冷凝水的回收和處理

(中原油田分公司石油化工總廠，河南濮陽 457165)

1 前言

石化企業是用水大戶，中原油田石化總廠地處缺水的中原地區，隨著企業的發展和裝置規模的擴大，對水的需求量逐漸加大。保證優良的水源水質、充足的水量是企業可持續發展的必要條件，回收處理再利用一切可利用的回水是實現這一目標的重要手段。凝結水是由蒸汽做功之后凝結而成，在生產中因蒸汽系統的凝汽器滲漏、金屬腐蝕產物的污染、熱用戶返回水的雜質污染使凝結水的水質下降，不能直接回用于鍋爐給水。

凝結水回用，是鍋爐實現節能、節水和減少運行費用的最有效方法。凝結水的熱量可達蒸汽總熱量的20% ～30%，凝結水雖然被污染，但比工業水的水質要好得多，容易處理、費用低，可以大幅度降低鍋爐水處理的運行費用。

2 冷凝水現狀

根據節水減排的要求，石化總廠對全廠凝結水系統進行了技術改造，目前全廠已回收的蒸汽凝結水量為40～50 t/h。這些回收的蒸汽凝結水，大大提高了熱能利用效率，節約了能源，減輕了水處理站的負擔。但是這些未經處理的凝結水常常呈酸性、含油量和含鐵量都大大超標，給系統中的鍋爐、輔機和其他設備的安全運行帶來了嚴重威脅。因此本項目對回收的凝結水進行除油、除鐵處理，以達到鍋爐進水要求。

3 冷凝水處理的技術原理和工藝流程

3.1 技術原理

在蒸汽凝結水不降溫的條件下，運用活性分子膜超微過濾組合帶大量官能團的復合碳纖維吸附方法，能夠有效去除凝結水中游離態、機械分散態、乳化態、溶解態各種烴類及其衍生物。同時在活性分子膜和復合碳纖維微孔內官能團的作用下，脫除水中的二、三價金屬離子，使凝結水達到鍋爐給水要求。

3.2 工藝流程

我廠回收的蒸汽凝結水分為三路:綜合冷凝回水、特油冷凝回水和汽輪機冷凝回水。由各生產裝置收集的綜合凝結水經在線甄別系統，與特油冷凝回水混合后進入換熱器，與軟化水換熱后，再與汽輪機凝結水混合進入原水箱，經原水泵提升后依次進入超微過濾器、纖維吸附罐脫除機械雜質、油和高價金屬離子，合格的凈化水經凈水泵進入除氧器。

3.2.1 原水箱

凝結水首先進入原水箱，原水箱實際上可稱為油水分離器。凝結水從布水裝置進入原水箱，布水裝置有兩個作用:一是使進水均布;二是降低水的湍流速度，延長凝結水在原水箱內的有效停留時間，使游離態和機械分散態油更易與水分離。原水箱上部設有溢流堰，利用物理沉降作用，可將大部分游離態及機械分散態油除去，使水中油含量降到50 mg/L以下。

3.2.2 在線甄別系統

本系統由探頭、電纜、信號線和工控機組成。工控機中裝有模糊控制平臺程序，各探頭在此程序控制下運行。各單元均可根據各自的運行情況來進行自動控制。當出現大量泄漏時，凝結水中的油和離子含量會明顯超標。這套原水在線甄別控制系統就會在數秒鐘內檢測出來，并迅速轉換成電信號，命令控制系統將嚴重污染的原水切出系統，提高裝置抗沖擊性，保證裝置安全。

3.2.3 超微過濾器

3.2.3.1 主要作用

一次性截留Φ≥0.1μm的全部微粒;截留95%的膠體微粒;以化合形式截留部分高價金屬離子;去除機械分散態油和部分乳化油。

3.2.3.2 原理

超微過濾器選用耐高溫過濾元件，用化學藥劑在微孔內覆蓋搭橋，是吸附、表面過濾、深層過濾相結合的一種過濾方式。過濾機理主要是化合、慣性沖撞、擴散和截留。這樣不僅可以起到物理過濾作用，還有吸附作用，可除去乳化態、溶解態的油及金屬離子。

3.2.3.3 再生

超微過濾器采用半再生方法，一般24 h再生一次，再生用的是0.8 MPa的低壓蒸汽，對超微過濾器進行反向清洗，使其中的分子膜和官能團得以再生。

圖1所示為集中拉底后的一期進路，兩幫控制較好，工區對進路兩底角清理非常干凈。進路回采結束后集中拉底在一期進路中的應用初見成效。隨后，工區又對53#進路、18#進路和48#進路這三條一期進路進行了集中拉底，都取得了很好的效果，圖2、3、4是這三條進路拉底后的情況。

在一個超微過濾器進行反洗的時候，其余超微過濾器繼續工作，對纖維吸附罐供水。

3.2.4 纖維吸附罐

3.2.4.1 主要作用

纖維吸附罐屬精密過濾裝置，主要過濾元件為帶有大量官能團的纖維吸附氈。去除剩余的油和無機離子，使水中油含量降至1 mg/L以下，總鐵含量降至50μg/L。

3.2.4.2 特點

該裝置所選的吸附劑由復合吸附纖維氈制成。具有細孔結構密集和比表面積巨大、吸附能力強等特點，纖維氈經活化加入各種官能團。

纖維吸附罐同超微過濾器一樣，采用半再生方法，通過對纖維吸附罐反吹，使其中的復合纖維進行脫附，使官能團得以再生。

3.2.5 DCS 控制系統

本系統采用計算機集成控制系統。包括在線電導檢測系統、模擬人工智能的模糊控制平臺和可靠的DCS控制系統。采用邏輯時序及程序控制，各單元既可以根據各自的運行情況來進行自動控制，又可以相互配合、協同作戰、統一成一個完整的系統。保證裝置的安全，降低勞動強度。

4 進出水質要求

進水水質見表1，凈化水水質要求見表2。

表1 進水水質要求

表2 凈化水水質要求

5 運行評價

冷凝水回收處理裝置投產后進行了裝置標定。在標定過程中，裝置最大處理量達到60 t/h;最小處理量為27 t/h，說明裝置操作彈性大，各項操作參數指標在設計范圍內，凈化水質量合格。

本凝結水處理裝置，采用DCS集散控制系統，能夠及時監控和調整現場設備的運行狀況，采集相關運行參數。在線水中油檢測、pH值和電導儀，能自動切換流程，自動化水平較高。經處理后的凝結水含油，鐵離子指標均能達到中壓鍋爐水質要求。既回收了水，又回收了熱量，節水節能效果明顯。

該工藝技術先進、安全可靠、投資少、回收快，具有較好的性價比，無工藝廢氣、廢渣排放，在企業的節能降耗、節水減排工作中，起到了積極推動作用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

6 經濟效益分析

6.1 直接經濟效益

50 t/h冷凝水回收處理裝置投產后，每小時平均回收處理冷凝水42 t/h左右。年運行按8 000 h計算，按處理后凝結水95℃與常溫25℃下熱能差值折算成100元/t(廠內部結算價)中低壓蒸汽熱量，可計算出凝結水熱值為10.75元/t，可節約資金361.2萬元;軟化水與凝結水進行熱交換后進除氧器，軟化水溫度由常溫25℃提高到60℃，以軟化水每小時45 t左右，年運行按8 000 h計算，按60℃的軟化水與常溫25℃下熱能差值折算成100元/t(廠內部結算價)中低壓蒸汽熱量，可計算出軟化水熱值為5.4元/t;可節約資金194.4萬元。凝結水回收處理系統投用后，蒸汽冷凝回水回收量的增加，大大節約了軟化水耗量，每小時可節約軟化水10 t，現軟化水10元/t(廠內部結算價)，每年可節約資金80萬元。年運行成本費17.29萬元(包含汽、電、管理費);設備折舊費用33萬元;年節約費用:361.2+194.4+80－17.29－33=585.31 萬元。裝置總投資340萬元，靜態投資回收期0.58年。

6.2 間接經濟效益

凝結水回收處理系統投用后，經處理后的凝結水含油量小于1 mg/L，總鐵含量降至小于50μg/L。完全滿足鍋爐水質標準，延長了鍋爐的使用壽命。同時減少了全廠軟化水、除氧水管網腐蝕。

7 結論

該項目采用了在線甄別、自動精處理、自動預膜、DCS控制等系統，優化了工藝流程，提高了裝置技術水平;項目實施后，石化總廠冷凝水得到了回收處理，高質水得到了合理利用，延長了用水設備的使用壽命，每年可為石化總廠節約成本585.31萬元，經濟效益顯著。