胡海風(fēng)，竇全江，龍希軍，吳永紅，蔣軍

經(jīng)驗(yàn)交流

北方高寒地區(qū)長距離輸送管帶凝結(jié)水回收技術(shù)應(yīng)用

胡海風(fēng)，竇全江，龍希軍，吳永紅，蔣軍

（中國石油獨(dú)山子石化公司，新疆獨(dú)山子833699）

從節(jié)能、防凍、優(yōu)化操作等方面講述獨(dú)山子石化煉油廠對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)的回收改造，一方面將凝結(jié)水代替新水工質(zhì)補(bǔ)入循環(huán)水場，降低了全廠新水的需求量；另一方面將凝結(jié)水并入熱水系統(tǒng)，替換除氧水補(bǔ)水，同時(shí)對(duì)熱量進(jìn)行二次利用。通過對(duì)水汽系統(tǒng)聯(lián)運(yùn)聯(lián)控摸索的不斷調(diào)整，整合了全廠公用工程資源，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

凝結(jié)水；回收；節(jié)能

在石化企業(yè)中常用蒸汽作為熱源來提高被加熱介質(zhì)的溫度，在這個(gè)過程里蒸汽釋放汽化潛熱被冷凝成相同溫度的飽和水〔1〕，即凝結(jié)水。凝結(jié)水通過輸水管排出的同時(shí)也將里面的熱量帶了出來，此時(shí)疏水器的性能往往決定凝結(jié)水帶出的熱量。如果選用性能良好的疏水器可以直接降低凝結(jié)水溫度，既利于凝結(jié)水的回收，又能將蒸汽熱能充分利用。所以回收利用凝結(jié)水是重要的節(jié)能措施。

1　問題與現(xiàn)狀

獨(dú)山子石化公司煉油廠有生產(chǎn)裝置分布在新區(qū)和老區(qū)，新老區(qū)之間相距10 km，油氣品通過系統(tǒng)管帶輸轉(zhuǎn)。每年10月至次年4月，為了保證正常的油品輸轉(zhuǎn)，系統(tǒng)管帶之間建有專用的伴熱蒸汽總線，為10多條油氣管線的伴熱線提供伴熱蒸汽。系統(tǒng)伴熱線共有24組蒸汽給汽點(diǎn)和疏水站，每組疏水站有9～22條伴熱凝結(jié)水線，冬季投用伴熱線總數(shù)達(dá)到400條，各個(gè)疏水站凝結(jié)水直排進(jìn)戈壁滲水井，約有20～42.8 t/h凝結(jié)水直接浪費(fèi)（DSZ-PROSS軟件核算），水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

考慮北方高寒地區(qū)嚴(yán)重缺水的特點(diǎn)，如有效回收凝結(jié)水不僅可以降低全廠燃料消耗量和燃料費(fèi)用，還可降低循環(huán)水場對(duì)原水（新水）的消耗量。通過優(yōu)化凝結(jié)水回收系統(tǒng)流程，合理調(diào)配凝結(jié)水的去向，采用防凍撬裝+開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)〔2〕，可順利實(shí)現(xiàn)冬季對(duì)新老區(qū)煉油系統(tǒng)管線伴熱線凝結(jié)水的回收，從而達(dá)到節(jié)能、節(jié)水的目的。

2　水質(zhì)分析

煉油老區(qū)蒸汽由二電供應(yīng)，由于熱電廠定期向鍋爐水中注氨來調(diào)節(jié)鍋爐水的pH使得凝結(jié)水中含有一定量的氨氮，雖然回收后的凝結(jié)水經(jīng)過涼水塔曝氣時(shí)向大氣中逃逸部分氨氮，但是氨氮的存在對(duì)循環(huán)水水質(zhì)有嚴(yán)重影響：一則易造成銅材質(zhì)的腐蝕；二則消耗氧化性殺菌劑；三則會(huì)為微生物的滋生提供營養(yǎng)；四則在硝化菌的作用下會(huì)釋放出H+離子，增加系統(tǒng)的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。車間取現(xiàn)場凝結(jié)水，送某藥劑廠家實(shí)驗(yàn)室測算水中氨氮的質(zhì)量濃度小于2 mg/L時(shí)，氨與銅發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的傾向較小，通過添加銅緩蝕劑，能夠控制上述四點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。新管道經(jīng)過沖洗，對(duì)現(xiàn)場凝結(jié)水的連續(xù)監(jiān)測，水質(zhì)參數(shù)具體如下：凝結(jié)水中鈣離子＜0.2mg/L（max），鐵離子≤0.1mg/L（max），濁度≤3 FTU（max），鉀離子≤0.5mg/L（max），二氧化硅≤0.6mg/L（max），pH 7～9.5。經(jīng)水質(zhì)承包商、技術(shù)部門、車間三方認(rèn)定，凝結(jié)水滿足作為補(bǔ)充水的要求。

3　資源配置

凝結(jié)水回收站所處位置多數(shù)都遠(yuǎn)離生產(chǎn)設(shè)施，附近沒有可以依托的電源和氣源，按照就近利用原則，利用沿途原有伴熱蒸汽線提供汽源，24套凝結(jié)水回收站選用汽動(dòng)泵站。凝結(jié)水回收站號(hào)-絕對(duì)地坪標(biāo)高如圖1所示（13.1為凝結(jié)水回收電動(dòng)泵站；24.1站點(diǎn)為熱水回水管線）。

圖1　凝結(jié)水回收站號(hào)-絕對(duì)地坪標(biāo)高

由圖1可見，因煉油新老區(qū)系統(tǒng)管帶呈南高北低態(tài)勢落差高達(dá)124.74m，凝結(jié)水回收汽動(dòng)泵的揚(yáng)程只有60m，按照正常的直接回收思路，無法克服管網(wǎng)阻力降（彎頭損失和直管損失）和落差，冬季運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際和汽動(dòng)泵的工況劃分，將凝結(jié)水分三部分進(jìn)行回收利用：

一是將1～3#泵站回收的凝結(jié)水，送入一循環(huán)水場的一催化清潔循環(huán)水回水線，作為一循的系統(tǒng)補(bǔ)水；二是將4～13#泵站回收的凝結(jié)水經(jīng)電動(dòng)泵站加壓換熱回收后，送入二循環(huán)水場，作為二循的系統(tǒng)補(bǔ)水；三是將14～24#泵站回收的凝結(jié)水送至60萬原油罐區(qū)改造后的熱水回水管線，可以減少動(dòng)力站（或換熱站）對(duì)熱水系統(tǒng)的除氧水補(bǔ)水量。

4　溫度監(jiān)控

系統(tǒng)伴熱線冷凝水用管線輸送至冷凝水回收罐，回收的冷凝水有一定的溫度的要求，主要取決于疏水閥的性能和管線保溫。

如果疏水閥失靈，不具備良好汽水分離性能，大量的蒸汽竄到凝結(jié)水管道里，不僅熱量損失大〔3〕，而且會(huì)產(chǎn)生“水擊”，同時(shí)使罐內(nèi)超溫超壓，達(dá)不到冷凝水回收的節(jié)能作用。筆者系統(tǒng)使用的是CSF-DJH閉路疏水閥，采用超導(dǎo)感溫原件，能夠靈敏識(shí)別汽、水溫度的差別，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凝水的排量和連續(xù)排放的功能，在蒸汽低壓系統(tǒng)使用，蒸汽泄漏近似零，能夠有效地減少閉路管網(wǎng)內(nèi)漏，最大限度地實(shí)現(xiàn)排水阻汽。經(jīng)其汽水分離后排出的冷凝水為70～90℃，配合現(xiàn)場數(shù)顯溫度傳感器，在簡單的人工調(diào)節(jié)下即實(shí)現(xiàn)多個(gè)排水點(diǎn)都能達(dá)到相同的排水溫度，使進(jìn)入回收罐的冷凝水溫度達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。冷凝水回收系統(tǒng)管線均采用硅酸鋁真絲毯作為保溫填充物。通過對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)管線沿途測溫發(fā)現(xiàn)管線溫度比環(huán)境溫度高＜10℃，符合節(jié)能要求。

5　工藝流程

煉油凝結(jié)水回收裝置是由北京某公司設(shè)計(jì)建造，該公司在凝結(jié)水回收方面具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。整個(gè)凝結(jié)水回收系統(tǒng)由1座電動(dòng)泵站、24臺(tái)凝結(jié)水回收汽動(dòng)泵站+防凍撬裝設(shè)施和若干管線組成，具體工藝流程分為凝結(jié)水汽動(dòng)泵流程和凝結(jié)水電動(dòng)泵站流程，工藝流程如圖2所示。

圖2　凝結(jié)水回收系統(tǒng)工藝流程

5.1凝結(jié)水汽動(dòng)泵站流程

新老區(qū)煉油系統(tǒng)管線伴熱線疏水點(diǎn)的凝結(jié)水經(jīng)DN50管線收集后進(jìn)入開式凝結(jié)水收集罐，再通過蒸汽驅(qū)動(dòng)凝結(jié)水輸送泵經(jīng)DN50管線送入凝結(jié)水回收系統(tǒng)總線。蒸汽驅(qū)動(dòng)泵所需的蒸汽和回收站伴熱蒸汽從系統(tǒng)管網(wǎng)現(xiàn)有DN200蒸汽管線上引DN25管線接入，具體步驟是：

（1）充水：凝結(jié)水通過疏水器進(jìn)入就地儲(chǔ)罐，在充水過程中汽動(dòng)泵的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)處于低位，泵內(nèi)沒有壓力。

（2）開始?jí)核停寒?dāng)凝結(jié)水累積到一定量后，汽動(dòng)泵內(nèi)浮球隨著凝結(jié)水的流入而上升至排水點(diǎn)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作到高位，泵內(nèi)帶壓送液。

（3）結(jié)束壓差：隨著凝結(jié)水的排出，汽動(dòng)泵內(nèi)浮球下降，直至聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作到低位，汽動(dòng)泵內(nèi)壓力釋放，保留水封。

（4）重新充水：進(jìn)人充水狀態(tài)，重復(fù)動(dòng)作過程。蒸汽驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)泵，通過充水-壓送-結(jié)束壓差-重新充水等步驟反復(fù)工作，將凝結(jié)水送出。

5.2凝結(jié)水電動(dòng)泵站流程

凝結(jié)水電動(dòng)泵站的收集罐采用開式系統(tǒng)，頂部和底部分別設(shè)置溢流管，溢流管線引至泵房外側(cè)戈壁地面。當(dāng)電動(dòng)泵不工作時(shí)，凝結(jié)水可通過收集罐頂部溢流管排出泵站，不影響上游各汽動(dòng)泵站的運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，底部溢流管關(guān)閉，開啟頂部溢流管。電動(dòng)泵站的收集罐比電動(dòng)泵略高，可以利用凝結(jié)水的靜壓力，使泵前具有一定的壓力和滿管水量，防止泵的抽空。泵站設(shè)有變頻設(shè)施，可以降低凝結(jié)水對(duì)循環(huán)水管網(wǎng)的沖擊。流程上主要是DN100凝結(jié)水管線進(jìn)入開式凝結(jié)水收集罐，再由電動(dòng)凝結(jié)水輸送泵增壓后，經(jīng)過循環(huán)水冷卻至40℃，管線送至二循。電動(dòng)泵站設(shè)有罐體液位與輸送泵啟停自控模式，通過就地控制箱將頻率、液位、流量、溫度等參數(shù)引至操作室，在系統(tǒng)控制上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，無人值守，減低員工操作量。

6　改造效果與日常管理

項(xiàng)目實(shí)施后，不但優(yōu)化了凝結(jié)水和熱水系統(tǒng)的運(yùn)行，而且節(jié)水成效顯著，經(jīng)實(shí)際測算回收凝結(jié)水15.8 t/h，整改冬季節(jié)水約6.82×104t，達(dá)到了預(yù)期效益。為保證凝結(jié)水品質(zhì)和回收率，煉油廠設(shè)有專人負(fù)責(zé)凝結(jié)水系統(tǒng)的管理、運(yùn)行和維護(hù)工作。

（1）水質(zhì)監(jiān)測：第二聯(lián)合車間負(fù)責(zé)14～24#泵站凝結(jié)水的日常分析（pH、濁度、鐵離子、油含量）；第三聯(lián)合車間負(fù)責(zé)1～13#泵站凝結(jié)水的日常分析（pH、氨氮、濁度、鐵離子）；嚴(yán)格控制凝結(jié)水水質(zhì)，確保凝結(jié)水回收系統(tǒng)的長周期運(yùn)行。

（2）建立實(shí)時(shí)和定期監(jiān)控機(jī)制：將凝結(jié)水回收各汽動(dòng)泵站和總站納入日常巡檢范疇。綜合服務(wù)中心各泵站每天巡檢兩次，確保各點(diǎn)疏水器工作正常，泵站運(yùn)行正常，現(xiàn)場無凝結(jié)水的跑冒滴漏和管線凍凝現(xiàn)象。第三聯(lián)合每小時(shí)巡檢總站一次，確保罐液位、磁力泵、電機(jī)、換熱器運(yùn)行正常。

7　結(jié)語

筆者項(xiàng)目的實(shí)施解決了新老區(qū)煉油系統(tǒng)管線伴熱線凝結(jié)水長期就地排放，浪費(fèi)較大的問題。減少了除氧水、新水補(bǔ)水的消耗，優(yōu)化了凝結(jié)水和熱水系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、節(jié)能和降耗。提升了獨(dú)山子石化煉油新水單耗指標(biāo)水平，對(duì)北方高寒地區(qū)缺水型企業(yè)凝結(jié)水回收具有重要指導(dǎo)意義。

［1］陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：796-859.

［2］辛寶蓉，劉志芳.蒸汽疏水閥在石化企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.化工設(shè)備與管道，2005，42（1）：23-26.

［3］徐榮軍.煉油廠凝結(jié)水回收技術(shù)［J］.河南化工，2003，7（12）：32-33.

App lication of the recovery andmodification technologies ofnorthern high-cold region long-distance conveying pipe&belt condensate

Hu Haifeng，Dou Quanjiang，Long Xijun，Wu Yonghong，Jiang Jun
（DushanziPetrochemicalCo.PetroChina，Dushanzi833699，China）

In terms of energy saving，antifreeze，optimizing operation，etc.，the recovery andmodification of the condensate system in Dushanzi Petrochemical Refinery isdescribed.On the one hand，the new water is replaced by the condensate，tomake up the circulatingwater yard，reducing the demand for new water in thewhole refinery.On the other hand，the condensate ismerged into the hotwater system，replacing the deaerated water andmake-up water，and at the same time，the heat is utilized the second time.By groping for the continuous adjustment to the through transportand combinational controlof thewater-steam system，the public engineering resourcesof thewhole refinery areallocated，and thehighlightsofenergy savingand emission reduction can be tapped.

condensate；recycle；energy saving

TE685

B

1005-829X（2016）09-0106-03

胡海風(fēng)（1983—），本科，工程師。E-mail：huhaifengde@ 126.com。

2016-06-28（修改稿）