放散蒸汽回收技术在天然气净化厂动力站的应用_李永生.pdf

硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 11 期2022 年 11 月No.11Nov.2022放散蒸汽回收技术在天然气净化厂动力站的应用李永生（中国石化达州天然气净化有限公司，四川达州 635000）摘要：针对净化厂动力站除氧器和扩容器的排气口长时间向大气排放蒸汽，增加了除盐水在除氧环节低压蒸汽的消耗量和除盐水的消耗量的问题，研究了放散蒸汽回收技术，确定了配套的汽水混合器、汽水分离器等设备，以及对应的控制系统，实现了动力站放散蒸汽的高效回收利用，为其他能源化工企业的类似装置节能优化提供了借鉴。关键词：放散蒸汽回收除氧器扩容器动力站中图分类号：TE683 文献标志码：B 文章编号：1002-1507(2022)11-0053-04Application of released steam recovery technology in power station of natural gas purification plantLI Yongsheng(SINOPEC Dazhou Natural Gas Purification Co.,Ltd.,Dazhou,Sichuan,635000,China）Abstract:Aiming at the problem that the exhaust outlets of the deaerator and expander in the power station of the purification plant discharge steam to the atmosphere for a long time,which increases the consumption of low-pressure steam and demineralized water in the deaeration section of the demineralized water,the recovery technology of the released steam is studied,and the supporting steam water mixer,steam water separator and other equipment are determined,as well as the corresponding control system,so as to realize the efficient recovery and utilization of the released steam in the power station,It provides a reference for other energy and chemical enterprises to carry out energy-saving optimization of similar devicesKey words:released steam;recovery;deaerator;expander;power station蒸汽系统在工业当中作用广泛，其重要性不言而喻。随着工业化进程的推进，节能降耗成了企业提升效益与增强竞争力的一大主要手段，也是工业化发展的重要目标。目前，对中低压蒸汽系统的节能降耗措施主要体现在降低系统的辐射散热以及凝结水的回收上，但是在生产过程中低压蒸汽使用后产生的焓值较低的放散蒸汽一般都直接进行排放，从短期来看，该部分蒸汽量少，总热量低，但是长周期的排放势必造成大量的能源和水资源浪费。因此回收该部分放散蒸汽势在必行。1工艺介绍天然气净化厂动力站主要包括四大系统：烟收稿日期：2022-08-20。作者简介：李永生，男，中国石化达州天然气净化有限公司高级工程师，主要从事高含硫天然气净化工艺管理工作。电话：15182816172；E-mail：。风系统、汽水系统、燃油和燃气系统及排污系统。站内装配有 1 台 CG-75/3.82-YQ 型燃气/燃油锅炉（节能环保改造为 CG-65/3.82-YQ）、2 台 CG-75/3.82-Q 型燃气锅炉及 5 台大气旋膜式除氧器（831-D-401AE）、1 套中压锅炉给水系统和 1 套低压锅炉给水系统，同时还配置 1 台锅炉定排扩容器（831-D-402）用于动力站 3 台中压锅炉定排污水的收集降温。动力站主要作用在于开工期间全厂中低压蒸汽系统的升温、充压，正常生产过程中全节能与余热回收硫酸工业542022 年第 11 期厂中低压蒸汽系统平衡及全厂各类锅炉中低压锅炉水的供给。由于动力站装配的大气旋膜式除氧器和定连排扩容器的排气口为对空排放，导致了除氧器和扩容器的排气口长时间向大气排放蒸汽，增加了除盐水在除氧环节低压蒸汽的消耗量和除盐水的消耗量，增加了生产成本；同在在锅炉定排过程中，蒸汽量大，温度高，这种直接排放的粗犷调节方式，导致了不必要的能源浪费和水浪费。2放散蒸汽回收技术研究2.1放散蒸汽量测定天然气净化厂动力站 5 台大气旋膜式除氧器用于给动力站及全厂余热锅炉提供除氧水，1 台锅炉定排扩容器用于动力站 3 台 75 t/h 中压锅炉定排污水的收集降温，其中除氧器设计处理量为 400 t/h，最大处理量为 450 t/h。由于动力站的放散蒸汽对空排放，没有计量装置，为了准确的地测算出动力站除氧器与联排扩容器在正常生产过程中的放散蒸汽排放量，设计了空气冷却器、水冷却器二合一的放散蒸汽冷凝计量装置用于测量其放散蒸汽量。该装置从除氧器和联排扩容器的放散蒸汽出口处分别连接 1 根 DN250 的管线，不加保温层，其中自然风冷管段长约 10 m，然后进入冷水浴箱（水温为常温），放散蒸汽在经过冷凝后变成凝结水进入计量水箱中，进而实现对放散蒸汽的计量。利用该装置分别对动力站的 5 台除氧器 831-D-401AE与联排扩容器 831-D-402 正常运行时期的放散蒸汽量进行了 24 h 的连续计量，具体数据见表 1。由表 1 可见，正常生产时每台除氧器由于设备本体的差异性放散蒸汽的排放量有所差别，但是均在 0.5 t/h 以上，定连排扩容器蒸汽放散量在 2 t/h以上。2.2放散蒸汽回收工艺研究2.2.1回收水用途为了充分利用回收凝结水及其热量，对前期放散蒸汽量测量过程中产生的水进行了分析，结果见表 2。表2放散蒸汽凝结水水质项目进水指标pH值8.8电导率/(Scm-1)0.5硬度/(molL-1)0表3除盐水水质项目进水指标pH值8.59.0电导率/(Scm-1)2.0硬度/(molL-1)约0从表 2 和表 3 可见，放散蒸汽冷凝后产生的凝结水水质优良，已经达到了除盐水的水质指标。因此放散蒸汽的凝结水可以省去脱离子过程，直接作为除盐水使用。2.2.2回用方式根据净化厂动力站的设计参数以及真实运转状况，连排扩容器为动力站锅炉连续排污降温汽水分离装置，单台锅炉排污量约为 10 t/h。排污温度为150160，工作压力小于等于 0.6 MPa，除盐水进除氧器的水温与放散蒸汽回收系统的出水温度相当，因此可以考虑将放散蒸汽的凝结水汇入到除氧器除盐水进水系统中。考虑到蒸汽喷射压缩器的回收驱动介质为中低压蒸汽，这样会增加动力站中低压蒸汽的消耗量，因此对喷射压缩器进行了改良，回收驱动介质利用除盐水如图 1，既确保了回收混合液的水质稳定，也简化了工艺流程，降低回收成本。图1除盐水喷射冷凝压缩回收器（汽水混合器）表1放散蒸汽量项目D-401AD-401BD-401CD-401DD-401ED-402放散蒸汽24 h连续排放量/t16.318.315.917.214.060.2平均小时排放量/t0.680.760.660.70.582.51552.2.3回用工艺流程研究1）除氧器放散蒸汽回收流程。放散蒸汽从 5台除氧器顶部放空管由入口蝶阀控制分别引入 5 台水汽混合器中，与水汽混合器顶部的冷除盐水混合接触，经冷却吸收后变成液相自流入混合器下部的水汽分离器中，液相自分离器底部流入热水收集总管至热水收集罐，分离器中不凝气从顶部由放空管排入大气。除氧器放散蒸汽回收流程见图 2。图2除氧器放散蒸汽回收流程2）定排扩容器放散蒸汽回收流程。放散蒸汽由定排扩容器顶部放空管经入口蝶阀控制引入扩容器水汽混合器中，与水汽混合器顶部的冷除盐水混合接触，经冷却吸收后变成液相自流入混合器下部的水汽分离器中，液相自分离器底部由热水输送泵经热回水总管与除氧器回收热水混合，打回水处理站除盐水板式换热器除盐水出口阀前，分离器中不凝气从顶部由放空管排入大气，扩容器放散蒸汽回收流程见图 3。图3扩容器放散蒸汽回收流程3）总体工艺流程。放散回收装置由汽水混合器和汽水分离罐组成，汽水混合器和汽水分离罐组合安装。汽水混合器给水压力不低于 0.35 MPa，汽水分离罐内设置气水二次分离装置，充分分离不凝气。每台除氧器设计一套放散汽回收装置，5 台除氧器放散汽回收热水通过集合管收集到热水收集罐，再由热水回收泵打出热水。定排扩容器设计一套放散蒸汽回收装置，回收热水收集在定排热水收集罐。再由热水泵打出热水，定排热水收集罐内设置蒸汽二次分离装置。低温脱盐水从板式换热器低温脱盐水入口阀之后引出，沿指定路由引至动力站管廊，一部分去除氧器框架上放散蒸汽回收装置的汽水混合器；一部分去定排扩容器放散蒸汽回收装置的汽水混合器。每套回收装置的给水管线设流量计计量，设压力控制阀稳定给水压力；每台汽水分离罐设温度检测并设液位控制阀，稳定汽水分离罐液位；定排热水收集罐设温度检测，液位控制由热水回收泵变频控制。热水收集罐设温度检测，液位控制由热水回收泵变频控制。除氧器与定连排扩容的热水泵打出的热水汇合后返至板式换热器脱盐水出口阀之前。每台热水泵出口设压力检测。热水收集罐、定排热水收集罐、热水回收泵成撬块布置。撬块上安装控制盘，控制放散蒸汽回收装置的启停操作。2.3放散蒸汽回收装置设备研究2.3.1汽水混合器汽水混合器是利用喷射器的原理，由高流速常温除盐水使得吸气口压力降低产生真空，从而将放散蒸汽吸入，然后常温除盐水与蒸汽在混合器的文氏管收缩段与吼径处充分混合压缩，进行分子扩散和能量交换，达到蒸汽冷凝回收，除盐水温升的作用。2.3.2汽水分离罐吸附型分离器内部的蒸汽通道上设有金属网垫，悬浮的水滴遇到网垫后被吸附，水滴大到一定程度后，由于重力作用落到分离器底部，达到汽水分离的效果。2.3.3控制系统放散蒸汽回收装置采用 DCS 控制。自动控制及仪表主要包括的汽水混合、汽水分离、热水收集李永生.放散蒸汽回收技术在天然气净化厂动力站的应用硫酸工业562022 年第 11 期等设备的进水压力控制，液位控制以及对回收热水泵的变频开度进行控制。所有检测及控制信号进动力站原有 DCS 控制系统，在 DCS 监控画面中可以完成过程监控、工业参数调整、历史曲线查询、报警、流程图画面显示等功能。现场设有仪表控制箱，可根据日常生产的需要就地控制放散蒸汽回收设备的启停，控制箱按隔爆设计，控制箱的控制、指示信号引自原有控制系统。3现场应用效果放散蒸汽回收装置主要用于对 5 台除氧器和 1台连排扩容器放散蒸汽进行回收，设计每台除氧器回收蒸汽量为 0.5 t/h，连排扩容器回收蒸汽量为 2 t/h，水汽混合比最大值为 161。装置改造完成后，对回收装置效果开展现场测试，并对节能效果进行计算，采用回收热水总量减除盐水给水量来测算回收蒸汽总量。运行测试期间凝结水回收总量为 803.16 m3，即放散蒸汽回收总量为 803.16 t，累计运行时间为 103 h，平均每小时回收放散蒸汽量凝结水量为：803.16 m3103 h=7.80 m3/h，回收量大于设计值 4.50 t/h。除盐水进板式换热器前的温度为 38，回收热水温度约为 66.3，除盐水用水量为 23.53 m3/h，水汽比约为 31，远小于最大设计值 161说明汽水混合器性能优良，能最大限度地回收放 散 蒸 汽。每 小 时 回 收 热 量：23.531 0004 2