螺旋板出气“U”形管冷凝液回收的改造

丁立柱

（南化集团连云港碱厂，江苏 连云港 222042）

连云港碱厂采用了各种手段降低氨耗，其中通过改造螺旋板出气“U”形管，增设冷凝液回收总管以及冷凝液储罐，有效地解决了冷凝液外排问题，对于纯碱企业的发展有着非常深刻的意义，为国内同类工艺起到借鉴。

1 改造前状况

我厂轻灰煅烧炉每台对应独立的炉气处理系统，从上述工艺流程可知，经过螺旋板换热器冷却后的炉气是通过“U”形管并入炉气总管再进入炉气洗涤塔。为了保证轻灰煅烧炉稳定运行，杜绝轻灰煅烧炉炉头密封面炉气溢出或漏入窑气，轻灰煅烧炉炉头压力需控制微负压操作，主要通过调节螺旋板出气蝶阀（DN700）控制轻灰煅烧炉炉头压力，炉头压力一般控制在±150Pa范围内，加上旋风分离器、热碱液塔、热母液塔及螺旋板换热器阻力降，一般螺旋板出气压力控制在－5～－6kPa。因负压过大，造成炉气经过螺旋板换热器冷却产生的冷凝液部分被带入“U”形管中，与管内壁产生碰撞，沿着“U”形管的内壁进入出水管，直接排入地沟（图1），造成很严重的物料浪费和环境污染。同时“U”形管出水管线易漏入空气，降低炉气浓度。

2 改造方案

2.1 增加冷凝液总管

图1 改造前冷凝液管线示意图

5台螺旋板换热器出气“U”形管出水管线呈分散状态，无法进行集中收取，故新增一根冷凝液总管（DN80）。考虑到冷凝液中含氨约40tt，对碳钢材质的管线存在一定的腐蚀性，本次改造管线使用钢骨架塑料复合管，连接方式采用电熔连接，这样，在增强管线耐腐蚀性的同时尽量减少法兰密封面。

2.2 增加冷凝液储罐

2.2.1 冷凝液量的确定

增加临时管线，将5台螺旋板出气“U”形管连接在一起并安装流量计，对“U”形管冷凝液排放量进行测量，连续测量72h，在5台轻灰煅烧炉稳定运行的情况下，冷凝液流量约为2m3／h。

2.2.2 冷凝液储罐A及设计原理

考虑到储罐A在系统正常运行过程中，一方面作用是收集冷凝液，另一方面主要作用是对新增冷凝液总管形成水封，避免空气通过新增冷凝液总管漏入炉气系统。综合上述两个问题，结合现场的具体情况，储罐A尺寸设计如下：DN600×1400，上端敞口，冷凝液进口管线中心距离储罐底部600mm，在储罐内通过90°弯头改变方向，向下约500mm，管线出口与储罐底部高度100mm，冷凝液出口管线与进口管线在同一标高，通过储罐进、出口管线与储罐本体形成“U”水封。

为了节约成本，降低能耗，储罐A不安装液位计与输送泵，主要通过以下方法解决上述问题。

方法一：将储罐A设计成敞口设备，通过目测判断储罐A液位；同时，可以通过储罐A内液面是否超过出液管，判断储罐B液位是否达到100%；

方法二：将储罐A下部500mm安装在水平面0m以下，利用重力原理，通过管线与设备之间的高度差，完成冷凝液的收集。

2.2.3 冷凝液储罐B及设计原理

考虑到冷凝液流量较小（2m3／h），根据现场的实际情况，储罐B尺寸设计如下：DN1500×3000，体积约为5.3m3，为了节约成本，储罐B不安装输送泵与液位计，主要通过以下方法解决冷凝液外送与储罐液位控制的问题。

将储罐B安装在水平面0m以下，利用重力原理，通过管线与设备之间的高度差，完成冷凝液的收集。如何将冷凝液外送至冷母液桶，考虑到冷凝液储罐B容量5.3m3，若增加动力传输，一方面泵选择困难，另一方面增加能耗。现场西侧管廊架上有压缩空气管线，压缩压力约0.6MPa，距离新增的储罐B水平距离约30m，管线连接、安装方便。储罐B冷凝液出口与冷凝液进冷母液桶入口高度差约为13m，压缩空气压力约0.6MPa，完全可以满足冷凝液外送动力需要，从安全角度考虑，压缩空气在进入储罐前安装减压阀，调节进行压力，这样就可以解决储罐B冷凝液外送不用增加冷凝液输送泵的问题。

根据实际生产情况，及时调整外送频次，避免因储罐B液位满，外送不及时造成储罐A溢流的问题。

2.3 冷凝液管线改造的实施

冷凝液系统正常运行状态时，阀门0、1、2、3、4、5及阀门6打开，阀门7关闭，螺旋板换热器出气“U”形管内冷凝液依靠自身重力作用通过新增冷凝液总管流入储罐A，待储罐A内冷凝液液位达到出口管线高度时，冷凝液溢流进入储罐B。外送频次1次／2h，冷凝液外送时，关闭阀门5与阀门6，打开阀7，利用压缩空气压力将储罐B内冷凝液排入冷母液桶，时间大约需要5min，待储罐B内冷凝液排净后，冷凝液出液管线会产生轻微振动，此时关闭阀门7，打开阀门6，将储罐B内压缩空气排出，待储罐B内压缩空气排净后，打开阀门5，储罐B重新投入使用。

图2 改造后的冷凝液管线工艺流程图

注意事项：因阀门5与储罐A距离较近（约500 mm），所以阀门5必须在储罐B内压缩空气排净后方可打开，不然压缩空气易串入储罐A，造成储罐A内冷凝液溅出。

3 结 语

此次技术改造方案实施后，通过实际运行验证，螺旋板换热器出气“U”形管中产生的冷凝液可以全部回收，达到了技术改造的预期目的，通过回收物料，每年可节约费用30万元。2012年月12份，利用相同的技术改造方案，对重碱车间压缩工序压缩机倒淋水管线进行改造，回收下段气倒淋及气水分离器倒淋水，2013年1月份投入使用，同样取得了显著的效果。

［1］ 陈学勤.氨碱法纯碱工艺［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社.1989