炼油厂冷凝水的回收利用

作者：陕西延长石油集团榆林炼油厂 倪晓斌    来源：流程工业

欢迎访问e展厅 展厅 4 冷冻机/热交换设备展厅 冷却塔, 冷凝器, 冷却器, 蒸发器, 集热器, ... --榆林炼油厂蒸汽及凝结水系统进行优化改造，降低企业产品的单位能耗 榆林炼油厂原有的蒸汽及凝结水系统在余热利用方面主要存在低压蒸汽夏季排空、凝结水高质低用等问题，造成很大的能源浪费。因此，对榆林炼油厂蒸汽及凝结水系统进行优化改造，可降低企业产品的单位能耗，进而降低成本，取得很好的经济效益。 疏水系统工艺技术 [1] 榆林炼油厂原有的蒸汽疏水系统在设计、选型及产品质量等方面存在着一定的问题，蒸汽泄漏严重。经过对疏水系统改造，不仅节约了大量蒸汽，而且对改善低温余热的平衡及生产装置的稳定运行都有重要的意义。榆林炼油厂原有凝结水存在直排及硬度、油、电导率超标等问题。通过对凝结水回收系统的改造，最大程度地回收凝结水，减少污水排放，节约水资源，降低CO2的排放量，对节能降耗、挖潜增效、减轻环境污染和水资源的合理利用等方面的工作，起到了积极的促进作用。 蒸汽是蒸汽管网中热能传递的介质。锅炉产生的过热或饱和蒸汽经过蒸汽管线输送至用汽设备，通过加热已加热介质释放蒸汽潜热，使蒸汽变为饱和凝结水。一旦蒸汽凝结，有价值的潜热被释放，这些凝结水就必须要通过疏水设备连续及时地疏放到加热设备之外，以保证蒸汽持续进入加热设备，维持加热设备在设计温度下高效运行。疏水系统的作用就是要连续及时地将蒸汽系统中的凝结水、空气和CO2等不凝性气体排到系统外，同时防止蒸汽的泄漏。它是蒸汽和凝结水的分界点，是蒸汽系统中至关重要的环节，它的好坏直接影响加热过程中蒸汽的耗量或加热设备的加热效率。同时，直接关系到后续“凝结水回收系统”的工作，甚至决定着整个蒸汽与凝结水系统的正常运行。 疏水系统存在的问题 榆林炼油厂间接加热蒸汽的疏水方式有四种：①安装疏水阀进行疏水，达到阻汽排水的目的，主要用于管线伴热和部分加热设备；②加热设备的凝结水出口增设一凝结水罐，蒸汽经过换热器换热后，变成凝结水进入凝结水罐，凝结水罐的出口采用调节阀控制凝结水罐的液位，凝结水罐内的液位形成液封，达到阻汽排水的目的，主要用于较大的加热设备的疏水；③采用截止阀控制开度进行疏水，主要用于蒸汽管线疏水和伴热，部分用于换热设备的疏水；④疏水点未装疏水阀。 榆林炼油厂在疏水阀的设计选型方面存在的问题是：过多地选择热动力式和热静力式疏水阀。另外，由于榆林炼油厂所用的疏水阀品牌较多，产品质量参差不齐，导致疏水阀的平均寿命较短，更换频繁，同时造成大量的蒸汽泄漏。 按上述蒸汽疏水阀的选型与使用部门推荐的方法，核定每个加热设备的蒸汽耗量，并根据加热设备的加热特点，选择与其相匹配的疏水阀。所选择的疏水阀应能满足：在最大压差下能正常工作，在最小压差下能排放一定量的凝结水。 凝结水回收系统改造工艺技术 [2,3] 根据蒸汽系统的实际应用情况，结合疏水系统的疏水方式，采用背压回收、重力回收或加压回收等方式，在经济合理的前提下，对分散在伴热线、加热装置等地方的凝结水进行最大程度地回收，并输送至指定的回收点。凝结水回收系统是整个蒸汽系统中一个“承上启下”的环节，它将疏水系统疏发的饱和凝结水收集起来，并通过重力自流回水，背压回水和加压回水等方式，经由凝结水回收管网将它们输送到设计指定的地点或集水罐，进行取热和精处理，并最终作为锅炉给水使用。 改造前情况 改造前全厂凝结水部分回收，部分就地排放。改造前可回收凝结水总量约为72.53t/h（冬季）和54.81t/h（夏季），已经回收的凝结水量约为51.79t/h（冬季）和46.12t/h（夏季），回收的凝结水包括60万t/a催化装置和9MkW发电厂的汽轮机凝结水。已回收的凝结水部分回收到动力车间的除盐水箱，部分回到装置的循环水系统中，部分回到60万t/a催化装置的除氧器中，部分用于采暖系统补水。 存在的问题及分析 1. 凝结水存在高质低用现象。 联合一车间换301解析塔底重沸器凝结水，部分伴热线凝结水和作为采暖系统补水的靖京医院凝结水的使用存在高质低用的现象。 2. 各车间的凝结水回收系统不健全。 各车间情况分别为：联合一车间：部分管线伴热和仪表伴热的凝结水没有回收利用，就地排放。联合二车间：部分管线伴热和全部仪表伴热的凝结水没有凝结水回收管线，凝结水就地排放。重整加氢车间：部分管线伴热的凝结水没有回收利用，就地排放。动力车间：由于没有凝结水回收管线，该车间凝结水无法回收利用，就地排放。储运车间：该车间没有凝结水回收管线，而且凝结水中可能含油，因此这些凝结水均没有回收利用，就地排放。油品车间：该车间没有凝结水回收管线，而且凝结水可能含油，因此这些凝结水均没有回收利用，就地排放。污水车间：该车间没有凝结水回收管线，凝结水无法回收利用，就地排放。以上凝结水的排放，不仅造成凝结水的浪费，同时加大污水处理的成本。 3. 回收到大催化除氧器的凝结水存在问题。 经化验回到大催化除氧器的凝结水电导率超标，会使锅炉结垢腐蚀，危害性很大。 改造方法 依据经济性和技术可行性原则，针对榆林炼油厂未回收凝结水分布较分散的具体情况，对凝结水采取背压回水与分区域加压回水相结合的方式进行回收，同时考虑利用原有的管线进行各区域的凝结水回收。具体改造方法：联合一车间：将该车间原回收的凝结水和直排的凝结水通过原有凝结水管线及新增凝结水管线回收到动力车间除油除铁装置。联合二车间：将原回收至60万t/a催化装置除氧器的凝结水和直排的凝结水通过原有凝结水管线及新增凝结水管线回收到动力车间除油除铁装置。重整加氢车间：将原回收至大催化除氧器的凝结水和直排的凝结水通过原有凝结水管线及新增凝结水管线回收到动力车间除油除铁装置。动力车间：将该装置原来直排的凝结水通过新增凝结水管线回收到动力车间除油除铁装置。储运车间：在该车间的原油罐区增设凝结水自动泵，将各储罐的凝结水背压回收到凝结水自动泵中，通过加压将该罐区的凝结水回收到动力车间除油除铁装置。油品车间：将该车间渣油罐区原来直排的凝结水通过新增凝结水管线回收到动力车间除油除铁装置。在该车间的污油、重柴油罐区增设凝结水自动泵，将各储罐的凝结水背压回收到凝结水自动泵中，通过加压将该罐区的凝结水回收到动力车间除油除铁装置。污水车间：将该装置原来直排的凝结水通过新增凝结水管线回收到动力车间除油除铁装置。 通过改造，将全厂凝结水回收到动力车间新增的凝结水余热利用系统和凝结水除油除铁系统，并将处理后的凝结水送至动力车间除盐水箱供各装置使用。回收到动力车间新增凝结水处理系统的凝结水量冬季约为33.68t/h，夏季约为20.44t/h。最大程度的回收了全厂的凝结水。 凝结水精处理系统工艺技术 [4] 凝结水有很高的经济价值，主要包括新鲜水的价值、除盐或软化的价值和热值三个部分。理论上，凝结水是由蒸汽换热冷却后形成的，应该是非常“纯净”的。但由于实际生产过程中存在的泄漏和污染，常常造成凝结水的水质在含油、含铁、硬度及电导等方面不能达标。同时，考虑到生产过程中可能发生的“非正常生产”状况，需要对凝结水的处理采取在线监控等措施。一般地讲，如果凝结水回收后，因水质问题而未作为锅炉给水使用，则凝结水的再利用就不是最优化的。 存在的问题及分析 1.水质超标。 由以上结果可看出，新增凝结水的含油量和电导率均超标，如果未经处理的凝结水直接返回锅炉系统，极易造成锅炉结垢、腐蚀，过热器和汽机的积盐等问题,会降低热力设备的热效率,甚至会影响动力设备的安全运行，带来极大的隐患。 2.含油的凝结水比较分散。 目前可以回收的凝结水中可能含油的凝结水主要是各车间罐区的凝结水，由于各车间罐区比较分散，在各罐区安装除油设备也不现实，只能采用将含油凝结水集中进行处理的方式，同时便于凝结水的余热利用。 解决措施 1.精处理后凝结水的用途。 回收到动力车间的凝结水冬季约为33.68t/h，夏季约为20.44t/h。目前动力车间除盐水的生产量为冬季95t/h，夏季70t/h，凝结水回收后，可减少除盐水的产量。50t/h凝结水处理能力能满足目前需要并为今后扩建留有一定余量。 综合考虑，选用凝结水处理量为50t/h的凝结水处理装置。 2.工艺流程及说明[5,6]。 由于回收的凝结水中含油和金属腐蚀物，低于除盐水的标准，因此采取对凝结水进行除油、除铁的工艺技术路线。即：回收凝结水→换热器→凝结水罐→凝结水泵→复合双层膜凝结水精处理系统→活性炭过滤器→电导率合格→除盐水箱电导率不合格→中间水箱→混床→除盐水箱。 联合一车间、联合二车间、重整加氢车间、动力车间、污水车间及液化气脱硫醇重沸器的凝结水靠余压回到E-01汽、水换热器，除盐水冷却后，进入新增凝结水罐；储运车间、油品车间的凝结水，用汽动凝结水泵加压后，回到新增凝结水罐。新增凝结水罐的凝结水，由电动凝结水泵送至新增凝结水处理装置。将新增的凝结水经新增换热器同动力车间的除盐水进行换热，凝结水温度降低后，回收到新增的凝结水罐中，然后通过新增电泵进入复合双层膜凝结水精处理系统，除去凝结水中的油和铁，再进入活性炭过滤器进一步处理。 满足中压锅炉给水标准中油和铁含量的要求；活性炭过滤器出水总管设有油在线监测仪，若出水中油含量>1ppm，系统自动打开油表连通的三通阀，出水返回到凝结水箱；若油含量≤1ppm，而且电导率合格，出水进入除盐水箱；若油含量≤1ppm，但是电导率不合格，出水进中间水箱再进混床。 3.装置规模及物料平衡。 新增凝结水自动回收泵2台，全年运行；凝结水回收系统设计回收凝结水量为33.68t/h（冬季），20.44t/h（夏季）；疏水系统改造涉及约903个疏水点，一部分全年运行，一部分冬季运行；新增凝结水处理装置一套，处理量为50t/h，全年运行。本项目由三部分组成：凝结水回收系统；疏水系统；凝结水处理系统。下表3、4、5所示分别为：项目边界条件，物料平衡及消耗定额表。 节能效益 疏水部分节汽效益 本环节改造完成后，可有效减少由于关键疏水设备不好而造成的蒸汽泄漏损失，该部分减少的蒸汽泄漏量可认为是本环节的节能效益。减去汽轮机用汽量，榆林炼油厂现有的间接加热蒸汽量冬季约为44t/h，夏季约为38t/h。根据Armstrong的改造经验，经过疏水环节的改造，节汽率一般在5%~28%之间，这里按12%保守计算，年运行时间冬季4000h，夏季4000h，蒸汽价格50元/吨，则年节能效益为：F1=节约蒸汽量×蒸汽价格×年运行时间÷10000 =（44×0.12＋38×0.12）×50×4000÷10000=196.8（万元/年） 凝结水回收的节能效益 通过将各装置的凝结水回收利用，其效益体现在凝结水热值、节约除盐水和减少污水处理费用的几个方面。全厂原来直排，现在回到除盐水箱的凝结水量冬季约为20t/h，夏季约为10t/h，其效益体现在凝结水热值、除盐水价值和减少污水处理费用这几个方面。除盐水价格5元/吨，污水处理的费用为5元/吨，年运行时间按冬季4000h，夏季4000h，则年节能效益为：F2=回收凝结水量×年运行时间×（除盐水价值＋凝结水热值＋污水处理费）÷10000 =（20×4000＋10×4000）×（5＋5＋5）÷10000=180（万元/年）。该项目的节能净效益约为376.8万元/年。 结论 榆林炼油厂原有凝结水存在直排及硬度、油、电导率超标等问题。通过对凝结水回收系统的改造，最大程度的回收了全厂凝结水，减少了污水排放，节约水资源，降低CO2的排放量，对节能降耗、挖潜增效、减轻环境污染和水资源的合理利用等方面的工作，起到了积极的促进作用。 参考文献 [1] 吴淑英. 冷凝水回收系统应用与问题的解决[J]. 设备管理与维修,2008,10:49 [2] 高登山. 冷凝水回收处理技术[J]. 河南化工, 2008,25(11):27-30 [3] 南淑祥，张波，潘起宏. 高温密闭冷凝水回收在锅炉中的应用[J]. 石油天然气学报,2006,28(4):408-409 [4] 陈新，秦彩华. 蒸汽冷凝水回收系统改造及效益分析[J]. 化工中间体,2005,1:26-30 [5] 榆林炼油厂装置操作规程 [6] 马伯文等.催化裂化装置技术问答[M].2版。北京：中国石化出版社，2007.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/16/2010)