權(quán)亞文，白小明，倪曉斌，黃傳峰

（1.陜西延長石油集團榆林煉油廠，靖邊718500；2.陜西延長石油集團研究院）

1 前 言

陜西延長石油集團榆林煉油廠（以下簡稱榆林煉油廠）始建于1993年，經(jīng)過10多年的建設(shè)發(fā)展，目前原油一次加工規(guī)模達到4.0Mt/a。隨著工廠的不斷發(fā)展，由于沒有進行全面的規(guī)劃，導(dǎo)致原有蒸汽及凝結(jié)水系統(tǒng)存在蒸汽系統(tǒng)熱量及水的不平衡，回收的凝結(jié)水只有少量作為循環(huán)水補水，其它就地排放至污水處理場，存在高質(zhì)低用等問題，造成燃料、水資源的浪費以及環(huán)境污染等［1］。在環(huán)境保護要求越來越高、資源日益缺乏的今天，解決蒸汽系統(tǒng)存在的上述問題、進行節(jié)能優(yōu)化改造具有巨大的經(jīng)濟效益和現(xiàn)實意義［2］。另外，由于榆林煉油廠地處毛烏素沙漠邊緣，干旱少水，所有生活及生產(chǎn)用水均依賴地下水，為此，節(jié)約水源的意識和需要也就更為迫切。本課題針對榆林煉油廠原有系統(tǒng)存在的蒸汽泄漏嚴(yán)重、冷凝水回收少、水質(zhì)難以達到鍋爐等用水要求的問題，采用背壓回水與加壓回水相結(jié)合的蒸汽管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)對系統(tǒng)進行改造，以改善低溫余熱的平衡，使生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運行。

2 原有系統(tǒng)存在的問題

2.1 疏水系統(tǒng)

榆林煉油廠間接加熱蒸汽用戶的疏水方式有四種：①安裝疏水閥進行疏水，達到阻汽排水的目的，主要用于管線伴熱和部分加熱設(shè)備；②加熱設(shè)備的凝結(jié)水出口增設(shè)凝結(jié)水罐，蒸汽經(jīng)過換熱器換熱后，變成凝結(jié)水進入凝結(jié)水罐，凝結(jié)水罐的出口采用調(diào)節(jié)閥控制凝結(jié)水罐的液位，凝結(jié)水罐內(nèi)的液位形成液封，達到阻汽排水的目的，主要用于較大加熱設(shè)備的疏水；③采用截止閥控制開度進行疏水，主要用于蒸汽管線疏水和伴熱，部分用于換熱設(shè)備的疏水；④少部分的疏水點沒有安裝疏水閥。

原有蒸汽疏水系統(tǒng)存在的主要問題：①一些應(yīng)該安裝疏水閥的地方，現(xiàn)場未安裝或閥門開度不合理；②過多地選擇熱動力式和熱靜力式疏水閥，導(dǎo)致大量蒸汽泄漏，閥組壽命短，增加了維修和管理的難度；③所用的疏水閥品牌較多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致疏水閥的平均壽命較短，更換頻繁，同時造成大量的蒸汽泄漏。

2.2 凝結(jié)水回收水質(zhì)

凝結(jié)水的經(jīng)濟價值主要包括新鮮水的價值、除鹽或軟化的價值和熱值三個部分。理論上，凝結(jié)水是由蒸汽換熱冷卻后形成的，因此應(yīng)該是非常“純凈”的。凝結(jié)水價值的最優(yōu)化利用是將其作為鍋爐給水送回到鍋爐使用，但由于實際生產(chǎn)過程中存在的泄漏和污染，造成凝結(jié)水的水質(zhì)在含油及電導(dǎo)率等方面不能達到鍋爐給水要求。

對榆林煉油廠一些具有代表性的區(qū)域凝結(jié)水水質(zhì)進行分析，結(jié)果見表1。從表1可以看出，凝結(jié)水的油質(zhì)量濃度和電導(dǎo)率均超標(biāo)，如果未經(jīng)處理的凝結(jié)水直接返回鍋爐系統(tǒng)，極易造成熱力設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕、過熱器和蒸汽機的積鹽等問題，降低熱力設(shè)備的熱效率，甚至?xí)绊憚恿υO(shè)備的安全經(jīng)濟運行，給鍋爐的安全帶來極大的隱患。另外，凝結(jié)水送到循環(huán)水系統(tǒng)，既浪費凝結(jié)水的熱量，又增加循環(huán)水的運行費用。

表1 凝結(jié)水水質(zhì)

3 改造方案

3.1 凝結(jié)水回收系統(tǒng)

根據(jù)蒸汽系統(tǒng)的實際應(yīng)用工況，結(jié)合疏水系統(tǒng)的疏水方式，采用新的優(yōu)化改造方案，使用背壓回水、重力回水或加壓回水等不同方式，在經(jīng)濟合理的前提下，對分散在伴熱線、加熱裝置等不同應(yīng)用場合的凝結(jié)水進行最大程度的回收，并輸送至指定的回收點，這是整個系統(tǒng)改造中一個承上啟下的環(huán)節(jié)。它將疏水系統(tǒng)排出的飽和凝結(jié)水收集起來，回收到動力車間新增的凝結(jié)水余熱利用系統(tǒng)和凝結(jié)水除油、除鐵系統(tǒng)，處理后的凝結(jié)水送至動力車間作為鍋爐給水送交鍋爐使用?；厥盏絼恿囬g新增凝結(jié)水處理系統(tǒng)的凝結(jié)水主要包括兩個方面：一是原來作為循環(huán)水補水的凝結(jié)水，全年平均約12t/h；二是全廠原來直排的凝結(jié)水量冬季約為20t/h，夏季約為10t/h?？偟哪Y(jié)水回收量冬季約為33.68t/h，夏季約為20.44t/h。

3.2 凝結(jié)水精制處理系統(tǒng)

冷凝水精制系統(tǒng)工藝流程示意見圖1。凝結(jié)水經(jīng)換熱器與除鹽水進行換熱，使凝結(jié)水溫度降低后，回收到新增的凝結(jié)水罐中，然后通過新增的凝結(jié)水泵，進入復(fù)合雙層膜凝結(jié)水精處理系統(tǒng)（該系統(tǒng)的主體設(shè)備為活性炭粉末覆蓋過濾器，濾料為木質(zhì)纖維素和活性炭粉末，具有良好的除油、除鐵效果），除去凝結(jié)水中含有的油和鐵，出水進入活性炭過濾器進一步處理，使凝結(jié)水中油質(zhì)量濃度不大于1mg/L，鐵質(zhì)量濃度不大于50μg/L，達到中壓鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于油質(zhì)量濃度和鐵質(zhì)量濃度的要求；活性炭過濾器出水總管設(shè)有油在線監(jiān)測儀，監(jiān)測出水中的油質(zhì)量濃度，若出水中油質(zhì)量濃度大于1mg/L，系統(tǒng)自動打開油表連通的三通閥，出水返回到凝結(jié)水罐；若油質(zhì)量濃度不大于1 mg/L，出水進入混合床。

圖1 冷凝水精制系統(tǒng)工藝流程示意

榆林煉油廠冷凝水回收系統(tǒng)改造項目于2007年實施完畢，改造后2008—2010年精制凝結(jié)水水質(zhì)指標(biāo)平均數(shù)據(jù)見表2。從表2可以看出，凝結(jié)水系統(tǒng)改造后運行至今，精制凝結(jié)水的電導(dǎo)率由原來的2～50μS/cm下降到1μS/cm左右，油質(zhì)量濃度由原來的10～25mg/L下降到1mg/L以下，達到了鍋爐給水要求，為最優(yōu)化地回用凝結(jié)水、降低因凝結(jié)水就地排放而產(chǎn)生的污水處理壓力提供了保障。

表2 精制凝結(jié)水水質(zhì)

4 效果分析

4.1 工程投資

榆林煉油廠50t/h凝結(jié)水回收利用項目2007年12月10日完工，分別對三套常壓蒸餾裝置、兩套催化裂化裝置、一套重整－加氫聯(lián)合裝置、一套污水處理裝置、油品罐區(qū)以及公用系統(tǒng)部分凝結(jié)水回收系統(tǒng)進行改造，共計安裝疏水閥組900多套，安裝自動泵2臺，鋪設(shè)管道15km，建成水處理裝置1套。工程總投資236.57萬元。

4.2 效益分析

回收的蒸汽冷凝水進水處理裝置進行沖洗、調(diào)試，原來直排的凝結(jié)水回到除鹽水箱的凝結(jié)水量冬季約為20t/h，夏季約為10t/h，其效益體現(xiàn)在凝結(jié)水熱值、除鹽水價值和減少污水處理費用幾個方面。按除鹽水價格5元/t、凝結(jié)水價格5元/t、污水處理費用5元/t、年運行時間冬季4 000h和夏季4 000h計，則年節(jié)能效益為：回收凝結(jié)水量×年運行時間×（除鹽水價格＋凝結(jié)水價格＋污水處理費）＝180萬元。

此外該項目完成后，可有效減少由于關(guān)鍵疏水設(shè)備不好而造成的蒸汽泄漏損失，該部分減少的蒸汽泄漏量可認(rèn)為是疏水環(huán)節(jié)節(jié)汽效益。除去汽輪機用汽量，榆林煉油廠現(xiàn)有的間接加熱蒸汽量冬季約為44t/h，夏季約為38t/h。經(jīng)過疏水環(huán)節(jié)的改造，節(jié)汽率一般在5%～28%之間，按節(jié)汽率12%保守計算、年運行時間冬季4 000h、夏季4 000h、蒸汽價格50元/t，則年節(jié)能效益為：蒸汽用量×節(jié)汽率×蒸汽價格×年運行時間＝196.8萬元。

通過上述節(jié)能系統(tǒng)改造，年節(jié)能凈效益約為376.8萬元。而整個工程總投資為236.57萬元，投資的回收期不足1年。

5 結(jié)束語

榆林煉油廠凝結(jié)水回收利用項目實施后最大程度地回收了蒸汽管網(wǎng)的凝結(jié)水，減少了污水排放量，減輕了污水處理場的生產(chǎn)負(fù)荷，同時節(jié)約了蒸汽和水資源，降低了生產(chǎn)成本，每年回收的水、汽可節(jié)約資金376.8萬元，項目投資的回收期不足1年。在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能降耗、挖潛增效、減輕環(huán)境污染和水資源的合理利用等方面，具有積極的社會意義。

［1］ 劉大山.不容忽視的節(jié)能領(lǐng)域——蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)［J］.中國機械工程，2002，13（19）：1634－1636

［2］ 郭占榮，劉花臺.西北地區(qū)凝結(jié)水及其生態(tài)環(huán)境意義［C］.//第四屆全國青年地質(zhì)工作者學(xué)術(shù)討論會論文集.北京：中國地質(zhì)科學(xué)院，1999：762－766