標準計算，同時，根據公司往年采暖循環水溫度控制經驗，保持公司各廠房溫度在18℃以上需采暖水供水溫度51℃，回水在40℃左右，所需熱量計算：

式中，C為水的比熱系數，4.18×103J/℃ kg；m為采暖循環水流量，t/h；T1、T2為采暖水進回水溫度，℃。

通過計算，對換熱器進行選型制造。

4 運行情況

2019年8 月完成項目的設計、施工，9月竣工驗收，10月投入運行，通過2019年冬季運行并對其運行效果進行考核標定，采暖水供水溫度基本穩定在55℃左右，回收溫度在45℃左右，各采暖單元的室內溫度均保持在22℃以上，達到國家規定室內溫度18℃以上，滿足采暖要求，工藝冷凝液進冷凝液水箱溫度在35℃左右，設備運行穩定正常，達到了設計目的。

對系統影響：

（1）對于采暖水循環，因采用新增板式換熱器與原蒸汽換熱器串聯方式，進入原蒸汽換熱器采暖水溫度升高，采暖蒸汽可根據供水溫度維持在55℃左右調整，減少了蒸汽用量，對采暖供水基本無影響。

（2）工藝冷凝液返回循環水冷卻器的溫度降至40℃以下，無須再使用循環水降溫，可以將換熱器旁路，節省循環水量，同時，降低冷凝液阻力，對脫鹽水制水無影響。

（3）進入脫鹽水換熱器（E24001）的工藝冷凝液溫度下降，變換脫鹽水預熱器（E04106）進口的脫鹽水可降低5～7℃，預熱后脫鹽水溫度下降，有利于除氧器進口熱脫鹽水溫度、合成塔熱點溫度的控制，降低了汽輪發電機停車期間脫鹽水管線氣阻、合成塔熱點溫度超溫的風險，并且脫鹽水預熱器后工藝氣溫度降低，有利于降低變換氣水冷器（E04107）換熱負荷，從而實現變換氣溫度降低、機組入口溫度降低。

（4）因工藝冷凝液管線長度及管件增加，工藝冷凝液冷卻器（E24002）旁路，返回冷凝液水箱的壓力降增加40Kpa，從目前工藝冷凝液壓力分析，可以順利送入冷凝液水箱。

5 經濟效益

本次改造主要針對經過E24001換熱器后工藝冷凝液余熱進行回收，考慮工藝冷凝液經過E24001已回收熱量，因此，此部分熱量未計算在熱量回收內。實際回收熱量為工藝冷凝液與循環水冷卻熱量，具體焓值見表1。

表1 回收工藝凝液焓值表

按照年運行4368h，年回收低壓蒸汽25143噸，節約費用151萬元；節約蒸汽可以用于低壓汽輪機驅動循環水泵運行。

節約循環水量效益：

循環水節約功耗：

9.81×42 ×384/3600/0.95/0.86=53kW

累計節點收益：53×4368×0.515/1.13=10.7萬元。

綜上所述，每年采暖期間可累計創造收益161.7萬元，對于熱脫鹽水溫度降低對合成產生積極影響帶來收益本文不做闡述。

6 結語

通過工藝冷凝液管線改造，采暖季利用蒸汽冷凝液替代低壓蒸汽作為廠區換熱站供熱源，可以實現工藝冷凝液余熱利用，技術可行，無運行風險，取得了明顯的經濟效益。