蒸汽凝结水闭式回收系统的应用

摘 要：兰州石化公司炼油区蒸汽管网采用蒸汽凝结水闭式回收系统，实现蒸汽凝结水的闭式回收，充分回收蒸汽凝结水及其所携带的大量蒸汽潜热，经过实际应用和技术标定，达到了预期的目的，取得了较好的节能和环保效果，值得借鉴引用。

关键词：蒸汽管网 凝结水系统 闭式回收

中图分类号：TE96 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—011—02

1 兰州石化公司炼油区蒸汽管网简介

兰州石化公司炼油区的设计和建设起始于20世纪50年代。在近50年的发展过程中，由于缺少统一规划、缺少整体优化设计以及缺少资金投入的原因，管网中还存在着不少的问题。庞大的蒸汽管网，在运行中必然会产生大量的蒸汽凝结水，蒸汽管道无自动排凝设施便是问题之一。为有效排出管线内的凝结水，采用蒸汽主管线手动放空式排凝，带来安全问题、能源浪费问题和环境污染问题，同时还影响到企业的形象。

2 蒸汽凝结水闭式回收系统原理

2.1 汽动式排凝回收装置

汽动式排凝回收装置是一种闭式蒸汽和凝结水回收系统，它兼有闭式回收系统的优点和功能，同时可以实现热能的梯级回收利用。它是对正常排凝疏水的回收利用：即对长期需要排凝的地方增加疏水器和汽水分离设施，正常回收，减少排放损失和环境污染。为了解决正常的排凝放空问题，建立汽动式排凝回收装置是一种有效的方法，这种方法不改变蒸汽管网的排凝管的位置、数量和管径，采用受控的蒸汽喷射携带排凝方法，集中进行汽水分离；3.5MPa的中压蒸汽汽水分离后多余的“次中压蒸汽”经过动能利用后，并入低压管网；没有蒸汽数量上的泄漏；1.0MPa的低压蒸汽汽水分离后的次低压蒸汽，以及中压凝结水闪蒸出来的二次蒸汽，被“次中压蒸汽”喷射提升压力后，能级恢复如初，重新回到低压蒸汽管网。完全没有低压蒸汽损耗与降质，并且回收了15%的中压闪蒸汽；低压凝结水与中压凝结水在“泵阀凝结水排汽站”内再次闪蒸出0.3MPa的乏汽，该乏汽被“次中压蒸汽”提升压力后，能级上升一级，并入低压蒸汽管网。中压和低压两级分离出来的凝结水在“泵阀凝结水排汽站”内自动加压后，将凝结水打入厂内的凝结水泵压管线，完全闭式回收，没有任何乏汽泄漏以及凝结水的浪费。在气动式凝结水回收站中，中压蒸汽在数量上没有损耗，在品质上由于它对低压蒸汽和乏汽进行了加压做功，动能基本没有损耗。

2.2 排汽加压回收装置

凝结水排汽加压回收装置实际可看成是的汽动式排凝回收装置的一部分，也是一种闭式蒸汽凝结水回收系统。主要作用是有效排除乏汽管网的蒸汽凝结水，它的工作原理是经乏汽管网排出的汽水混合物进入凝结水罐，凝结成水的部分从凝结水罐底部进入汽动凝结水泵，经低压蒸汽加压后进入蒸汽凝结水泵压管线，最终进入蒸汽凝结水除油除铁装置进行回收。凝结水罐闪蒸出的二次蒸汽从上部排除，经低压蒸汽提升后进入乏汽管网回收利用。整个过程中没有蒸汽和凝结水的排放损失。

3 蒸汽凝结水闭式回收系统在兰州石化炼油区的实施

3.1 平面布置

300万吨重催装置位于14#路东侧7#路北侧，做为兰州石化公司东区主要余热产汽装置之一，在装置运行正常的情况下，其余热输出量可达到到150～160t/h，其中输出中压蒸汽10～20 t/h，输出低压蒸汽130～140 t/h。长期以来，该装置所产生的蒸汽品质较低，300万吨重催装置所产生的中压蒸汽温度最低时为230℃，接近饱和蒸汽温度，低压蒸汽温度也远低于本厂自备锅炉和电厂来低压蒸汽的温度装置，考虑了以上因素，在14#/7#路东北角建立一台汽动排凝装置。随后在蒸汽中低压蒸汽交汇的小重催南侧、14#/5#路东南和西北两侧各建立一台汽动排凝装置，在东三、四线末端的14#/7#路东南角和14#/3#路西北角各建立一台汽动排凝装置；在乏汽带水最为严重的14#/5#路东南角和14#/7#路东南角各建立一台排汽加压装置。

3.2 技术标定

2007年3月23日开始6个汽动排凝装置和2个凝结水排汽加压装置施工验收完毕，开始投用和现场调试的条件。

为了对14#路蒸汽排凝治理项目投用以来的运行效果，进行一个定量的评价，在该措施投用一段时间后，我们有代表性的选择了914、714、514A、314B四个排凝装置和714、514两个排汽加压装置进行了标定，并得到数据积累。

中压蒸汽串入低压蒸量=低压蒸汽总出口流量—低压蒸汽总入口流量=4891—1365=3526kg/h。

本次14#路蒸汽排凝回收装置标定共有74条排凝回收系统，其中运行排凝回收系统51条，投用率占68.92%，停用系统23条，占31.08%。

通过本次标定和计算，14#路蒸汽排凝回收装置低压蒸汽回收量在运行51条排凝系统线时可回收低压蒸汽11.747t/h，可回收凝结水4.1t/h（详见表1和表2）。

按百分比计算蒸汽排凝回收装置总回收能力如下：

（1）低压（1.0MPa）蒸汽：11.747t/h？8.92%=17.044t/h。

（2）凝结水：4.1t/h？8.92%=24.231t/h。

从表1和表2可以看出，回收蒸汽和凝结水最多的位置在314B，原因是该处排凝点最多，相对而言，由于914排凝点较少，产生的蒸汽和凝结水量也最少。

还可以看出，蒸汽压力、温度参数越低，则回收的蒸汽和凝结水越多。

4 蒸汽凝结水闭式回收系统实施后效果

4.1 安全隐患得到解决

利用集管式排凝代替原有放空式排凝，大口径集水管才能充分地在主管线内全部“陷落”凝结水，再由疏水器排出。有效排出蒸汽管道内的凝结水，消除“水击”隐患，确保蒸汽系统的安全平稳运行。该项目实施半年来，凡安装了排凝措施的管段，从未产生“水击”现象，也从未收到用户关于蒸汽温度低或蒸汽带水的投诉。

4.2 节能节水效果可观

根据汽动排凝的原理可知：本次改造属于“零泄漏”效果，实施后，71个排凝管线的蒸汽直通现象消除了，目前所泄漏的蒸汽就完全回收了，产生了可观的节能节水效果。

（1）节水效果：由表2可知，回收凝结水平均为4.1吨/小时，每年可回收蒸汽凝结水3.28万吨。

（2）节能效果：由表1可知回收蒸汽11.75吨/小时，年回收蒸汽热能折合标煤10217.4吨；每年可回收的蒸汽凝结水余热折合标煤505.8吨。两项共计回收热量折合标煤10723.2吨。

4.3 减少环境污染

排凝优化治理后，有效消除放空式排凝带来蒸汽排空产生的噪声污染，每年减少热量排放3.51？08MJ，减少向工业污水系统排放蒸汽凝结水3.28万吨，减少了环境污染，美化了环境。

5 结论

蒸汽凝结水闭式回收系统的研究和应用，能够有效的排除蒸汽管网在运行中产生的蒸汽凝结水，从根本上消除了“水击”隐患，确保蒸汽系统的安全平稳运行，还解决了传统的放空式排凝带来的蒸汽排空的现象，节约了大量的排空蒸汽和蒸汽凝结水，经济效益十分显著，同时解决了蒸汽排空带来的噪声、热量排放、污水排放等环境污染问题。

参考文献：

[1] 唐习锋.中国石油兰州石化公司动力系统现状.企业内部资料，2006（4）.

[2] 赵永生.HRSG再热蒸汽管道中的水击现象分析与预防[J].国际电力，2005（05）.