李文國(guó)，于春元，楊 雷，孫英策

(中國(guó)石油吉林石化公司 乙烯廠,吉林 吉林 132022)

中國(guó)石油吉林石化公司乙烯廠除鹽裝置使用供排水裝置送來(lái)的低硅水，與2臺(tái)串聯(lián)的水-水換熱器利用鍋爐裝置返回的凝液換熱后，再被送入3臺(tái)并聯(lián)的汽-水換熱器二次加熱，熱源為低壓蒸汽，通過蒸汽調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用，使換熱后的原水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)30～40 ℃，進(jìn)入活性炭過濾器過濾后送入清水箱，作為系統(tǒng)用水。清水泵將清水箱內(nèi)水送至陽(yáng)浮床離子交換器，除去水中金屬陽(yáng)離子，再經(jīng)除二氧化碳器除去水中二氧化碳，進(jìn)入中間水箱，由中間水泵送入陰浮床離子交換器除去水中酸根離子后產(chǎn)生一級(jí)除鹽水，再經(jīng)混床進(jìn)一步除去水中殘留離子制成二級(jí)除鹽水，送入除鹽水箱，由除鹽水泵經(jīng)加氨調(diào)節(jié)到規(guī)定指標(biāo)后，送鍋爐的除氧器，進(jìn)一步除去除鹽水中的氧離子后制成鍋爐給水，由鍋爐給水泵送入鍋爐進(jìn)行加熱，產(chǎn)生各種等級(jí)的水蒸汽送給下游用戶，為生產(chǎn)裝置提供熱源。各生產(chǎn)裝置返回的蒸汽凝液在分析指標(biāo)合格的情況下并入鍋爐的除氧器繼續(xù)使用，分析指標(biāo)不合格的蒸汽凝液并入鍋爐的凝液罐，通過2臺(tái)凝液泵加壓后送入除鹽罐區(qū)的凝結(jié)水箱，可作為除鹽裝置的一級(jí)除鹽水使用，目的是減少一級(jí)除鹽水的制水量，達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。2012年工廠為了平衡蒸汽，將汽-水換熱器的加熱蒸汽改為低低壓蒸汽，通過疏水器的凝結(jié)作用產(chǎn)生凝結(jié)水，送入凝結(jié)水箱。然而通過疏水器凝結(jié)而成的凝結(jié)水壓力過低無(wú)法順利回收至凝結(jié)水箱，作者利用水力噴射器抽真空增壓的工作原理，利用壓力較高的凝液作為動(dòng)力源，使壓力較低的凝結(jié)水全部回收。

1 除鹽裝置凝結(jié)水回收系統(tǒng)存在的問題

1.1 蒸汽凝液無(wú)法順利回收

由于參數(shù)的改變導(dǎo)致經(jīng)疏水器凝結(jié)而成的凝結(jié)水壓力過低(僅為0.03 MPa)無(wú)法順利地進(jìn)入10 m高的凝結(jié)水箱，只能將凝結(jié)水排入地溝，造成了能源的浪費(fèi)。

1.2 換熱器故障頻繁

凝結(jié)水因壓力過低無(wú)法順利進(jìn)入凝結(jié)水箱，直接導(dǎo)致疏水器疏水效果不好造成排水不暢通，進(jìn)而造成換熱器經(jīng)常發(fā)生水擊現(xiàn)象，在運(yùn)行一段時(shí)間后，經(jīng)常會(huì)發(fā)生小浮頭螺栓失去預(yù)緊力造成密封失效，影響了換熱器的正常換熱，只能將換熱器切除檢修，嚴(yán)重制約了系統(tǒng)的處理能力。

1.3 增加污水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)

凝結(jié)水排入地溝后進(jìn)入污水系統(tǒng)，增加了污水系統(tǒng)的處理能力，在經(jīng)濟(jì)上十分不理想，也不利于環(huán)保。

為了使凝結(jié)水能夠順利地進(jìn)入凝結(jié)水箱，就必須為其加壓，常規(guī)的做法增加1臺(tái)小型儲(chǔ)罐和加壓用的水泵，通過儲(chǔ)罐的收集后再利用水泵送入凝結(jié)水箱。為了能使凝結(jié)水順利進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)，必須將儲(chǔ)罐安裝在地下，加壓所使用的水泵在運(yùn)行時(shí)一開一備，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這種改造方法不僅工程量較大，而且既增加了投資，又增加了設(shè)備操作和維護(hù)的工作量，加之在運(yùn)行時(shí)消耗電能，所以不能算作是最優(yōu)的方案。

2 除鹽裝置凝結(jié)水回收系統(tǒng)改造內(nèi)容

2.1 水力噴射器的工作原理及結(jié)構(gòu)

水力噴射器又稱射流器，它在運(yùn)行時(shí)具備2個(gè)重要功能：產(chǎn)生工作所需的真空和產(chǎn)生混合流體。它主要用來(lái)抽吸各種氣體、固體和液體。它不含運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作穩(wěn)定可靠，可單獨(dú)使用，也可和其它工藝生產(chǎn)裝置聯(lián)合起來(lái)使用，可根據(jù)高、低壓流體的參數(shù)得到不同壓力的混合流體，滿足不同的需要[1]。而抽吸量的大小，可由工作流體的壓強(qiáng)和流速來(lái)控制，最突出的優(yōu)點(diǎn)在于提高引射流體的壓力而不直接消耗機(jī)械能、電能等各種能源。目前在能源、化工、交通運(yùn)輸、航空航天等許多工業(yè)部門得到應(yīng)用[2]。

水力噴射器主要由噴嘴、吸入室、混合室、喉管、擴(kuò)散室組成，見圖1。它的工作原理是工作流體以一定速度通過噴嘴，根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)噴嘴的截面積減小時(shí)，使得流速增大，動(dòng)能增加，壓力能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，壓力減小，這樣在噴嘴出口處形成負(fù)壓(真空)，使得引射流體被吸入，并隨工作流體一起進(jìn)入混合室，進(jìn)行能量和質(zhì)量的傳遞。在混合室內(nèi)，工作流體的流速逐步減慢，引射流體流速逐步加快，到達(dá)混合室出口處，兩者的速度逐漸趨于一致，混合過程基本完成。然后混合流體經(jīng)過喉管進(jìn)入擴(kuò)散室內(nèi)。在擴(kuò)散室內(nèi)，截面不斷增大，速度逐步減小，將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，增壓后輸出[3]。

圖1 水力噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 具體改造方案的實(shí)施

改造后的凝結(jié)水回收系統(tǒng)示意圖見圖2。改造的過程為將鍋爐裝置返回的凝液線斷開，采用法蘭連接的方式安裝水力噴射器，在其入口處安裝壓力控制閥和壓力表，用以調(diào)節(jié)并觀察水力噴射器的入口壓力，使其達(dá)到設(shè)計(jì)值。在換熱器疏水器后的凝結(jié)水線上安裝壓力表和導(dǎo)淋閥。在投用時(shí)，先緩慢打開凝液壓力調(diào)節(jié)閥，通過觀察壓力表5使水力噴射器的吸入壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，再打開凝結(jié)水控制閥，通過壓力表3可以觀察凝結(jié)水的吸入效果，也可以打開導(dǎo)淋閥進(jìn)行觀察。

1—換熱器產(chǎn)生的低壓凝結(jié)水；2—凝結(jié)水控制閥；3—壓力表；4—水力噴射器；5—壓力表；6—凝結(jié)水箱；7—鍋爐裝置返回的凝液；8—凝液壓力調(diào)節(jié)閥；9—導(dǎo)淋閥圖2 改造后的凝結(jié)水回收系統(tǒng)示意圖

由于各生產(chǎn)裝置的負(fù)荷并不是恒定不變的，所以鍋爐裝置返回凝液流量也會(huì)有很大的變化，不同工況下，對(duì)水力噴射器的噴嘴直徑要求是不同的，也會(huì)影響水力噴射器的工作效果。根據(jù)鍋爐裝置返回凝液的不同流量，在最小流量、最大流量和平均流量3種條件下計(jì)算噴嘴的直徑，在運(yùn)行中通過更換不同規(guī)格的噴嘴來(lái)滿足不同工況下的運(yùn)行要求。

2.3 改造后的效果分析

凝結(jié)水回收系統(tǒng)自改造投用后已運(yùn)行三個(gè)多月，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。使用0.7 MPa的凝液作為動(dòng)力源，在水力噴射器的作用下，可使凝結(jié)水的壓力達(dá)到(0.15～0.45)MPa，汽-水換熱器產(chǎn)生的所有凝結(jié)水全部順利地被回收到凝結(jié)水箱，完全達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

項(xiàng)目實(shí)施后，大約可回收凝結(jié)水7.5 t/h作為一級(jí)除鹽水使用，同時(shí)減少除鹽污水排放7.5 t/h，按照污水排放費(fèi)用為6.5元/t和除鹽水價(jià)格5.68元/t進(jìn)行計(jì)算，可節(jié)約成本約80萬(wàn)元/a，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

3 結(jié) 論

該改造方法簡(jiǎn)單易行，不需要對(duì)原有流程做大的改動(dòng)，投資較低，而且在運(yùn)行過程中不消耗任何能源，不增加操作人員的工作量，并且基本不需要進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和檢修，極大地降低了運(yùn)行成本，可為同類裝置的改造提供參考。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 毛文元，胡明輔，安贏,等.流體噴射器的研究與應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備,2010，39(2)：44-45.

[2] 陸宏圻.射流器技術(shù)的理論及應(yīng)用[M].北京：水利水電出版社，1989：42-50.

[3] 毛小兵 胡甫才.噴射器在船舶冷酷節(jié)能中的應(yīng)用與實(shí)踐研究[J].節(jié)能技術(shù),2001，30(1):29-30.