天然气处理厂蒸发式冷凝器工艺优化

王嘉彦，苏容，杨娇，文坤明，张兵，陈晓春

（中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗017300）

天然气处理厂蒸发式冷凝器工艺优化

王嘉彦，苏容，杨娇，文坤明，张兵，陈晓春

（中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗017300）

蒸发式冷凝器主要利用水的气化潜热带走制冷剂液化时的凝结潜热，对制冷剂进行降温。本文就苏里格第一天然气处理厂蒸发式冷凝器在使用过程中存在的问题进行分析，提出了使用新鲜水、风冷改造和增加楔形槽等优化措施，经过试验，效果明显，提高了现场管理的合理化和经济性，实现了节能减排。

蒸发式冷凝器；新鲜水；风冷；楔形槽

苏里格第一天然气处理厂采用丙烷制冷低温分离工艺，冬天生产运行时，低温分离器温度为-15℃，夏天运行时，低温分离器运行温度为-5℃。丙烷制冷系统最重要循环就是丙烷制冷循环，丙烷压缩机将满液蒸发器蒸发而来的丙烷蒸汽压缩，压缩后的丙烷蒸汽进入油分离器，将携带的润滑油分离后进入蒸发式冷凝器，经水冷冷却后流至蒸发式冷凝器下方的热虹吸贮罐内，再流向丙烷系统贮罐。接着，丙烷液体经过经济器流向满液蒸发器底部，丙烷液体在入口处节流后压力迅速降低，温度降至-35℃左右。低温丙烷液体与高温天然气换热后成为低压丙烷蒸汽，蒸汽再经压缩机压缩，开始下一次循环。

1　目前存在问题

（1）该厂蒸发式冷凝器用水目前为锅炉房供给的软化水。但蒸发式冷凝器实际上对水质要求不高，新鲜水完全可以满足要求。使用软水，造成产生软水的无水亚硫酸钠和工业盐不必要的消耗，使软化除氧装置的运行时间加大，设备老化加速，并且增加了软化除氧装置的启停及软水消耗频次，造成锅炉岗岗位员工劳动强度增大。

（2）冬季运行时，由于气温较低，为防止蒸发式冷凝器水箱中水冻冰，水箱中的水采用长流水方式，冬季每天产生长流污水大约30 m3，排至排污系统。夏季运行时，由于散热量不够，蒸发式冷凝器水箱液位较高，导致部分水发生溢流，每天产生大约10 m3污水排入排污系统。造成厂内污水量增大，增加了厂内污水处理设备的启停频次，致使设备运行时间加长，岗位员工工作量加大。

（3）由于软水在生产过程中需进行排污，每天大约产生6 m3生产污水，污水排至厂内污水系统后进行处理回注，增大了厂内污水处理量。

（4）该厂厂内污水处理系统主要处理厂内生产污水和生活污水，设计规模为100 m3/d。但是冬季生产运行时，每日产生厂内生产污水100 m3，每天产生生活污水120 m3，远远大于厂内污水处理及回注规模，给现场生产带来压力较大。

（5）蒸发式冷凝器循环水泵喷淋头喷淋面过大，冬季气温较低，造成蒸发式冷凝器四周进风挡板时常沾水结冰，如不及时清理，会堵塞进风口，造成排气压力过高，严重则导致机组高排气压力停机。

2　优化方案

2.1蒸发式冷凝器污水回收再利用

2.1.1蒸发式冷凝器污水回收再利用工艺流程将三套丙烷制冷蒸发式冷凝器用水改为新鲜水，在锅炉房凝结水罐和冷凝水罐旁新建一40 m3新鲜水罐，利用原供水站至锅炉房消防水管线，供新鲜水罐补水使用；将软水泵进口管线与新增新鲜水罐连接，利用原锅炉房至3套脱油脱水装置蒸发式冷凝器软水管线，实现蒸发式冷凝器所使用的新鲜水供给，从而保证需新铺设管线长度最短，使建设成本降至最低。新鲜水与丙烷蒸汽换热之后，通过蒸发式冷凝器排污管线排至锅炉房新增新鲜水罐，使蒸发式冷凝器换热后的水再次进行循环。

2.1.2蒸发式冷凝器污水回收再利用达到的效益

（1）冬季运行时，每天可减少约30 m3长流污水，夏季运行时，每天可减少约10 m3溢流污水。降低厂内污水量，减小厂内污水处理负荷，并且使供水站岗位员工工作量减小。

（2）每年能够节约7 300 m3水用量，节能降耗效果明显，符合我国节能环保基本国策。

（3）目前，若将软水改为新鲜水，每年可节省软水7 300 m3。每生产150 m3软水按现场实际需加约10 kg无水亚硫酸钠，因此，若将软水改为新鲜水，每年可减少487 kg无水亚硫酸钠，每吨无水亚硫酸钠外购价为4 200元，每年节省2 045.4元。节省电402 kW·h，节约成本236.175元。节省工业盐1 825 kg，节约成本1 456.35元。

2.2利用装置区新鲜水管网给蒸发式冷凝器供水

由于将蒸发式冷凝器用水改为新鲜水，在锅炉房增设一40 m3新鲜水罐，将蒸发式冷凝器换热后污水回收再利用，新增工艺设备、管线多，成本高，每年可节省成本较低，成本回收速度慢。因此，直接利用本厂各脱油脱水装置区附近的新鲜水管线，利用各装置区距本装置区最近的新鲜水管线，新加部分管线，将新鲜水供蒸发式冷凝器使用，换热后的污水经原污水汇管送至厂内污水处理系统处理回注地层。此工艺优化投资成本低，能节省由于生产软水所加药品和消耗电量。

图1　脱油脱水装置区新加新鲜水管线示意图

2.3蒸发式冷凝器风冷改造

本厂蒸发式冷凝器目前使用水冷，冬季使用时，为防止供水管线冻堵，冬季为长流水供应。就目前苏里格第二天然气处理厂风冷使用情况，冬季运行时，仅使用风冷就可以满足要求。苏里格第一天然气处理厂可以利用现有设施，夏季使用水冷，提供冷量。冬季利用目前蒸发式冷凝器现有设施，仅将靠背轮由中径125 mm更换为中径140 mm或160 mm，增大线速度，就可满足苏里格第一天然气处理厂冬季生产要求。此项优化措施，不仅能解决苏里格第一天然气处理厂厂内污水处理较重负担，又能节省冬季软化水用量，起到节能降耗，并且改造过程简单，施工方便。

2.4蒸发式冷凝器增加楔形槽

拆除蒸发式冷凝器进风挡板，使用楔形槽进行代替（见图2）。利用焊接或密封胶固定形式使楔形槽固定在原进风挡板处，同时为保证蒸发器通风顺畅，楔形槽高度为挡板1/2左右，倾斜角度为30°~45°，这样当由于水泵喷淋头喷淋面积过大而使液体带出时，会落在楔形斜面上，从而使飞溅出来的液滴很快流回到积水盘，在冬季生产运行中，大大减少了员工的劳动量，又由于挡风板造价较高，同时在砸冰过程中容易损坏，改造后不仅节省了劳动力，还节约了开支。目前已经在生产中应用，使用效果良好。

图2　蒸发式冷凝器增加楔形槽效果图

3　结论

（1）蒸发式冷凝器污水回收再利用每年可节约7 300 m3新鲜水用量，节能降耗效果明显，但投资成本较大，可见经济利益回收速度慢。

（2）利用装置区已有新鲜水管网给蒸发式冷凝器供水，较蒸发式冷凝器污水回收再利用成本降低，每年可见经济效益相同，但不能减少新鲜水用量，起到的节能降耗效果明显减小。

（3）蒸发式冷凝器增设风冷，改造工艺简单，投资成本低，并且能因地制宜，冬季利用风冷与丙烷蒸汽进行换热，减小冬季蒸发式冷凝器长流水问题，解决苏里格第一天然气处理厂冬季厂内污水负荷大的问题，并能防止蒸发式冷凝器四周进风挡板时常沾水结冰问题。节能降耗效果明显，并能节约冬季原使用软水所消耗的成本。因此，苏里格第一天然气处理厂蒸发式冷凝器增设风冷是解决目前蒸发式冷凝器最好的方法。

（4）蒸发式冷凝器增加楔形槽，能解决冬季四周进风挡板时常沾水结冰问题，并且制作方面、成本低，可以与蒸发式冷凝器污水回收再利用和利用新鲜水管网给蒸发式冷凝器供水结合使用。

［1］苏里格第一天然气处理厂.苏里格第一天然气处理厂施工图［G］.2006.

［2］徐世琼，等.蒸发式冷凝器的节能技术［D］.上海：上海水产大学，2009.

［3］李绍济，舒海静.蒸发式冷凝器与螺杆式制冷压缩机的组合应用［D］.山东：山东建筑大学，2009.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.029

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1673-5285（2015）04-0103-03

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