探索煤化工工艺冷凝液闪蒸扩容乏汽回收利用

探索煤化工工艺冷凝液闪蒸扩容乏汽回收利用

李彦强 王凯 刘丹丹 强世爱

内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 017313 摘要：煤化工生产过程中往往需要消耗大量蒸汽，无论是动力蒸汽、工艺蒸汽还是保温伴热类蒸汽，蒸汽被取热和做功后最终以凝液方式回到整个水平衡系统中。但是由于凝液在收集过程中总会存在运行介质泄露污染、各设备管道等材料腐蚀等造成凝液含铁钠离子等硬度超标无法直接作为软水回收利用，如不进行精制处理回用，不但造成大量的优越资源浪费，还会导致整个系统水平衡失调等问题。本文就煤化工工艺冷凝液闪蒸扩容乏汽回收利用展开探讨。

关键词：煤化工；工艺冷凝液；锅炉脱盐水

引言

煤化工冷凝液与化工生产联系紧密，存在物料污染、循环水漏入的风险，水质波动突出，对后续凝液回收处理工艺及外供除盐水水质造成很大影响。通过对煤化工工艺冷凝液闪蒸扩容乏汽回收利用进行分析研究，为制定冷凝液水质恶化期间临时回收处理预案及运行措施提供参考。

1、 闪蒸扩容乏汽介绍

闪蒸扩容装置主要回收化工区所有再沸器、蒸汽换热器、伴热等产生的工艺蒸汽冷凝液，经过闪蒸罐闪蒸扩容后，送至冷凝液进行处理回用，乏汽现直接排放至大气中，造成浪费。

根据以下假定工艺数据进行核算回收乏汽潜热：

工艺冷凝液按照1300t/h进闪蒸扩容冷凝液进行设计，下表为工艺冷凝液最大负荷参数：（1）中压冷凝液最大量4.38t/h，温度328℃，压力为3.2MPa。（2）低压1预干燥方向冷凝液最大量410t/h，温度为133℃，压力为0.4MPa。（3）低压2MTP方向冷凝液最大量为500t/h，温度为80℃，压力为0.35MPa。（4）新增冷凝液管线最大为312t/h，温度为133℃，压力为0.4MPa。三股凝液经过混合乏汽量约43t/h左右，按照45t/h设计计算，闪蒸后凝液为约1255t/h，温度为95℃，温度约为96℃。下面按照45t/h乏汽计算，温度按96℃计算，经换热后的凝液45t/h，温度为96℃凝液，乏汽全部潜热（常压下潜热约为2265kJ/kg），潜热能量为10.2×107kJ/h。

2 、煤化工装置冷凝液工艺流程描述

来自界外的冷凝液进入到汽提凝液预热器，与NH3汽提塔塔顶气体换热后进入CO2汽提塔顶部。来自管网的低压蒸汽进入NH3汽提塔下部用于汽提。汽提后的富含二氧化碳的饱和蒸汽从CO2汽提塔塔顶出来后，经CO2汽提塔冷凝器冷凝后进入CO2汽提塔分离器，分离后的酸性气送往硫回收装置处理，富含氨的饱和蒸汽从NH3汽提塔塔顶出来后，经汽提凝液预热器冷却并分离液相，冷凝液经氨汽提塔凝液回流泵返送至NH3汽提塔作为回流;汽提凝液预热器顶部的酸性气再经过NH3汽提塔冷却器冷凝后，酸性气送至硫回收装置。CO2汽提塔分离器和NH3汽提塔冷却器底部的汽提污水汇合后送至界外。汽提塔塔底的变换净化凝液经变换净化凝液泵送往界外回用。

3 、乏汽回收方式的探讨

3.1煤化工蒸汽凝液精制技术改造

工艺凝液采用“复合膜除油除铁+活性炭+混床”或者“除铁过滤+富集阻截+凝聚阻截+混床”工艺流程，透平凝液采用“除铁过滤器+混床”工艺流程；洁净工艺凝液按潜在污染工艺凝液采用相同的处理工艺；在现有热交换基础上增加与混床产水、循环水二级换热；除离子采用混床工艺，使用耐高温树脂；活性炭吸附采用低灰凝液专用活性炭；精密过滤器要采用性能可靠的滤芯等。其中，富集阻截、凝聚阻截除油和复合膜技术工艺流程为：在本次方案的研究过程当中，主要是基于1EC61850通信技术，通过对比较先进的通讯技术的有效应用，通过上下级闭锁以及逐级闭锁的方式，有效实现电路的横向保护以及纵向的选择性保护，利用上下级变电站的电流保护动作，对相应的保护动作信号来进行快速的中断以及防护，以此来有效实现电流供电的选择性问题。在充分考虑到极限状态下的线路末端，所存在的电流值峰值大小无法满足整个电流的稳定性要求，因此在所有的故障电流的保护工作当中，都需要通过正常的启动和保护方法来进行判断，在启动过程当中需要向上一级同时发出相应的闭锁信号，并且有效的检测出下一级是否存在相应的闭锁信息，如果在检测过程当中发现闭锁信息存在快速中断，那么需要进行一个短时间的延后和跳闸，在整个临时的时间上，通常情况下需要通过闭锁信息传输时间来加以保障，并且在实际的应用过程当中，需要充分保证整个信息传输工作的安全性和可靠性。

3.2乏汽回收方式

根据以下假定工艺数据进行对比乏汽潜热回收最佳方式：

（1）利用采暖水热交换、厂区换热站设计给水水量350～400t/h，给水压力0.4～0.5MPa，给水温度为110℃，回水温度为70℃。但实际远远小于上述值，实际水量320～330t/h，给水压力为0.5MPa，回水压力为0.13MPa，给水温度为80℃，回水温度为68℃，实际消耗0.4MPa蒸汽（温度180℃）约7t/h。按照实际换热器运行温度由68℃升高至80℃，所需热能为1.66×107kJ/h，仅为乏汽潜热的16%，乏汽无法全部进行热量回收，且全年采暖水投运7个月时间，在夏季时无法给乏汽提供冷量，因此，利用采暖水加热无法满足持续乏汽排放需要。

（2）利用脱盐水进行热交换。化学水设计供锅炉脱盐水量为1450t/h，设计温度30℃，实际全厂高负荷时1400t/h，实际温度30～40℃，脱盐水经过汽机加热器升温后送低压除氧器除氧，最终送至锅炉补水。锅炉脱盐水主要由化学水自制水及冷凝液精致处理后的脱盐水供应（化工供应量为550～700t/h，设计温度40℃，实际40～50℃）。（1）按照冷凝液精致提供给动力平均600t/h，温度为40℃计算，消耗全部乏汽潜热提升温差△t=40℃，即脱盐水温度升高至80℃。但脱盐水输送温度较高，此股水直接送至动力脱盐水箱，高温水易损坏水箱内衬胶，设备无法满足要求，同时此股水输送水量波动较大，当水量小低于450t/h时亦容易超过90℃以上，会产生水击及应力问题等。（2）按照动力化学水提供给锅炉脱盐水1400t/h，温度为35℃进行计算，消耗全部乏汽潜热提升温度△t=17.2℃，即脱盐水温度升高至52.2℃，热能交换可完全满足要求。

3.3水中铁盐对树脂的影响

阳树脂的铁污染是比较常见的现象。冷凝液由于温度高，对管道的腐蚀较大，致使水中含有大量铁离子。树脂被铁污染后，常见的现象是树脂颗粒发黑、工作交换容量降低。由于Fe3+与阳树脂的结合能力大于H+，所以正常的再生程序对铁的洗脱率很低，由此造成了铁在阳树脂的积累，导致树脂容量下降，出水水质恶化。为此，在活性炭过滤器后经过除铁过滤器，在除去铁盐同时，除去水中悬浮物，使含铁量＜0．1mg/l，保证混床进水水质。

结语

综上所述，闪蒸扩容乏汽给生产带来了污染及热能浪费，乏汽回收方式多种多样，通过各种乏汽回收方案比较，根据企业自身条件及节能降耗需要，并结合各界区能量需求关系，合理选择了利用动力脱盐水回收乏汽余热措施，可全部消除乏汽排放污染，增加了巨大经济效益，同时改造后无日常运行成本，从而有效的达到了节能降耗目的。另外，在化工装置中，全盘考虑探讨各装置间的能量平衡，可大大增加节能降耗带来的效益。

参考文献

[1]兰荣亮．煤化工装置冷凝液汽提工艺的HAZOP分析［J］．山东化工，2019，48(06):231－232，235．

[2]王玉梅，王乐乐，.基于站域保护的煤矿井下电网防越级技术研究[J].电子测量技术，2018，39（11）：36-40.