蒸汽冷凝水在錦綸聚合裝置中的回收利用

馬 馳

海陽科技股份有限公司(中國)

在工業(yè)生產(chǎn)中，蒸汽是不可或缺的重要熱源，大量的工業(yè)用水和以煤為主的能源被用來生產(chǎn)蒸汽，蒸汽的熱力又被用來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程，蒸汽釋放出部分熱能后，生成的冷凝水擁有的熱量通常占蒸汽總熱量的20%～30%，某些設(shè)備甚至高達(dá)40%。因此蒸汽冷凝水的回收利用是節(jié)能降耗的重要途徑，冷凝水的回收即對冷凝水熱量和水進(jìn)行回收再利用，蒸汽冷凝水系統(tǒng)設(shè)計的合理與否直接決定企業(yè)的能耗及其經(jīng)濟(jì)效益[1]。

海陽科技股份有限公司濱江廠區(qū)的錦綸聚合裝置在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的蒸汽冷凝水并排入熱水箱中，由于溫度較高，易造成熱水泵的氣蝕。部分多余的蒸汽冷凝水目前全部排入雨水管網(wǎng)，易造成管網(wǎng)燙壞、煙霧污染及熱量和水資源的浪費(fèi)。本文針對以上問題進(jìn)行分析并提出解決方案。

1 蒸汽冷凝水回收工藝流程

海陽科技股份有限公司濱江廠區(qū)共有6套錦綸聚合裝置，日產(chǎn)量為720 t切片，其中4套聚合裝置的聚合日產(chǎn)量達(dá)400 t，按蒸汽消耗量為1∶0.8(即產(chǎn)1 t切片消耗0.8 t蒸汽)計算可得蒸汽日消耗量為320 t。平均消耗速率為13.3 t/h。另兩臺聚合裝置日均產(chǎn)能共為320 t，采用蒸汽壓縮機(jī)(MVR)技術(shù)，蒸汽消耗速率為6.7 t/h。6套聚合裝置總蒸汽消耗量為20 t/h，針對不同的輸入蒸汽壓，其具體耗量詳見表1。

表1 聚合裝置蒸汽總耗量

錦綸聚合裝置蒸汽冷凝水回收工藝流程如圖1所示。在6套聚合裝置中輸入氣壓為9.0 MPa(165 ℃)的蒸汽冷凝水，經(jīng)過閃蒸罐1閃蒸后得到產(chǎn)量為400 kg/h的3.0 MPa蒸汽；將3.0 MPa(140 ℃)蒸汽冷凝水和0.5 MPa(105 ℃)蒸汽冷凝水收集至閉式冷凝水回收裝置2中，經(jīng)閃蒸后得到產(chǎn)量為1 360 kg/h的0.5 MPa蒸汽，再將產(chǎn)生的蒸汽分別接至現(xiàn)場0.5 MPa和3.0 MPa的蒸汽總管。閉式冷凝水回收裝置2中多余的蒸汽通過水汽引射器3后，確保罐內(nèi)壓力穩(wěn)定在1.0 MPa以內(nèi)。閉式冷凝水回收裝置2中115 ℃蒸汽冷凝水通過換熱器4后得到95 ℃蒸汽冷凝水，輸送至現(xiàn)場現(xiàn)有的冷凝水收集罐5～7中，再溢流至室外水箱8中。水箱中85 ℃的水通過泵輸送至6套聚合涼水塔作為補(bǔ)水。換熱器4需要的冷卻水來自采用MVR技術(shù)的2套聚合物裝置的循環(huán)水總管。

1—閃蒸罐；2—閉式冷凝水回收裝置；3—水汽引射器；4—換熱器；5～7—冷凝水收集罐；8—室外水箱圖1 錦綸聚合裝置蒸汽冷凝水回收工藝流程圖

經(jīng)過閃蒸后產(chǎn)生的蒸汽量列于表2。經(jīng)計算可得蒸汽冷凝水總回收量為18.8 t/h。目前蒸汽冷凝水主要用于聚合裝置自身的涼水塔補(bǔ)水。假定自來水補(bǔ)水溫度為32 ℃，閃蒸后的蒸汽冷凝水全部作為6套聚合裝置12個涼水塔補(bǔ)水，通過計算可得蒸汽冷凝水的注入可使涼水塔水溫上升0.1 ℃，對涼水塔的使用工況幾乎沒有任何影響。

表2 閃蒸后產(chǎn)生的蒸汽量

2 蒸汽冷凝水回收、設(shè)備及預(yù)算

采用閉式冷凝水回收機(jī)組進(jìn)行冷凝水回收，如圖2所示。這一設(shè)備最大特點是節(jié)能、安全和適合多種工況，可以有效防止閃蒸汽外泄，徹底消除高溫冷凝水泵產(chǎn)生汽蝕、汽阻現(xiàn)象，防止冷凝水二次溶氧，實現(xiàn)冷凝水和閃蒸汽的完全閉式回收。該裝置節(jié)能節(jié)水效果顯著，環(huán)保效果明顯。閉式冷凝水回收裝置包括閉式儲水罐、內(nèi)置汽水分離裝置、過濾除污裝置、導(dǎo)流裝置和汽蝕消除裝置，以及高溫冷凝水泵、水汽引射裝置、液位計和控制系統(tǒng)等部分。

圖2 閉式冷凝水回收裝置

本文所述閉式冷凝水回收系統(tǒng)裝置中的閃蒸罐裝置、冷凝水回收泵、冷凝水回收裝置和換熱器全部布置在聚合車間室外?？傤A(yù)算如表3所示。

表3 閉式冷凝水回收系統(tǒng)預(yù)算

(續(xù)表3)

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

按3.0 MPa蒸汽量為400 kg/h、0.5 MPa蒸汽量為800 kg/h，以7折計算，則每年可節(jié)約蒸汽量為6 652.8 t。熱電站提供的9.0 MPa蒸汽價格為208元/t，而閃蒸后可利用蒸汽是0.5 MPa和3.0 MPa。通過咨詢熱電站后，得出可利用的蒸汽價格按7折計算，則年可節(jié)約蒸汽成本總額約為96.86萬元。投資回收期約為15個月。

4 結(jié)語

能源和環(huán)境危機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)前全球亟待解決的問題。工業(yè)企業(yè)都意識到了節(jié)能降耗的重要性。蒸汽作為一種能源，廣泛應(yīng)用于包括化工在內(nèi)的各行各業(yè)。合理使用不同等級的蒸汽能量并回收蒸汽冷凝水，不僅能夠有效利用殘余熱量，而且能夠節(jié)約水資源，減少環(huán)境污染，同時還可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。