北方高寒地区长距离输送管带凝结水回收技术应用

胡海风，窦全江，龙希军，吴永红，蒋军

经验交流

北方高寒地区长距离输送管带凝结水回收技术应用

胡海风，窦全江，龙希军，吴永红，蒋军

（中国石油独山子石化公司，新疆独山子833699）

从节能、防冻、优化操作等方面讲述独山子石化炼油厂对凝结水系统的回收改造，一方面将凝结水代替新水工质补入循环水场，降低了全厂新水的需求量；另一方面将凝结水并入热水系统，替换除氧水补水，同时对热量进行二次利用。通过对水汽系统联运联控摸索的不断调整，整合了全厂公用工程资源，达到了节能减排的目的。

凝结水；回收；节能

在石化企业中常用蒸汽作为热源来提高被加热介质的温度，在这个过程里蒸汽释放汽化潜热被冷凝成相同温度的饱和水〔1〕，即凝结水。凝结水通过输水管排出的同时也将里面的热量带了出来，此时疏水器的性能往往决定凝结水带出的热量。如果选用性能良好的疏水器可以直接降低凝结水温度，既利于凝结水的回收，又能将蒸汽热能充分利用。所以回收利用凝结水是重要的节能措施。

1　问题与现状

独山子石化公司炼油厂有生产装置分布在新区和老区，新老区之间相距10 km，油气品通过系统管带输转。每年10月至次年4月，为了保证正常的油品输转，系统管带之间建有专用的伴热蒸汽总线，为10多条油气管线的伴热线提供伴热蒸汽。系统伴热线共有24组蒸汽给汽点和疏水站，每组疏水站有9～22条伴热凝结水线，冬季投用伴热线总数达到400条，各个疏水站凝结水直排进戈壁渗水井，约有20～42.8 t/h凝结水直接浪费（DSZ-PROSS软件核算），水资源浪费严重。

考虑北方高寒地区严重缺水的特点，如有效回收凝结水不仅可以降低全厂燃料消耗量和燃料费用，还可降低循环水场对原水（新水）的消耗量。通过优化凝结水回收系统流程，合理调配凝结水的去向，采用防冻撬装+开式凝结水回收系统〔2〕，可顺利实现冬季对新老区炼油系统管线伴热线凝结水的回收，从而达到节能、节水的目的。

2　水质分析

炼油老区蒸汽由二电供应，由于热电厂定期向锅炉水中注氨来调节锅炉水的pH使得凝结水中含有一定量的氨氮，虽然回收后的凝结水经过凉水塔曝气时向大气中逃逸部分氨氮，但是氨氮的存在对循环水水质有严重影响：一则易造成铜材质的腐蚀；二则消耗氧化性杀菌剂；三则会为微生物的滋生提供营养；四则在硝化菌的作用下会释放出H+离子，增加系统的腐蚀风险。车间取现场凝结水，送某药剂厂家实验室测算水中氨氮的质量浓度小于2 mg/L时，氨与铜发生络合反应的倾向较小，通过添加铜缓蚀剂，能够控制上述四点风险。新管道经过冲洗，对现场凝结水的连续监测，水质参数具体如下：凝结水中钙离子＜0.2mg/L（max），铁离子≤0.1mg/L（max），浊度≤3 FTU（max），钾离子≤0.5mg/L（max），二氧化硅≤0.6mg/L（max），pH 7～9.5。经水质承包商、技术部门、车间三方认定，凝结水满足作为补充水的要求。

3　资源配置

凝结水回收站所处位置多数都远离生产设施，附近没有可以依托的电源和气源，按照就近利用原则，利用沿途原有伴热蒸汽线提供汽源，24套凝结水回收站选用汽动泵站。凝结水回收站号-绝对地坪标高如图1所示（13.1为凝结水回收电动泵站；24.1站点为热水回水管线）。

图1　凝结水回收站号-绝对地坪标高

由图1可见，因炼油新老区系统管带呈南高北低态势落差高达124.74m，凝结水回收汽动泵的扬程只有60m，按照正常的直接回收思路，无法克服管网阻力降（弯头损失和直管损失）和落差，冬季运行存在较大风险。根据现场实际和汽动泵的工况划分，将凝结水分三部分进行回收利用：

一是将1～3#泵站回收的凝结水，送入一循环水场的一催化清洁循环水回水线，作为一循的系统补水；二是将4～13#泵站回收的凝结水经电动泵站加压换热回收后，送入二循环水场，作为二循的系统补水；三是将14～24#泵站回收的凝结水送至60万原油罐区改造后的热水回水管线，可以减少动力站（或换热站）对热水系统的除氧水补水量。

4　温度监控

系统伴热线冷凝水用管线输送至冷凝水回收罐，回收的冷凝水有一定的温度的要求，主要取决于疏水阀的性能和管线保温。

如果疏水阀失灵，不具备良好汽水分离性能，大量的蒸汽窜到凝结水管道里，不仅热量损失大〔3〕，而且会产生“水击”，同时使罐内超温超压，达不到冷凝水回收的节能作用。笔者系统使用的是CSF-DJH闭路疏水阀，采用超导感温原件，能够灵敏识别汽、水温度的差别，具有自动调节冷凝水的排量和连续排放的功能，在蒸汽低压系统使用，蒸汽泄漏近似零，能够有效地减少闭路管网内漏，最大限度地实现排水阻汽。经其汽水分离后排出的冷凝水为70～90℃，配合现场数显温度传感器，在简单的人工调节下即实现多个排水点都能达到相同的排水温度，使进入回收罐的冷凝水温度达到使用标准。冷凝水回收系统管线均采用硅酸铝真丝毯作为保温填充物。通过对凝结水系统管线沿途测温发现管线温度比环境温度高＜10℃，符合节能要求。

5　工艺流程

炼油凝结水回收装置是由北京某公司设计建造，该公司在凝结水回收方面具有较强的技术优势。整个凝结水回收系统由1座电动泵站、24台凝结水回收汽动泵站+防冻撬装设施和若干管线组成，具体工艺流程分为凝结水汽动泵流程和凝结水电动泵站流程，工艺流程如图2所示。

图2　凝结水回收系统工艺流程

5.1凝结水汽动泵站流程

新老区炼油系统管线伴热线疏水点的凝结水经DN50管线收集后进入开式凝结水收集罐，再通过蒸汽驱动凝结水输送泵经DN50管线送入凝结水回收系统总线。蒸汽驱动泵所需的蒸汽和回收站伴热蒸汽从系统管网现有DN200蒸汽管线上引DN25管线接入，具体步骤是：

（1）充水：凝结水通过疏水器进入就地储罐，在充水过程中汽动泵的联动机构处于低位，泵内没有压力。

（2）开始压送：当凝结水累积到一定量后，汽动泵内浮球随着凝结水的流入而上升至排水点，联动机构动作到高位，泵内带压送液。

（3）结束压差：随着凝结水的排出，汽动泵内浮球下降，直至联动机构动作到低位，汽动泵内压力释放，保留水封。

（4）重新充水：进人充水状态，重复动作过程。蒸汽驱动气动泵，通过充水-压送-结束压差-重新充水等步骤反复工作，将凝结水送出。

5.2凝结水电动泵站流程

凝结水电动泵站的收集罐采用开式系统，顶部和底部分别设置溢流管，溢流管线引至泵房外侧戈壁地面。当电动泵不工作时，凝结水可通过收集罐顶部溢流管排出泵站，不影响上游各汽动泵站的运行。正常运行时，底部溢流管关闭，开启顶部溢流管。电动泵站的收集罐比电动泵略高，可以利用凝结水的静压力，使泵前具有一定的压力和满管水量，防止泵的抽空。泵站设有变频设施，可以降低凝结水对循环水管网的冲击。流程上主要是DN100凝结水管线进入开式凝结水收集罐，再由电动凝结水输送泵增压后，经过循环水冷却至40℃，管线送至二循。电动泵站设有罐体液位与输送泵启停自控模式，通过就地控制箱将频率、液位、流量、温度等参数引至操作室，在系统控制上实现自动控制，无人值守，减低员工操作量。

6　改造效果与日常管理

项目实施后，不但优化了凝结水和热水系统的运行，而且节水成效显著，经实际测算回收凝结水15.8 t/h，整改冬季节水约6.82×104t，达到了预期效益。为保证凝结水品质和回收率，炼油厂设有专人负责凝结水系统的管理、运行和维护工作。

（1）水质监测：第二联合车间负责14～24#泵站凝结水的日常分析（pH、浊度、铁离子、油含量）；第三联合车间负责1～13#泵站凝结水的日常分析（pH、氨氮、浊度、铁离子）；严格控制凝结水水质，确保凝结水回收系统的长周期运行。

（2）建立实时和定期监控机制：将凝结水回收各汽动泵站和总站纳入日常巡检范畴。综合服务中心各泵站每天巡检两次，确保各点疏水器工作正常，泵站运行正常，现场无凝结水的跑冒滴漏和管线冻凝现象。第三联合每小时巡检总站一次，确保罐液位、磁力泵、电机、换热器运行正常。

7　结语

笔者项目的实施解决了新老区炼油系统管线伴热线凝结水长期就地排放，浪费较大的问题。减少了除氧水、新水补水的消耗，优化了凝结水和热水系统的运行，实现了节水、节能和降耗。提升了独山子石化炼油新水单耗指标水平，对北方高寒地区缺水型企业凝结水回收具有重要指导意义。

［1］陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.2版.北京：中国建筑工业出版社，2008：796-859.

［2］辛宝蓉，刘志芳.蒸汽疏水阀在石化企业生产中的应用［J］.化工设备与管道，2005，42（1）：23-26.

［3］徐荣军.炼油厂凝结水回收技术［J］.河南化工，2003，7（12）：32-33.

App lication of the recovery andmodification technologies ofnorthern high-cold region long-distance conveying pipe&belt condensate

Hu Haifeng，Dou Quanjiang，Long Xijun，Wu Yonghong，Jiang Jun
（DushanziPetrochemicalCo.PetroChina，Dushanzi833699，China）

In terms of energy saving，antifreeze，optimizing operation，etc.，the recovery andmodification of the condensate system in Dushanzi Petrochemical Refinery isdescribed.On the one hand，the new water is replaced by the condensate，tomake up the circulatingwater yard，reducing the demand for new water in thewhole refinery.On the other hand，the condensate ismerged into the hotwater system，replacing the deaerated water andmake-up water，and at the same time，the heat is utilized the second time.By groping for the continuous adjustment to the through transportand combinational controlof thewater-steam system，the public engineering resourcesof thewhole refinery areallocated，and thehighlightsofenergy savingand emission reduction can be tapped.

condensate；recycle；energy saving

TE685

B

1005-829X（2016）09-0106-03

胡海风（1983—），本科，工程师。E-mail：huhaifengde@ 126.com。

2016-06-28（修改稿）