北方高寒地區(qū)長距離輸送管帶凝結水回收技術應用

胡海風，竇全江，龍希軍，吳永紅，蔣軍

經驗交流

北方高寒地區(qū)長距離輸送管帶凝結水回收技術應用

胡海風，竇全江，龍希軍，吳永紅，蔣軍

（中國石油獨山子石化公司，新疆獨山子833699）

從節(jié)能、防凍、優(yōu)化操作等方面講述獨山子石化煉油廠對凝結水系統(tǒng)的回收改造，一方面將凝結水代替新水工質補入循環(huán)水場，降低了全廠新水的需求量；另一方面將凝結水并入熱水系統(tǒng)，替換除氧水補水，同時對熱量進行二次利用。通過對水汽系統(tǒng)聯(lián)運聯(lián)控摸索的不斷調整，整合了全廠公用工程資源，達到了節(jié)能減排的目的。

凝結水；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的溫度，在這個過程里蒸汽釋放汽化潛熱被冷凝成相同溫度的飽和水〔1〕，即凝結水。凝結水通過輸水管排出的同時也將里面的熱量帶了出來，此時疏水器的性能往往決定凝結水帶出的熱量。如果選用性能良好的疏水器可以直接降低凝結水溫度，既利于凝結水的回收，又能將蒸汽熱能充分利用。所以回收利用凝結水是重要的節(jié)能措施。

1　問題與現(xiàn)狀

獨山子石化公司煉油廠有生產裝置分布在新區(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。每年10月至次年4月，為了保證正常的油品輸轉，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組蒸汽給汽點和疏水站，每組疏水站有9～22條伴熱凝結水線，冬季投用伴熱線總數(shù)達到400條，各個疏水站凝結水直排進戈壁滲水井，約有20～42.8 t/h凝結水直接浪費（DSZ-PROSS軟件核算），水資源浪費嚴重。

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

2　水質分析

煉油老區(qū)蒸汽由二電供應，由于熱電廠定期向鍋爐水中注氨來調節(jié)鍋爐水的pH使得凝結水中含有一定量的氨氮，雖然回收后的凝結水經過涼水塔曝氣時向大氣中逃逸部分氨氮，但是氨氮的存在對循環(huán)水水質有嚴重影響：一則易造成銅材質的腐蝕；二則消耗氧化性殺菌劑；三則會為微生物的滋生提供營養(yǎng)；四則在硝化菌的作用下會釋放出H+離子，增加系統(tǒng)的腐蝕風險。車間取現(xiàn)場凝結水，送某藥劑廠家實驗室測算水中氨氮的質量濃度小于2 mg/L時，氨與銅發(fā)生絡合反應的傾向較小，通過添加銅緩蝕劑，能夠控制上述四點風險。新管道經過沖洗，對現(xiàn)場凝結水的連續(xù)監(jiān)測，水質參數(shù)具體如下：凝結水中鈣離子＜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。經水質承包商、技術部門、車間三方認定，凝結水滿足作為補充水的要求。

3　資源配置

凝結水回收站所處位置多數(shù)都遠離生產設施，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套凝結水回收站選用汽動泵站。凝結水回收站號-絕對地坪標高如圖1所示（13.1為凝結水回收電動泵站；24.1站點為熱水回水管線）。

圖1　凝結水回收站號-絕對地坪標高

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124.74m，凝結水回收汽動泵的揚程只有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，冬季運行存在較大風險。根據(jù)現(xiàn)場實際和汽動泵的工況劃分，將凝結水分三部分進行回收利用：

一是將1～3#泵站回收的凝結水，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)補水；二是將4～13#泵站回收的凝結水經電動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)補水；三是將14～24#泵站回收的凝結水送至60萬原油罐區(qū)改造后的熱水回水管線，可以減少動力站（或換熱站）對熱水系統(tǒng)的除氧水補水量。

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水管道里，不僅熱量損失大〔3〕，而且會產生“水擊”，同時使罐內超溫超壓，達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，采用超導感溫原件，能夠靈敏識別汽、水溫度的差別，具有自動調節(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)內漏，最大限度地實現(xiàn)排水阻汽。經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，在簡單的人工調節(jié)下即實現(xiàn)多個排水點都能達到相同的排水溫度，使進入回收罐的冷凝水溫度達到使用標準。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。通過對凝結水系統(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

煉油凝結水回收裝置是由北京某公司設計建造，該公司在凝結水回收方面具有較強的技術優(yōu)勢。整個凝結水回收系統(tǒng)由1座電動泵站、24臺凝結水回收汽動泵站+防凍撬裝設施和若干管線組成，具體工藝流程分為凝結水汽動泵流程和凝結水電動泵站流程，工藝流程如圖2所示。

圖2　凝結水回收系統(tǒng)工藝流程

5.1凝結水汽動泵站流程

新老區(qū)煉油系統(tǒng)管線伴熱線疏水點的凝結水經DN50管線收集后進入開式凝結水收集罐，再通過蒸汽驅動凝結水輸送泵經DN50管線送入凝結水回收系統(tǒng)總線。蒸汽驅動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：凝結水通過疏水器進入就地儲罐，在充水過程中汽動泵的聯(lián)動機構處于低位，泵內沒有壓力。

（2）開始壓送：當凝結水累積到一定量后，汽動泵內浮球隨著凝結水的流入而上升至排水點，聯(lián)動機構動作到高位，泵內帶壓送液。

（3）結束壓差：隨著凝結水的排出，汽動泵內浮球下降，直至聯(lián)動機構動作到低位，汽動泵內壓力釋放，保留水封。

（4）重新充水：進人充水狀態(tài)，重復動作過程。蒸汽驅動氣動泵，通過充水-壓送-結束壓差-重新充水等步驟反復工作，將凝結水送出。

5.2凝結水電動泵站流程

凝結水電動泵站的收集罐采用開式系統(tǒng)，頂部和底部分別設置溢流管，溢流管線引至泵房外側戈壁地面。當電動泵不工作時，凝結水可通過收集罐頂部溢流管排出泵站，不影響上游各汽動泵站的運行。正常運行時，底部溢流管關閉，開啟頂部溢流管。電動泵站的收集罐比電動泵略高，可以利用凝結水的靜壓力，使泵前具有一定的壓力和滿管水量，防止泵的抽空。泵站設有變頻設施，可以降低凝結水對循環(huán)水管網(wǎng)的沖擊。流程上主要是DN100凝結水管線進入開式凝結水收集罐，再由電動凝結水輸送泵增壓后，經過循環(huán)水冷卻至40℃，管線送至二循。電動泵站設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)控制上實現(xiàn)自動控制，無人值守，減低員工操作量。

6　改造效果與日常管理

項目實施后，不但優(yōu)化了凝結水和熱水系統(tǒng)的運行，而且節(jié)水成效顯著，經實際測算回收凝結水15.8 t/h，整改冬季節(jié)水約6.82×104t，達到了預期效益。為保證凝結水品質和回收率，煉油廠設有專人負責凝結水系統(tǒng)的管理、運行和維護工作。

（1）水質監(jiān)測：第二聯(lián)合車間負責14～24#泵站凝結水的日常分析（pH、濁度、鐵離子、油含量）；第三聯(lián)合車間負責1～13#泵站凝結水的日常分析（pH、氨氮、濁度、鐵離子）；嚴格控制凝結水水質，確保凝結水回收系統(tǒng)的長周期運行。

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

7　結語

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

［1］陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［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)生產中的應用［J］.化工設備與管道，2005，42（1）：23-26.

［3］徐榮軍.煉油廠凝結水回收技術［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（1983—），本科，工程師。E-mail：huhaifengde@ 126.com。

2016-06-28（修改稿）