本文摘要：中海石油華鶴煤化有限公司30萬t/a合成氨、52萬t/a大顆粒尿素裝置區(qū)內(nèi)存在余壓資源，如能加以利用，可以提高廠區(qū)的能源利用率，降低總體能耗和生產(chǎn)成本。對(duì)中壓廢熱鍋爐排污水進(jìn)行回收利用，在滿足節(jié)能減排要求的同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)效益。 1背景 中海石油華鶴煤化有限公司氨生
中海石油華鶴煤化有限公司30萬t/a合成氨、52萬t/a大顆粒尿素裝置區(qū)內(nèi)存在余壓資源，如能加以利用，可以提高廠區(qū)的能源利用率，降低總體能耗和生產(chǎn)成本。對(duì)中壓廢熱鍋爐排污水進(jìn)行回收利用，在滿足節(jié)能減排要求的同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)效益。
1背景
中海石油華鶴煤化有限公司氨生產(chǎn)部變換崗位將氣化裝置生產(chǎn)的粗煤氣中的CO變換為生產(chǎn)合成氨需要的H2和尿素所需的CO2;用鍋爐水洗滌煤氣中的氨，為低溫甲醇洗提供合格的變換氣。
變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，中壓廢熱鍋爐利用變換反應(yīng)的熱量與中壓鍋爐水換熱副產(chǎn)中壓蒸汽。廢熱鍋爐設(shè)計(jì)連續(xù)排污，將排污水(體積流量為1.2m3/h)排至地溝。這部分被排放的高能量鍋爐水(250℃、4.3MPa)，不但造成能量的浪費(fèi)，而且導(dǎo)致污水處理成本增加，加之黑龍江地區(qū)冬季寒冷，裝置現(xiàn)場(chǎng)霧凇、積冰累計(jì)，增加裝置的安全風(fēng)險(xiǎn)。
2提出方案
為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，建立排污水回收系統(tǒng)，以降低污水處理成本以及防范冬季安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。對(duì)回收排污水的方法進(jìn)行研究，提出改造設(shè)備、優(yōu)化排污方法、優(yōu)化工藝操作3項(xiàng)方案。根據(jù)安全性、預(yù)期效果、操作難易度、成本經(jīng)濟(jì)性等因素，最終決定采用改造設(shè)備的方式對(duì)排污水進(jìn)行回收。設(shè)備改造必須滿足以下3項(xiàng)要求[2]。
(1)工藝要求:排污水指標(biāo)必須合格(Fe質(zhì)量濃度<0.05mg/L、電導(dǎo)<10μs/cm);廢熱鍋爐內(nèi)鍋爐水指標(biāo)合格(電導(dǎo)<150μs/cm、pH值為9～10);回收處理量在1.2m3/h以上。(2)安全要求:管線、設(shè)備無損壞，無水擊、無水汽混合現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)易操作。(3)成本要求:盡量避免使用復(fù)雜及專業(yè)的材料。根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)與要求，提出將排污水回收至尿素解吸水管、蒸汽中壓擴(kuò)容器、凝結(jié)水回收器3種方案。
3確認(rèn)最佳方案
(1)通過尿素解吸水解系統(tǒng)，氨水經(jīng)解吸后成為尿素解吸水(76.5℃、0.3MPa)，通過泵送往水處理系統(tǒng)。(2)蒸汽擴(kuò)容器可用于接收中壓和次中壓蒸汽冷凝液，接收的冷凝液在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行閃蒸，氣相以低壓蒸汽的形式進(jìn)入低壓蒸汽管網(wǎng)，液相作為工藝?yán)淠核腿胨幚�，精制成除鹽水。(3)凝結(jié)水回收器用于接收低壓蒸汽工藝?yán)淠汉桶闊崂淠�。接收的冷凝液通過冷凝液泵送往水處理回收。對(duì)比以上3種方案，排污水與蒸汽擴(kuò)容器的壓差、溫差相對(duì)小一些，回收過程中風(fēng)險(xiǎn)較低，并入蒸汽擴(kuò)容器中同時(shí)會(huì)副產(chǎn)低壓蒸汽。為此，將排污水回收至中壓擴(kuò)容器更為合理[3]。
4細(xì)化方案
對(duì)改造方案提出以下具體實(shí)施計(jì)劃:(1)關(guān)閉中壓廢鍋連排雙閥進(jìn)行能量隔離，確認(rèn)地溝無水排出后，對(duì)排污管線甩頭、加閥。(2)檢修時(shí)，在擴(kuò)容器入口管線處加閥、甩頭。截止閥入擴(kuò)容器前低點(diǎn)加導(dǎo)淋泄壓點(diǎn)。(3)確認(rèn)設(shè)備能充分切出后，對(duì)中間管道進(jìn)行施工，碰頭完畢后充壓試漏，合格后管線吹掃，正常投用。
5方案可行性分析
5.1技術(shù)可行性分析
蒸汽擴(kuò)容器冬季負(fù)荷最大工況設(shè)計(jì)入口體積流量為18.1m3/h，氣相出口低壓蒸汽體積流量為0.7m3/h，底部低壓冷凝液體積流量為13.2m3/h，冬季主控調(diào)節(jié)閥閥門開度為66%，可以滿足輸送最大冷凝液量。頂部蒸汽為截止閥，無法通過閥位確認(rèn)其余量，但是頂部和底部采用相同材質(zhì)、相同尺寸的管道，加之頂部管道流量相對(duì)于底部小很多，蒸汽擴(kuò)容器可以接受體積流量為1.2m3/h的鍋爐水[4]。
改造需要工藝經(jīng)理、工藝和設(shè)備技術(shù)監(jiān)督、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施人員、主控人員配合。人員配置充足，能夠滿足方案的順利進(jìn)行。匯總中壓廢鍋排污分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):近31天排污水最大電導(dǎo)為8.5μs/cm，pH值平均在7以上，SiO2質(zhì)量濃度平均為3mg/L。確認(rèn)排污水合格(Fe質(zhì)量濃度<0.05mg/L、電導(dǎo)<10μs/cm)。
5.2安全可行性分析
(1)確認(rèn)裝置現(xiàn)場(chǎng)具備登高、動(dòng)火、臨時(shí)用電等特種作業(yè)需求。(2)確認(rèn)改造所有人員通過安全培訓(xùn)并正確佩戴個(gè)人防護(hù)用品。(3)確認(rèn)物料充分隔離、排液、交出后，進(jìn)行施工。此改造將排污水(4.3MPa、250℃)排入設(shè)備(0.7MPa、170℃)，壓差及溫差較高，危險(xiǎn)性很大。依據(jù)安全操作的原則，平時(shí)運(yùn)行中要求將其中的1、4、5閥全開，2閥微開節(jié)流保證排污量。壓差大對(duì)閥門的水汽沖刷會(huì)很大，因此對(duì)2閥的沖刷很大。
平時(shí)2閥對(duì)地面排放，改造后，2閥存在0.7MPa的背壓，降低了2閥的壓差，延長(zhǎng)其使用壽命。如果2閥產(chǎn)生內(nèi)漏，可以將1、4閥關(guān)閉，打開3閥泄壓后對(duì)2閥進(jìn)行檢修。(4)在保證安全的情況下，盡量降低材料成本要求，4閥處使用15CrMo材質(zhì)，虛線部分使用普通20#鋼材質(zhì)。
5.3效益可行性分析
(1)經(jīng)濟(jì)效益:降低污水處理成本，回收利用排污水余壓和余熱。(2)社會(huì)效益:響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的方針、策略;現(xiàn)場(chǎng)霧凇、積冰環(huán)境得以改善，避免裝置安全 風(fēng)險(xiǎn)。通過可行性分析，確認(rèn)方案可行。6方案實(shí)施2020年6月開始，按照方案實(shí)施規(guī)劃進(jìn)行操作。
7改造效果
運(yùn)行至今，整個(gè)回收系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、良好。項(xiàng)目投入:管道、閥門、吊車和焊工人工算支出共計(jì)1萬元。閃蒸汽化率=(熱水焓-閃蒸壓力下的飽和水焓)/閃蒸壓力下的飽和水汽化潛熱。通過查表，熱水焓為1108.3kJ/kg，閃蒸壓力下的飽和水焓為697.3kJ/kg，閃蒸壓力下的飽和水汽化潛熱為2066kJ/kg，經(jīng)計(jì)算，閃蒸汽化率為0.199。排污水轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽質(zhì)量為1.2t，按價(jià)格為45元，全年(按330d)收益為85108元。污水處理成本按單價(jià)為5元計(jì)算，共節(jié)約為47520元。全年總經(jīng)濟(jì)效益為132628元。
8結(jié)語(yǔ)
通過對(duì)裝置現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)排污水運(yùn)行問題，對(duì)此提出多種具體解決方案，對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比、可行性分析、實(shí)施，完成改造。此次改造既回收了排污水，又副產(chǎn)了低壓蒸汽產(chǎn)生了效益為類似外排水的回收提供了一定借鑒意義。
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作者：張偉華
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