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脱盐水和凝结水装置节能降耗挖潜增效方案实施探究王瑞娟

发表时间：2021/9/3 来源：《文化研究》2021年10月上作者：王瑞娟

[导读] 由于我国北方地区严冬寒冷，因而企业的脱盐水、凝结水装置消耗极大，背离了我国节能减排的号召。

河北金牛旭阳化工有限公司王瑞娟 054000

摘要：由于我国北方地区严冬寒冷，因而企业的脱盐水、凝结水装置消耗极大，背离了我国节能减排的号召。以某企业装置为例，150~220 ℃的低压0.35 兆帕蒸汽和不高于150℃的工业余热不能有效运用在生产经营，因此需要制定优化技术的方案，减少装置的能量消耗，实现节能降耗。
关键词：凝结水装置；低温余热；热能利用；一体化运行
        通常石油化工经营单位，辅助生产装置的关键结构为脱盐水、凝结水装置。由于我国北方地区严冬寒冷，生产运营成本相对增加，要通过高消耗产生外部热能1.2兆帕的蒸汽来实现系统热量平衡；并且脱盐水装置中风系统运行是自大的消耗环节，需要消耗大量能量进行加热，因此需要设计科学的风系统技术改造方案实现生产运营的节能降耗，挖潜增效。普通的脱盐水、凝结水装置中的脱盐水系统和凝结水系统无相关联系，因此无法实现科学的能量利用，从脱盐水系统和凝结水系统生产运作的需求出发，可以优化技术协调平衡这两个系统的热能需求，实施科学的措施。在生产运营有序安全的基础上，通过科学方案改进热能消耗，实现企业精细化、低消耗目标［1］。
        1.脱盐水、凝结水装置的热能消耗状况
        某水气厂脱盐水装置包含一脱盐水装置和二脱盐水装置，其中二脱盐水装置的热能消耗占2套装置热能消耗总量的 90% 左右，本文主要对二脱盐水装置进行分析。二脱盐水装置是该公司扩建工程配套工程，主要包括脱盐水系统和凝结水回收系统。装置开工后主要向热电厂、炭黑装置及其它装置区提供符合锅炉给水标准的二级脱盐水。二脱盐水装置依靠外部热能 1.0 MPa 蒸汽给工业水加热、除碳风机入口冷空气加热，维持脱盐水系统温度30 ℃以上，每a消耗1.0 MPa蒸汽23 kt，按单价 110 元/t 计算，冬季成本 253 万元，对脱盐水成品制水成本影响很大。为降低含油凝结水及清净凝结水来水温度，满足工艺要求，装置原设计中设置了含油凝液换热系统和清净凝液换热系统。每个换热系统包括3个脱盐水板式换热器、2个原水板式换热器、1个循环水板式换热器，其中高温凝液来水首先经过脱盐水板式换热器，然后是原水板式换热器，最后是循环水板式换热器。这样的流程使外送电厂脱盐水首先和高温凝液换热，导致这部分外送脱盐水温度较高（50 ℃左右），不能满足脱盐水温度要求。二脱盐水装置运行中，把化工污水二装置的中水引入装置后，工业水用量减少。由于中水无法与凝结水换热，因此不利于装置对凝结水余热的充分利用。冷介质中循环水承担了大部分热交换任务，所以二脱盐水装置整体循环水单耗达到
0.698 t/t，对脱盐水成品制水成本也有一定影响［2］。
        2.脱盐水和凝结水装置热能挖潜的必要性
        回收的凝结水量大（200~260 t/h），并且温度高（65~80 ℃），在进入系统前须将温度降至 50 ℃以下，所以要借助大量外送二级水、外来循环水、工业水作为冷介质降低温度。在中水引入脱盐水系统后，工业水用量减少，而冷介质中循环水成本较高，只能尽量采用外送二级脱盐水降低凝液温度，导致外送水温度居高不下（50~55 ℃）。同时脱盐水制备过程中系统最佳温度须保持在30~45 ℃，由于北方低温时期长，须引入 1.0 MPa 蒸汽（6~8 t/h）
        维持原水温度和除碳风机入口温度。一方面凝结水系统热能过剩，换热量大，大量热能没有被利用就送出界区，造成热能浪费。另一方面脱盐水系统需要大量热能，无法内部解决的情况下只能依赖外来热源，增加运营成本［3］。

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二脱盐水装置 4 个系列的除碳风机吸风口均设在室外，每到冬季需消耗大量的 1.0 MPa蒸汽对冷空气加热。冬季运行时二装置员工每班都要清理除碳器顶部结冰，劳动量大，且有一定危险性。通过几个运行周期，经调整操作参数，最大限度发挥设备性能和工艺条件最优化，虽部分突破设计水平，仍不能解决生产中热能消耗的矛盾问题，脱盐水系统、凝结水装置热能挖潜势在必行。
        3.装置热能挖潜具体措施
        3.1 实施技术改造，解决风系统热能消耗大问题
        将除碳风机取风口由室外改为室内，停用空气加热器，利用室内温度高、杂质少的空气。停用空气加热器，退出蒸汽节省了部分热能，减轻了空气加热、净化工序的操作［4］。
        3.2 装置实施一体化运行
        将化工污水二装置来中水与工业水去板换支线相连，并使换热后的工业水同时进入原水箱和清净水箱。将凝液中冷凝液、清净凝液引入原水箱充当补水及热源，将凝结水中的余热转移到运行系统中，可减少 1.0 MPa蒸汽消耗。该项措施每年可节约1.0 MPa蒸汽约6 000 t，按单价110元/t计算，每年可节约成本66万元。具体是将中水来水主线与工业水去换热系统支线进行跨接，将原水箱出口管线和清净水箱出口管线接跨线进行连接。改造后工业水板换冷介质由 30~40 t/h 增加至 100~150 t/h，能更好回收凝结水热量，同时能降低循环水用量。2017 年循环水单耗同比2016年下降至0.647 t/t水，单耗下降了7.31%，节约循环水 184.9 kt，合 3.88 万元。实施一体化管理后，脱盐水系统热量短缺和凝结水系统热量过剩问题得以解决，热量系统中达到平衡［5］。
        3.3 蒸汽系统改造
        目前生产装置中160~200 ℃的低压0.3 MPa蒸汽及低于 160 ℃的低温余热得不到充分利用。由于装置设计中没有考虑与其他装置的系统能量集成优化，不当使用高品位能量，造成低温热浪费，工业水加热在使用 1.0 MPa蒸汽作为加热介质，可采用低品位余热资源来解决。为降低 1.0 MPa 蒸汽消耗，将二脱盐水装置界区 0.3 MPa蒸汽引入装置，替代 1.0 MPa蒸汽。具体做法是利用脱盐水装置原有 1.0 MPa蒸汽管线，在五高温水装置界区将0.3 MPa 蒸汽线处接跨线至 1.0 MPa 蒸汽线界区阀后，并在跨线处增加手动阀及流量表。改造后，由于 0.3 MPa蒸汽的使用属于二次利用，不计入脱盐水成品制水成本，每a可降低热能成本18.7万元。
        4 结束语
        通过进行综合的科学技术方案实施相应措施，帮助脱盐水系统、凝结水装置控制生产运营成本，减少工业热能消耗，改进了辅助生产装置的生产运作，更有利于生产管理和安全把控，实现热能的全面利用，真正做到了节能降耗挖潜增效的目标。
参考文献：
［1］周本省.工业水处理技术［M］.北京：化学工业出版社，2011：90.
［2］宋业林.新编化学水处理技术问答［M］. 北京：中国石化出版社，2010：56-58.
［3］张野，李昆.脱盐水系统问题初探［J］.工业水处理，2002，22（9）：10-12.
［4］谢飞，黄雨.脱盐水装置之反渗透系统污堵原因探究［J］.黑龙江科技信息，2014（25）：142.
［5］王军.脱盐水系统降耗减排生产实践［J］.硫酸工业，