蒸汽冷凝液回收系統存在的問題及措施

劉茂德 吳亞奎 余光興 李德分

(貴州黔?；び邢挢熑喂?，貴州黔西，551500)

某公司以貴州煤為原料，經過航天爐煤氣化制得水煤氣，再經中溫部分變換將工藝氣中的CO控制在22%左右，變換出口變換氣經過低溫甲醇洗進行脫硫脫碳，將變換氣凈化后得到凈化氣中的CO2小于10 ppm、H2S小于0.1 ppm，凈化氣在經過前端凈化單元，將其中微量的CO2、H2O和甲醇除掉得到合成氣，合成氣經過冷箱進行分離得到產品CO(純度≥98.5%)及富氫氣(氫氣含量≥87%)，產品CO經過壓縮機加壓后送至后續工序生產乙二醇，富氫氣經過PSA變壓吸附得到99.9%以上的氫氣，氫氣送至后續工序，PSA再生過程中的解吸氣經過尾氣壓縮機加壓后返回冷箱回收利用，該項目配套蒸汽冷凝液回收裝置。

冷凝液回收系統是東華科技公司為充分回收余熱和水資源，將各個生產裝置所產生的蒸汽冷凝液統一收集回收，以減少分散收集，降低公司投資成本。利用不同等級的蒸汽冷凝液，進入相應閃蒸槽進行閃蒸，得到該溫度下的飽和蒸汽。冷凝液管網及閃蒸槽出現水擊直接影響裝置的運行以及縮短設備、管道的使用壽命。新增蒸汽管網疏水回收裝置，合理解決了冷凝液系統水擊，使其充分回收利用。

1 工藝流程簡介

工藝流程如圖1，來自管網的中壓蒸汽凝液進入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅰ(V-1001)閃蒸，閃蒸蒸汽進入1.7MPa飽和蒸氣管網，剩余凝液進入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅱ(V-1002)進一步閃蒸；來自1.7MPa蒸汽冷凝液管網進入蒸汽閃蒸槽Ⅱ(V-1002)，閃蒸蒸汽進入0.8MPa飽和蒸汽管網，剩余凝液進入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅲ(V-1003)進一步閃蒸；來自0.8MPa蒸汽冷凝液管網進入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅲ(V-1003)。閃蒸蒸汽進入0.4MPa飽和蒸氣管網，剩余凝液進入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅳ(V-1004)進一步閃蒸；來自全廠的0.4MPa蒸汽冷凝液和蒸汽冷凝液收集槽(V-1008)冷凝液進入蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅳ(V-1004)，閃蒸蒸汽送至26工藝除氧器，凝液經低壓冷凝液提升泵(P-1001A/B)提壓后和蒸汽冷凝液閃蒸槽Ⅲ(V-1003)的凝液匯總后送入冷凝液換熱器Ⅰ(E-1001)、冷凝液換熱器Ⅱ(E-1002)和冷凝液換熱器Ⅲ(E-1003)，預熱脫鹽水回收熱量后凝液送至脫鹽水站。

圖1 工藝流程圖

冷凝液換熱器Ⅲ(E-1003)中，凝液與0.7MPa低壓脫鹽水換熱，將低壓脫鹽水預熱后送入26工藝除氧器；冷凝液換熱器Ⅱ(E-1002)中，凝液與1.3MPa高壓脫鹽水換熱，預熱后的脫鹽水與動力冷渣機低溫脫鹽水匯總后進入變換系統換熱，然后返回冷凝液換熱器Ⅰ(E-1001)進一步提溫后送入熱電站除氧器。

2 冷凝液管網及閃蒸槽產生水擊的原因

冷凝液系統接收各裝置送來的蒸汽冷凝液，冷凝液輸送管道水擊嚴重，進各閃蒸罐的冷凝液會引起閃蒸罐震動，導致不同等級冷凝液管道焊口及導淋損壞，很多時間切除管線在線處理漏點及閥門，有時在線帶壓堵漏，導致系統減負荷生產，冷凝液現場排放。蒸汽冷凝液回收系統造成水擊的條件是管網冷凝液中有不凝氣或蒸汽，即系統以及冷凝液管網內有熱蒸汽和冷水，或溫差較大的冷凝液混合進入管道內，兩種物料在系統或管線內相碰撞產生水擊，其瞬間作用力很大，長期水擊往往造成管道爆裂和墊片破裂，具體產生水擊的原因有以下四種：

(1)冷凝液回收系統在初次開車時沒有對冷凝液管道充分排氣，導致管道內的不凝氣在冷凝液管網U型、彎頭或高點處殘留，冷凝液與不凝氣在管道中不斷碰撞，產生水擊聲。同時在用蒸汽加熱低沸點高壓力介質時如換熱列管出現泄漏，發生介質竄入蒸汽冷凝液系統兩相發生碰撞，同樣會產生水擊。

(2)各裝置所使用的蒸汽疏水器出現損壞，蒸汽不斷通過疏水器竄入冷凝液管網。

(3)蒸汽冷凝液流量波動較大，部分冷凝液在管道內閃蒸出蒸汽，汽/液兩相在管道中發生相互碰撞。同等級蒸汽冷凝液在溫差較大情況下混合在一起進入系統。

(4)冷凝液進入閃蒸槽(收集槽)時由于閃蒸槽內壓力較低出現冷凝液在閥后的管道及降液管處閃蒸出蒸汽，導致閃蒸罐內反復出現水擊聲。

3 技術優化及解決措施

冷凝液產生的裝置在引蒸汽時緩慢進行(即控制冷凝液的量)，同時打開冷凝液管道管網各點的低點導淋和高點排氣閥，進行充分暖管及排不凝氣，待管道無水擊聲和振動時關閉。冷凝液系統出現水擊時需逐個排查各裝置的蒸汽疏水器，及時更換或維修。確保疏水器能正常運行。降低管道及設備受到水擊現象的磨損。

合理控制閃蒸槽的壓力及進口冷凝液的閥門開度，避免閃蒸槽壓力過低時冷凝液管道存在閃蒸空間，導致冷凝液閃蒸成蒸汽；同時閃蒸槽的壓力過高，也會造成回收罐閃蒸出來的蒸汽竄入冷凝液管網內產生汽/液水擊。

如圖2所示，通過小改，將各閃蒸槽原設計的降液管由液面底下切割至液面上。減少冷凝液在降液管處閃蒸造成管內水擊。同時將同一壓力等級溫差較大的冷凝液通過技改單獨從備用口處引進閃蒸槽內，冷凝水回收系統的冷水和熱水分開進系統，以防低溫冷凝水與高溫冷凝液(過熱水閃蒸)接觸，有效避免因溫差較大而帶來的水擊；通過對閃蒸槽降液管進行合理改造后系統運行穩定，系統水擊現象得以有效控制。

圖2 閃蒸槽結構優化圖

4 疏水回收方式

化工生產中蒸汽管道疏水裝置均為現場排放，造成水資源浪費，而水資源是化工生產必不可少的一種原材料。同時蒸汽冷凝液的水質較好，現通過集中有效回收各裝置區蒸汽冷凝液經換熱降溫送至脫鹽水站制取脫鹽水，降低脫鹽水生產成本，同時達到降本增效的目的。

生產過程中常用9.8MPa、3.8MPa、1.7MPa、0.8MPa、0.5MPa等蒸汽，各等級蒸汽由管道輸送到各個生產單元使用，由于蒸汽管網覆蓋面積廣、管線布置長，存在熱量流損，在各等級的蒸汽處設置了蒸汽疏水器進行疏水，疏水后冷凝液均就地排放，冷凝液及余熱未得到有效收集利用，同時亂排亂放造成了環境污染。

如圖3所示在原有的冷凝液回收裝置內建立單獨冷凝液回收儲罐，將各等級蒸汽原有的疏水器或導淋通過管道統一收集送至回收槽內，經過冷凝液泵送至原有的冷凝液罐內，然后通過液位控制閥控制收集槽液位確保冷凝液泵能在安全情況下運行，通過集中有效回收各裝置區蒸汽冷凝液，經換熱降溫送至脫鹽水站制取脫鹽水。

圖3 新增冷凝液收集系統圖

本方式是一種冷凝液有效回收一體裝置，包括收集槽、冷凝液泵及液位調節閥，收集槽上安裝有液位變送器、溫度表，冷凝液泵出口安裝有壓力表，本裝置還包括自動控制液位系統。整個回收過程依靠自動控制系統進行控制。每小時回收蒸汽冷凝液近50噸，既解決亂排亂放問題，又回收余熱，同時有效降低脫鹽水生產成本，達到降本增效的目的。

5 結論

蒸汽冷凝液回收系統在化工以及涉及到有蒸汽冷凝液產生的行業，是必不可少的系統，因冷凝水不但水質好而且含有大量的熱量。怎么將不能直接利用的不同等級蒸汽冷凝液得以有效回收，以及如何徹底解決冷凝液回收系統的水擊問題，一直是各行業急需解決的難題。本文本著高效節能這一原則進行討論研究，憑借裝置長期運行實踐經驗，挖掘系統廢熱綜合利用潛力，對冷凝液回收設備進行不斷改進升級，充分回收蒸汽冷凝水，使能源的回收利用率達到95%以上，有效減少了軟化水的流失和熱污染，提高了水資源利用率，充分節約了燃料和軟化水。技術改進后系統水擊現象得以消除，提高了管道和設備使用壽命，降低了維修成本。同時通過新增管網冷凝液疏水回收裝置將蒸汽管網不同等級的疏水導淋匯總收集，充分回收利用，有效減少了運行成本。