大型煤化工項(xiàng)目全廠工藝外管伴熱方案研究

和亞飛，邵應(yīng)平

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200)

引 言

山西潞安高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目的工藝外管連接各裝置上下游物料輸送，其中部分物料有防凝、防溫度下降或引起輸送黏度下降的特性。為保證輸送溫降等要求，原設(shè)計(jì)工藝外管伴熱用1.0 MPa過(guò)熱蒸汽，其飽和溫度為 184 ℃，基本可滿足物料管道的伴熱要求。從全廠蒸汽平衡可看出，1.0 MPa 過(guò)熱蒸汽供應(yīng)較緊張。耗汽量大的根本原因主要是伴熱蒸汽參數(shù)過(guò)高，增大了管線散熱損失，同時(shí)，疏水閥泄漏嚴(yán)重，外管維修工作量較大，疏水閥更換率過(guò)高。 現(xiàn)場(chǎng)有 0.5 MPa 蒸汽管網(wǎng)，飽和溫度為 159 ℃，供應(yīng)量較富裕。同時(shí)，部分裝置有大于 130 ℃熱水待利用。

全廠工藝外管總根數(shù)210根，其中，需伴熱管道90根，占管線的43%。伴熱管全年連續(xù)運(yùn)行管道80根，季節(jié)性運(yùn)行管道10根，占伴熱線的12.5%。伴熱溫度要求：操作溫度為40 ℃～100 ℃的管道66根，其中，季節(jié)性運(yùn)行管道10根，操作溫度為160 ℃～270 ℃的管道14根。

1 問(wèn)題分析

目前，大部分伴熱熱源為1.0 MPa蒸汽，管網(wǎng)運(yùn)行溫度230 ℃，伴熱使用溫度189 ℃，投用以來(lái)存在如下問(wèn)題。

1.1 被伴熱管位移變大

部分伴熱管線因伴熱溫度高引起被伴熱管位移變大。按規(guī)范規(guī)定，工藝外管伴熱設(shè)計(jì)環(huán)境溫度的確定是按全年平均溫度(9.3 ℃)選取，考慮到潞安冬季時(shí)間長(zhǎng)，原設(shè)計(jì)環(huán)境溫度按冬季最冷月平均溫度(-15.2 ℃)計(jì)算，投用后，冬季可滿足物料管道防凍防凝問(wèn)題，但夏季，環(huán)境溫度(最熱月平均溫度22.9 ℃)升高，伴熱量不調(diào)整，物料溫度會(huì)隨之升高，被伴熱管位移變大，說(shuō)明物料被加熱溫度過(guò)高，必須調(diào)整伴熱量。

1.2 季節(jié)性被伴熱管道產(chǎn)生水擊

冬季連續(xù)運(yùn)行防凍管道一般不會(huì)產(chǎn)生水或污水被加熱溫度升高的情況。但間斷運(yùn)行防凍管道，特別是長(zhǎng)時(shí)間間斷運(yùn)行，輸送量小，有可能氣化，如配管圖形不當(dāng)，使相應(yīng)管道管托移位，變形量難以控制，易產(chǎn)生水擊。

1.3 操作困難、維修量大

工藝外管伴熱溫度沒有控制手段，伴熱蒸汽量難以控制，造成伴熱管線維修量大，特別是疏水閥漏氣嚴(yán)重，更換頻繁，運(yùn)行費(fèi)用較高。

2 伴熱方案

2.1 1.0 MPa蒸汽伴熱方案

維持原設(shè)計(jì)伴熱方案，所有伴熱管、蒸汽分配站、冷凝水回收站不變，僅在有季節(jié)性伴熱管道要求的蒸汽分配站、冷凝水回收站引出支管，并加閥門及盲板隔離，將季節(jié)性伴熱管從原蒸汽分配站切出，接至季節(jié)性伴熱分配支管，再回原冷凝水回收站；加隔離閥和盲板，季節(jié)性伴熱物料管在必要點(diǎn)加設(shè)溫度報(bào)警。

2.2 0.5 MPa蒸汽和1.0 MPa蒸汽伴熱方案

現(xiàn)場(chǎng)被伴熱物料操作溫度小于100 ℃、伴熱要求低的季節(jié)性防凍物料管道改為0.5 MPa蒸汽伴熱，蒸汽分配站、冷凝水回收站作為0.5 MPa蒸汽伴熱使用，原物料伴熱管不變。少部分對(duì)伴熱溫度要求高的物料管仍利用原1.0 MPa蒸汽伴熱，利用原蒸汽分配站進(jìn)汽管作為伴熱蒸汽分配管，新增冷凝水回收匯集管。新增0.5 MPa蒸汽至原蒸汽分配站進(jìn)氣管，冷凝水回收利用原回收系統(tǒng)。季節(jié)性伴熱從原蒸汽分配站切出，接至季節(jié)性伴熱分配支管，再回原冷凝水回收站；加隔離閥和盲板，季節(jié)性伴熱物料管在必要點(diǎn)加設(shè)溫度報(bào)警。

2.3 熱水和1.0MPa蒸汽伴熱方案

根據(jù)規(guī)范要求，伴熱介質(zhì)溫度宜高于被伴熱介質(zhì)10 ℃～30 ℃，且熱水伴熱溫度不宜高于130 ℃。由此，本設(shè)計(jì)方案采用熱水伴熱溫度取120 ℃/70 ℃。采用熱水代替蒸汽對(duì)外管物料進(jìn)行伴熱是用低位能代替高位能的典型有效措施。

1) 工藝外管伴熱均為蒸汽伴熱，伴熱管管徑為DN20和DN25，根據(jù)物料輸送性質(zhì)和物料輸送允許熱損失，伴熱方式為單管伴熱和雙管伴熱。熱水伴熱方案改造盡可能利用原有的蒸汽伴熱管線、保溫及保護(hù)層，以達(dá)到節(jié)省投資、縮短項(xiàng)目施工時(shí)間的目的。

2) 利用原有的采暖熱水換熱站，分別位于熱電、合成水單元和廠前區(qū)位置，滿足大部分管道的伴熱要求；且利用原有蒸汽加汽、疏水點(diǎn)，將加汽、疏水點(diǎn)作為供水、回水點(diǎn)，無(wú)需增加相應(yīng)設(shè)施。更換供水、回水點(diǎn)的進(jìn)出口閥門。

3) 熱水伴熱系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，伴熱熱水由換熱站提供，每個(gè)換熱站只需新增一根供水總管，回水總管利用原有的1.0 MPa和0.5 MPa凝液回收管線。

3 伴熱方案對(duì)比

綜合比較三種伴熱方案，對(duì)比結(jié)果見表1，從穩(wěn)定性、節(jié)能等方面考慮優(yōu)選第三種方案。

表1 伴熱方案對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

方案三可利用低溫余熱、冷凝水作為熱源，減少伴熱蒸汽消耗量；熱水伴熱可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)熱水溫度；從根本上消除伴熱漏氣，降低能耗；無(wú)伴熱、低點(diǎn)排放冷凝水回收問(wèn)題。綜合分析優(yōu)選方案三作為全廠工藝外管的伴熱方案。