化工装置高温冷凝液回收利用浅析

杜清源 史来顺 夏建立

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)



化工装置高温冷凝液回收利用浅析

杜清源 史来顺 夏建立

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)

一般情况下，化工装置冷凝水的温度均高于100 ℃(各凝汽式机组的冷凝液除外，机组冷凝液温度一般均低于50 ℃)，其中含有的显热相当于蒸汽总热量的10%～30%；同时，冷凝水也是很好的软水。通过合适的方法将冷凝水回收到相应的设备中，既可节约能耗，也可降低水处理和补水所需的费用，并可减少直接排放造成的热污染。

1 高、低温冷凝液分离回收技术的可靠性

高温冷凝液系统中的冷凝水收集箱为封闭式，系统内冷凝水压力始终高于大气压力，使冷凝水温度低于该压力下的沸点，冷凝水的热能得到充分利用。封闭式冷凝水回收系统将冷凝水回收到一个相对封闭的集水罐内，能够保持回收的冷凝水压力高于常压，带压的冷凝水大多是直接作为锅炉补水。冷凝水回到集水罐中也会由于压力变化产生一定压力的闪蒸气，可回用于用热系统。在封闭式冷凝水回收系统中，集水罐内的冷凝水温度可远高于100 ℃；同时，封闭式系统的冷凝水保持蒸汽的原有品质，当其用于锅炉给水时，不会增加溶解氧量，减少了锅炉补水量和水处理费用。低温冷凝液继续采用原有的回收方式，通过除盐水站精制后重复使用，但原用于冷却冷凝液的循环水换热器可停用，节约了循环水消耗。高、低温冷凝液分离回收可有效减少高温冷凝液与低温冷凝液在管网中混合产生的水击，延长了冷凝液回收管道的使用寿命。

2 高、低温冷凝液回收项目的技术分析

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇公司)冷凝液回收管网原先采取的是所有冷凝液全部回收至系统母管，由母管输送至除盐水站，再经循环水降温后送入混床精制；但是，空分压缩机、热电汽轮机、甲醇合成气压缩机和氨冰机的冷凝液温度均≤45 ℃，而一、二期气化装置伴热冷凝液、分子筛加热冷凝液、气体净化装置冷凝液和二甲醚冷凝液温度较高，部分可达110 ℃，冷热混合后温度约为57 ℃，最终换热后出水温度会达到45 ℃，因此，低温冷凝液根本不需要进行再次换热。高、低温冷凝液汇聚在同一母管中回收时，管道振动较大，水锤现象严重，管道的弯头和焊缝接口经常发生渗漏，需要不定期补焊加固。

针对上述问题可采取高、低温冷凝液分离回收方式，即高温冷凝液单独建立管网至冷凝液水站，经冷凝液水站扩容器处理，再由冷凝液泵直接送至热力除氧器使用，既可回收工质，又可回收热能；低温冷凝液用原来的管道送入混床精制，而循环水降温的换热器不投用，可节约大量循环水。高温冷凝液回收采取密闭式回收技术，冷凝水进入热力除氧器，然后由原锅炉上水系统完成输入锅炉的任务。从安全角度考虑，需设置1根当热力除氧器满水时供冷凝水排放的管道，此管接至输水箱中，具有溢流管的作用。冷凝液的整个输送过程保持封闭带压，可避免超过100 ℃的冷凝液由于减压汽化在输送管道中形成水锤。

3 原流程存在的问题

(1)高、低温冷凝液管线的冷凝液混合后管网振动较大，严重威胁管网安全；同时，高温冷凝液易形成汽阻，使管道流动不畅，造成冷凝液管网压力上升，氨冰机、空气压缩机热水井液位多次波动，险些造成系统停车，威胁安全生产。

(2)高、低温冷凝液全部进入除盐水站换热器冷却，增加了系统阻力，同时需要大量的循环水对冷凝液进行降温，使循环水耗量增加。

(3)高、温冷凝液温度达100 ℃以上，本身就是一种能源，未得到合理利用，会造成浪费。

4 改造措施

为了节约成本，将低品质热源回收利用，对冷凝液管网进行梳理，改变原有冷凝液全部混合后回收至除盐水站的回收模式，采用高、低温冷凝液分离回收方式，低温冷凝液直接通过除盐水站回收，高温冷凝液分2股回收：①冬季供暖期间，将一期气化装置60 t/h高温冷凝液全部供至供暖站，作为市政供暖热源；②非供暖期间，将所有高温冷凝液分离，经冷凝泵直接回收进入除氧器，既可回收工质，又可回收冷凝液中的热量，同时还能减少产生大量循环水。

5 效益分析

高、低温冷凝液分离回收中压力为0.4 MPa、温度为110 ℃的甲醇高温冷凝液，其焓值为461 kJ/kg，而压力为常压、温度为50 ℃的冷却后冷凝液，其焓值为210 kJ/kg。按一期气化装置60 t/h高温冷凝液、二期气化装置200 t/h高温冷凝液、标煤发热量29 271 kJ/kg、年运行时间300 d、煤价400元/t计，则一、二期气化装置可回收热值分别为12.36 GJ/h和41.20 GJ/h，折合标煤分别为0.422 t/h和1.400 t/h，一、二期装置每年各节约标煤(因一期装置所产高温冷凝液在冬季需供暖4个月，故此项单独计算)1 823 t和10 080 t，则每年节约费用共计666万元左右。在供暖季节，60 t/h的高温冷凝液以30元/t的价格卖给供热公司使用，每年能额外增值518万元左右。

每年因大量的热源被直接利用，不需要再用循环冷却水冷却后回收，可节省大量的循环冷却水。另外，因启动循环冷却风机、除盐水泵的台数减少，每年可节省大量的电能。自该改造实施以来，消除了高、低温冷凝液交汇而造成的水锤现象。

6 结语

河南龙宇煤化工有限公司通过开展低品质热源回收利用研究，最终形成了在供暖季节将蒸汽和冷凝液全部用于供暖以及在其他时间高温冷凝液回收至锅炉直接利用的良性循环模式，所有低品位热源全部得到利用，高、低温冷凝液分离回收项目可利用于有多种不同温度冷凝液需要回收的化工企业，采用分离回收梯级利用的措施，不仅可有效回收工质和热能，同时还能减少循环水的消耗，一举多得，节能降耗。该项研究探索了大型化工装置低品位热源梯级开发利用的新模式，可向全国大型化工装置推广。

2016- 02- 01)