蒸汽冷凝液回收系统存在的问题及措施

刘茂德 吴亚奎 余光兴 李德分

(贵州黔希化工有限责任公司，贵州黔西，551500)

某公司以贵州煤为原料，经过航天炉煤气化制得水煤气，再经中温部分变换将工艺气中的CO控制在22%左右，变换出口变换气经过低温甲醇洗进行脱硫脱碳，将变换气净化后得到净化气中的CO2小于10 ppm、H2S小于0.1 ppm，净化气在经过前端净化单元，将其中微量的CO2、H2O和甲醇除掉得到合成气，合成气经过冷箱进行分离得到产品CO(纯度≥98.5%)及富氢气(氢气含量≥87%)，产品CO经过压缩机加压后送至后续工序生产乙二醇，富氢气经过PSA变压吸附得到99.9%以上的氢气，氢气送至后续工序，PSA再生过程中的解吸气经过尾气压缩机加压后返回冷箱回收利用，该项目配套蒸汽冷凝液回收装置。

冷凝液回收系统是东华科技公司为充分回收余热和水资源，将各个生产装置所产生的蒸汽冷凝液统一收集回收，以减少分散收集，降低公司投资成本。利用不同等级的蒸汽冷凝液，进入相应闪蒸槽进行闪蒸，得到该温度下的饱和蒸汽。冷凝液管网及闪蒸槽出现水击直接影响装置的运行以及缩短设备、管道的使用寿命。新增蒸汽管网疏水回收装置，合理解决了冷凝液系统水击，使其充分回收利用。

1 工艺流程简介

工艺流程如图1，来自管网的中压蒸汽凝液进入蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅰ(V-1001)闪蒸，闪蒸蒸汽进入1.7MPa饱和蒸气管网，剩余凝液进入蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅱ(V-1002)进一步闪蒸；来自1.7MPa蒸汽冷凝液管网进入蒸汽闪蒸槽Ⅱ(V-1002)，闪蒸蒸汽进入0.8MPa饱和蒸汽管网，剩余凝液进入蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅲ(V-1003)进一步闪蒸；来自0.8MPa蒸汽冷凝液管网进入蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅲ(V-1003)。闪蒸蒸汽进入0.4MPa饱和蒸气管网，剩余凝液进入蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅳ(V-1004)进一步闪蒸；来自全厂的0.4MPa蒸汽冷凝液和蒸汽冷凝液收集槽(V-1008)冷凝液进入蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅳ(V-1004)，闪蒸蒸汽送至26工艺除氧器，凝液经低压冷凝液提升泵(P-1001A/B)提压后和蒸汽冷凝液闪蒸槽Ⅲ(V-1003)的凝液汇总后送入冷凝液换热器Ⅰ(E-1001)、冷凝液换热器Ⅱ(E-1002)和冷凝液换热器Ⅲ(E-1003)，预热脱盐水回收热量后凝液送至脱盐水站。

图1 工艺流程图

冷凝液换热器Ⅲ(E-1003)中，凝液与0.7MPa低压脱盐水换热，将低压脱盐水预热后送入26工艺除氧器；冷凝液换热器Ⅱ(E-1002)中，凝液与1.3MPa高压脱盐水换热，预热后的脱盐水与动力冷渣机低温脱盐水汇总后进入变换系统换热，然后返回冷凝液换热器Ⅰ(E-1001)进一步提温后送入热电站除氧器。

2 冷凝液管网及闪蒸槽产生水击的原因

冷凝液系统接收各装置送来的蒸汽冷凝液，冷凝液输送管道水击严重，进各闪蒸罐的冷凝液会引起闪蒸罐震动，导致不同等级冷凝液管道焊口及导淋损坏，很多时间切除管线在线处理漏点及阀门，有时在线带压堵漏，导致系统减负荷生产，冷凝液现场排放。蒸汽冷凝液回收系统造成水击的条件是管网冷凝液中有不凝气或蒸汽，即系统以及冷凝液管网内有热蒸汽和冷水，或温差较大的冷凝液混合进入管道内，两种物料在系统或管线内相碰撞产生水击，其瞬间作用力很大，长期水击往往造成管道爆裂和垫片破裂，具体产生水击的原因有以下四种：

(1)冷凝液回收系统在初次开车时没有对冷凝液管道充分排气，导致管道内的不凝气在冷凝液管网U型、弯头或高点处残留，冷凝液与不凝气在管道中不断碰撞，产生水击声。同时在用蒸汽加热低沸点高压力介质时如换热列管出现泄漏，发生介质窜入蒸汽冷凝液系统两相发生碰撞，同样会产生水击。

(2)各装置所使用的蒸汽疏水器出现损坏，蒸汽不断通过疏水器窜入冷凝液管网。

(3)蒸汽冷凝液流量波动较大，部分冷凝液在管道内闪蒸出蒸汽，汽/液两相在管道中发生相互碰撞。同等级蒸汽冷凝液在温差较大情况下混合在一起进入系统。

(4)冷凝液进入闪蒸槽(收集槽)时由于闪蒸槽内压力较低出现冷凝液在阀后的管道及降液管处闪蒸出蒸汽，导致闪蒸罐内反复出现水击声。

3 技术优化及解决措施

冷凝液产生的装置在引蒸汽时缓慢进行(即控制冷凝液的量)，同时打开冷凝液管道管网各点的低点导淋和高点排气阀，进行充分暖管及排不凝气，待管道无水击声和振动时关闭。冷凝液系统出现水击时需逐个排查各装置的蒸汽疏水器，及时更换或维修。确保疏水器能正常运行。降低管道及设备受到水击现象的磨损。

合理控制闪蒸槽的压力及进口冷凝液的阀门开度，避免闪蒸槽压力过低时冷凝液管道存在闪蒸空间，导致冷凝液闪蒸成蒸汽；同时闪蒸槽的压力过高，也会造成回收罐闪蒸出来的蒸汽窜入冷凝液管网内产生汽/液水击。

如图2所示，通过小改，将各闪蒸槽原设计的降液管由液面底下切割至液面上。减少冷凝液在降液管处闪蒸造成管内水击。同时将同一压力等级温差较大的冷凝液通过技改单独从备用口处引进闪蒸槽内，冷凝水回收系统的冷水和热水分开进系统，以防低温冷凝水与高温冷凝液(过热水闪蒸)接触，有效避免因温差较大而带来的水击；通过对闪蒸槽降液管进行合理改造后系统运行稳定，系统水击现象得以有效控制。

图2 闪蒸槽结构优化图

4 疏水回收方式

化工生产中蒸汽管道疏水装置均为现场排放，造成水资源浪费，而水资源是化工生产必不可少的一种原材料。同时蒸汽冷凝液的水质较好，现通过集中有效回收各装置区蒸汽冷凝液经换热降温送至脱盐水站制取脱盐水，降低脱盐水生产成本，同时达到降本增效的目的。

生产过程中常用9.8MPa、3.8MPa、1.7MPa、0.8MPa、0.5MPa等蒸汽，各等级蒸汽由管道输送到各个生产单元使用，由于蒸汽管网覆盖面积广、管线布置长，存在热量流损，在各等级的蒸汽处设置了蒸汽疏水器进行疏水，疏水后冷凝液均就地排放，冷凝液及余热未得到有效收集利用，同时乱排乱放造成了环境污染。

如图3所示在原有的冷凝液回收装置内建立单独冷凝液回收储罐，将各等级蒸汽原有的疏水器或导淋通过管道统一收集送至回收槽内，经过冷凝液泵送至原有的冷凝液罐内，然后通过液位控制阀控制收集槽液位确保冷凝液泵能在安全情况下运行，通过集中有效回收各装置区蒸汽冷凝液，经换热降温送至脱盐水站制取脱盐水。

图3 新增冷凝液收集系统图

本方式是一种冷凝液有效回收一体装置，包括收集槽、冷凝液泵及液位调节阀，收集槽上安装有液位变送器、温度表，冷凝液泵出口安装有压力表，本装置还包括自动控制液位系统。整个回收过程依靠自动控制系统进行控制。每小时回收蒸汽冷凝液近50吨，既解决乱排乱放问题，又回收余热，同时有效降低脱盐水生产成本，达到降本增效的目的。

5 结论

蒸汽冷凝液回收系统在化工以及涉及到有蒸汽冷凝液产生的行业，是必不可少的系统，因冷凝水不但水质好而且含有大量的热量。怎么将不能直接利用的不同等级蒸汽冷凝液得以有效回收，以及如何彻底解决冷凝液回收系统的水击问题，一直是各行业急需解决的难题。本文本着高效节能这一原则进行讨论研究，凭借装置长期运行实践经验，挖掘系统废热综合利用潜力，对冷凝液回收设备进行不断改进升级，充分回收蒸汽冷凝水，使能源的回收利用率达到95%以上，有效减少了软化水的流失和热污染，提高了水资源利用率，充分节约了燃料和软化水。技术改进后系统水击现象得以消除，提高了管道和设备使用寿命，降低了维修成本。同时通过新增管网冷凝液疏水回收装置将蒸汽管网不同等级的疏水导淋汇总收集，充分回收利用，有效减少了运行成本。