工藝?yán)淠河酂峄厥绽?/h1>
2021-01-28 07:50:50陳立國李洪
中國設(shè)備工程 2021年2期
陳立國，李洪
（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）
1 工藝流程描述
中海石油華鶴煤化有限公司年產(chǎn)30萬噸合成氨，52萬噸大顆粒尿素項目是中國海油第一套煤化工示范項目。如圖1工藝?yán)淠河赡蛩卣羝淠骸奔訜崞髡羝淠?、全廠凝結(jié)水回收器及擴(kuò)容器冷凝液組成，最終匯集回收至脫鹽水裝置，用于生產(chǎn)脫鹽水。工藝?yán)淠海ㄟM(jìn)界區(qū)壓力≥0.27MPa，平均溫度約93℃，流量115m3/h）經(jīng)過工藝?yán)淠簱Q熱器（E24001）與脫鹽水進(jìn)行換熱后，溫度降為65℃左右，然后，再進(jìn)入工藝?yán)淠簱Q熱器（E24002）與循環(huán)水進(jìn)行換熱，換熱后溫度降為36℃左右，最后，進(jìn)入冷凝液水箱（常壓）。采暖水經(jīng)采暖循環(huán)泵加壓，送至采暖水換熱器，經(jīng)采暖水管網(wǎng)送至公司各用戶，3臺換熱器熱源為低壓蒸汽管網(wǎng)提供的0.6MPa低壓蒸汽，經(jīng)2015～2018年運行，實際消耗在6t/h。公司地處黑龍江省東北部，全年氣溫較低，采暖季候一般在10月15日至次年4月15日，近6個月采暖季候，因此，實施此項目改造，對節(jié)省蒸汽，降低消耗，意義重大。
圖1 改造前工藝?yán)淠毫鞒淌疽鈭D
2 項目改造簡述
2.1 改造思路
在換熱站內(nèi)部增設(shè)一板式換熱器，工藝?yán)淠和ㄟ^板式換熱器對采暖循環(huán)水（500t/h）進(jìn)行加熱，被冷卻的工藝?yán)淠夯氐矫擕}水站繼續(xù)與E24001脫鹽水換熱器換熱，換熱后的工藝?yán)淠航?jīng)E24002旁路回至冷凝液水箱用于脫鹽水制水，而被加熱的采暖循環(huán)水繼續(xù)進(jìn)入蒸汽加熱器，根據(jù)采暖水溫度調(diào)節(jié)低壓蒸汽加入量，以達(dá)到回收工藝?yán)淠簾崃?、?jié)約低壓蒸汽的目的。
2.2 改造具體實施
如圖2所示，在2#蒸汽減壓站位置工藝?yán)淠嚎偣芫€上增設(shè)一閥門及一條長約150米管線，此管線起點設(shè)在2#減壓站工藝?yán)淠嚎偣埽K點設(shè)在中水至工藝?yán)淠嚎偣芏?。同時，在廠區(qū)換熱站增加板式換熱器。全廠工藝?yán)淠涸?#減壓站匯集后，關(guān)閉增設(shè)的閥門，工藝凝液通過中水至冷凝液總管管段進(jìn)入廠區(qū)換熱站板式換熱器內(nèi)，與采暖水換熱后回至新增管線內(nèi)，換熱后冷凝液經(jīng)新增管段進(jìn)入閥（新增設(shè)）后管段回至脫鹽水系統(tǒng)。
圖2 改造后流程圖
3 工藝計算及設(shè)備選型
在正常情況下，中海石油華鶴煤化有限公司采暖水循環(huán)量為500m3/h，根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中空調(diào)熱負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)計算，同時，根據(jù)公司往年采暖循環(huán)水溫度控制經(jīng)驗，保持公司各廠房溫度在18℃以上需采暖水供水溫度51℃，回水在40℃左右，所需熱量計算：
式中，C為水的比熱系數(shù)，4.18×103J/℃ kg；m為采暖循環(huán)水流量，t/h；T1、T2為采暖水進(jìn)回水溫度，℃。
通過計算，對換熱器進(jìn)行選型制造。
4 運行情況
2019年8 月完成項目的設(shè)計、施工，9月竣工驗收，10月投入運行，通過2019年冬季運行并對其運行效果進(jìn)行考核標(biāo)定，采暖水供水溫度基本穩(wěn)定在55℃左右，回收溫度在45℃左右，各采暖單元的室內(nèi)溫度均保持在22℃以上，達(dá)到國家規(guī)定室內(nèi)溫度18℃以上，滿足采暖要求，工藝?yán)淠哼M(jìn)冷凝液水箱溫度在35℃左右，設(shè)備運行穩(wěn)定正常，達(dá)到了設(shè)計目的。
對系統(tǒng)影響：
（1）對于采暖水循環(huán)，因采用新增板式換熱器與原蒸汽換熱器串聯(lián)方式，進(jìn)入原蒸汽換熱器采暖水溫度升高，采暖蒸汽可根據(jù)供水溫度維持在55℃左右調(diào)整，減少了蒸汽用量，對采暖供水基本無影響。
（2）工藝?yán)淠悍祷匮h(huán)水冷卻器的溫度降至40℃以下，無須再使用循環(huán)水降溫，可以將換熱器旁路，節(jié)省循環(huán)水量，同時，降低冷凝液阻力，對脫鹽水制水無影響。
（3）進(jìn)入脫鹽水換熱器（E24001）的工藝?yán)淠簻囟认陆?，變換脫鹽水預(yù)熱器（E04106）進(jìn)口的脫鹽水可降低5～7℃，預(yù)熱后脫鹽水溫度下降，有利于除氧器進(jìn)口熱脫鹽水溫度、合成塔熱點溫度的控制，降低了汽輪發(fā)電機(jī)停車期間脫鹽水管線氣阻、合成塔熱點溫度超溫的風(fēng)險，并且脫鹽水預(yù)熱器后工藝氣溫度降低，有利于降低變換氣水冷器（E04107）換熱負(fù)荷，從而實現(xiàn)變換氣溫度降低、機(jī)組入口溫度降低。
（4）因工藝?yán)淠汗芫€長度及管件增加，工藝?yán)淠豪鋮s器（E24002）旁路，返回冷凝液水箱的壓力降增加40Kpa，從目前工藝?yán)淠簤毫Ψ治?，可以順利送入冷凝液水箱?/p>
5 經(jīng)濟(jì)效益
本次改造主要針對經(jīng)過E24001換熱器后工藝?yán)淠河酂徇M(jìn)行回收，考慮工藝?yán)淠航?jīng)過E24001已回收熱量，因此，此部分熱量未計算在熱量回收內(nèi)。實際回收熱量為工藝?yán)淠号c循環(huán)水冷卻熱量，具體焓值見表1。
表1 回收工藝凝液焓值表
按照年運行4368h，年回收低壓蒸汽25143噸，節(jié)約費用151萬元；節(jié)約蒸汽可以用于低壓汽輪機(jī)驅(qū)動循環(huán)水泵運行。
節(jié)約循環(huán)水量效益：
循環(huán)水節(jié)約功耗：
9.81×42 ×384/3600/0.95/0.86=53kW
累計節(jié)點收益：53×4368×0.515/1.13=10.7萬元。
綜上所述，每年采暖期間可累計創(chuàng)造收益161.7萬元，對于熱脫鹽水溫度降低對合成產(chǎn)生積極影響帶來收益本文不做闡述。
6 結(jié)語
通過工藝?yán)淠汗芫€改造，采暖季利用蒸汽冷凝液替代低壓蒸汽作為廠區(qū)換熱站供熱源，可以實現(xiàn)工藝?yán)淠河酂崂茫夹g(shù)可行，無運行風(fēng)險，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
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圖1 改造前工藝?yán)淠毫鞒淌疽鈭D
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2.1 改造思路
在換熱站內(nèi)部增設(shè)一板式換熱器，工藝?yán)淠和ㄟ^板式換熱器對采暖循環(huán)水（500t/h）進(jìn)行加熱，被冷卻的工藝?yán)淠夯氐矫擕}水站繼續(xù)與E24001脫鹽水換熱器換熱，換熱后的工藝?yán)淠航?jīng)E24002旁路回至冷凝液水箱用于脫鹽水制水，而被加熱的采暖循環(huán)水繼續(xù)進(jìn)入蒸汽加熱器，根據(jù)采暖水溫度調(diào)節(jié)低壓蒸汽加入量，以達(dá)到回收工藝?yán)淠簾崃?、?jié)約低壓蒸汽的目的。
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圖2 改造后流程圖
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式中，C為水的比熱系數(shù)，4.18×103J/℃ kg；m為采暖循環(huán)水流量，t/h；T1、T2為采暖水進(jìn)回水溫度，℃。
通過計算，對換熱器進(jìn)行選型制造。
4 運行情況
2019年8 月完成項目的設(shè)計、施工，9月竣工驗收，10月投入運行，通過2019年冬季運行并對其運行效果進(jìn)行考核標(biāo)定，采暖水供水溫度基本穩(wěn)定在55℃左右，回收溫度在45℃左右，各采暖單元的室內(nèi)溫度均保持在22℃以上，達(dá)到國家規(guī)定室內(nèi)溫度18℃以上，滿足采暖要求，工藝?yán)淠哼M(jìn)冷凝液水箱溫度在35℃左右，設(shè)備運行穩(wěn)定正常，達(dá)到了設(shè)計目的。
對系統(tǒng)影響：
（1）對于采暖水循環(huán)，因采用新增板式換熱器與原蒸汽換熱器串聯(lián)方式，進(jìn)入原蒸汽換熱器采暖水溫度升高，采暖蒸汽可根據(jù)供水溫度維持在55℃左右調(diào)整，減少了蒸汽用量，對采暖供水基本無影響。
（2）工藝?yán)淠悍祷匮h(huán)水冷卻器的溫度降至40℃以下，無須再使用循環(huán)水降溫，可以將換熱器旁路，節(jié)省循環(huán)水量，同時，降低冷凝液阻力，對脫鹽水制水無影響。
（3）進(jìn)入脫鹽水換熱器（E24001）的工藝?yán)淠簻囟认陆?，變換脫鹽水預(yù)熱器（E04106）進(jìn)口的脫鹽水可降低5～7℃，預(yù)熱后脫鹽水溫度下降，有利于除氧器進(jìn)口熱脫鹽水溫度、合成塔熱點溫度的控制，降低了汽輪發(fā)電機(jī)停車期間脫鹽水管線氣阻、合成塔熱點溫度超溫的風(fēng)險，并且脫鹽水預(yù)熱器后工藝氣溫度降低，有利于降低變換氣水冷器（E04107）換熱負(fù)荷，從而實現(xiàn)變換氣溫度降低、機(jī)組入口溫度降低。
（4）因工藝?yán)淠汗芫€長度及管件增加，工藝?yán)淠豪鋮s器（E24002）旁路，返回冷凝液水箱的壓力降增加40Kpa，從目前工藝?yán)淠簤毫Ψ治?，可以順利送入冷凝液水箱?/p>
5 經(jīng)濟(jì)效益
本次改造主要針對經(jīng)過E24001換熱器后工藝?yán)淠河酂徇M(jìn)行回收，考慮工藝?yán)淠航?jīng)過E24001已回收熱量，因此，此部分熱量未計算在熱量回收內(nèi)。實際回收熱量為工藝?yán)淠号c循環(huán)水冷卻熱量，具體焓值見表1。
表1 回收工藝凝液焓值表
按照年運行4368h，年回收低壓蒸汽25143噸，節(jié)約費用151萬元；節(jié)約蒸汽可以用于低壓汽輪機(jī)驅(qū)動循環(huán)水泵運行。
節(jié)約循環(huán)水量效益：
循環(huán)水節(jié)約功耗：
9.81×42 ×384/3600/0.95/0.86=53kW
累計節(jié)點收益：53×4368×0.515/1.13=10.7萬元。
綜上所述，每年采暖期間可累計創(chuàng)造收益161.7萬元，對于熱脫鹽水溫度降低對合成產(chǎn)生積極影響帶來收益本文不做闡述。
6 結(jié)語
通過工藝?yán)淠汗芫€改造，采暖季利用蒸汽冷凝液替代低壓蒸汽作為廠區(qū)換熱站供熱源，可以實現(xiàn)工藝?yán)淠河酂崂茫夹g(shù)可行，無運行風(fēng)險，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
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