煉廠凝結水余熱回收利用案例

馬社忠,史乃博

(1.濮陽石油化工職業技術學院，河南 濮陽 457000；2.河南豐利石化有限公司，河南 濮陽 457000)

0 引言

在石化行業中，蒸汽作為一種常用的熱能載體，應用十分廣泛。蒸汽在傳熱過程中釋放顯熱和汽化潛熱，產生大量的飽和凝結水。該凝結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，凝結水所含有的熱量就越多[1-2]，因此凝結水余熱回收利用具有很高的經濟價值和節能潛力。目前煉廠內比較常用的回收方案有：凝結水密閉回收梯級閃蒸汽再利用、凝結水伴熱采暖等[3]。河南豐利石化有限公司(以下簡稱“豐利石化”)是一家典型的煉油企業，其凝結水量較大，約65 t/h左右，凝結水溫度165 ℃，壓力0.65 MPa左右，具有較高的熱能有待回收。本文重點介紹豐利石化在凝結水余熱回收再利用方面的典型案例，分析投用后的節能效果。

1 凝結水系統優化前狀況

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

1.1 202單元凝結水存在的問題

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

由此可見，202單元穩定塔底凝結水溫度較高，壓力較大，狀態基本為飽和蒸汽，可利用價值較高。實際運行中該凝結水直接并入廠區凝結水管網，導致凝結水管網帶汽，水擊嚴重。進入凝結水站后，壓力降低，導致凝結水罐閃蒸出大量蒸汽，能源浪費嚴重。

1.2 210單元凝結水存在的問題

210單元換熱設備使用蒸汽由3.5 MPa中壓蒸汽經減溫減壓后變為1.25 MPa、210 ℃的蒸汽。該單元換熱設備用汽優化前數據，如表1所示。

由表1可知，210單元凝結水量大，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值。在實際運行中，該單元凝結水直接送至全廠凝結水管網，是導致全廠凝結水溫度較高的主要原因，能源浪費嚴重。

表1 210單元蒸汽換熱設備數據一覽表

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，供裝置內重沸器使用。其重沸器運行溫度較低，設計負荷較小，使用蒸汽量相對較少，具有很大的優化潛力。該單元換熱設備用汽優化前數據，如表2所示。

表2 219、222單元換熱設備數據一覽表

2 凝結水余熱回收利用方案

為了盡可能回收凝結水余熱，減少水擊現象，提高能源利用效率，制定方案時遵循“溫位遞減，分級利用”的原則，制定并實施了以下方案。

2.1 202單元蒸汽分級利用

根據202單元解析塔底重沸器、穩定塔底重沸器的運行參數要求，結合蒸汽的實際使用情況，采用蒸汽分級利用的方案，將穩定塔底重沸器的高溫凝結水作為熱源，送入解析塔底使用，減少解析塔底蒸汽的消耗，同時回收凝結水余熱。改造后流程如圖1所示。

圖1 202單元蒸汽分級利用流程圖

技改后穩定塔底重沸器的凝結水通過新增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。實際操作過程解析塔底重沸器優先使用凝結水，熱量缺口可通過原蒸汽管線補入低壓蒸汽，補入量通過蒸汽調節閥控制。

實際運行效果：穩定塔底重沸器凝結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，節約低壓蒸汽3 t/h。凝結水通過再次利用后，溫度由198 ℃降至140 ℃，壓力由0.75 MPa降至0.35 MPa。穩定塔底重沸器凝結水余熱回收效果顯著。

2.2 210單元蒸汽分級利用

根據210單元凝結水排放指標，其凝結水狀態基本為飽和蒸汽，富含大量余熱，進入凝結水系統后，造成整個凝結水管網溫度、壓力均較高，能源浪費嚴重。結合219、222單元蒸汽使用情況、操作溫度等指標，可將210單元凝結水引入219、222單元，作為塔底重沸器熱源。經測算，若改為210單元凝結水，三臺重沸器需約17.5 t/h。抽提系統停運的情況下，缺口3.5～6.5 t/h，可從重沸器入口補充低壓蒸汽，滿足熱量需求。若抽提系統投用后(凝結水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單元蒸汽分級利用流程圖

210單元凝結水進入本裝置凝結水罐前，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，可先投用210-E-102，待其運行平穩后，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，抽提系統處于停運狀態，為保證該方案平穩運行，E-104未投用該凝結水。經測算脫丙烷塔重沸器E-102節約蒸汽1.6 t/h左右，甲醇回收塔重沸器E-109節約蒸汽0.9 t/h左右。

2.3 凝結水站優化改造

經過上述方案實施后，凝結水站接收各裝置凝結水的溫度為145 ℃，總量約60 t/h，其低溫熱量仍有利用空間。結合除鹽水站流程，進行了以下優化改造，回收低溫熱量。

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

(2)利用除鹽水站現有流程，增加原水/凝結水換熱器，利用凝結水余熱加熱原水，原水加熱至40 ℃左右后，進入除鹽水系統，有利于除鹽水離子交換設施的運行[4]。

3 經濟效益測算

按照1.0 MPa蒸汽150 元/t測算，上述方案投用后可節約蒸汽1.65萬噸/年，每年降低成本支出247.5萬元，經濟效益良好。

4 結語

通過本方案的實施，不僅解決了凝結水管網溫度高、水擊的問題，同時對凝結水的余熱進行回收利用，實現了能源的高效利用，降低了生產成本，取得了較好的經濟效益，為蒸汽的分級利用，熱力管網的優化提供了新思路。