蒸汽凝结水回收系统中问题的分析_单玉林

体影响 合 理 选 择 疏 水 器 ,应 该 从 以 下 四 方 面 进 行 考 虑 [4]: (1) 凝结水负荷:凝结水负荷直接影响 阀 体 的 大 小 排 量 , 应根据具体应用场合计算凝结水量和蒸汽凝结速率。 (2) 安全系数: 由于凝结水速率的 变 化 、 偶 尔 出 现 的 压 降 、系 统 设 计 的 各 种 因 素 、疏 水 结 构 的 影 响 及 经 济 运 行 等 方 面都要求考虑安全系数。经验表明,安全系数可以从 2～l0, 根据用户的实际情况不同而选定。 (3) 压差:指疏水阀前后的压力之差。压差的大小将直接 影响凝结水能否顺利排放 ,阀前压力可能因为压力控制阀或 温 度 调 节 阀 动 作 、虹 吸 排 放 等 操 作 而 增 大 ;背 压 可 能 会 因 为 管路摩擦、其他疏水阀向回水系统排放及升高凝结水而增 大 。 这 些 压 力 的 变 化 将 会 影 响 压 差 ,在 设 计 时 应 重 点 考 虑 。 (4) 最大允许压力: 疏水阀必须能 够 承 受 系 统 最 大 压 力 或设计压力。 各种类型的疏水器的性能见表 1。 对于利用疏水器工作背压回收凝 结 水 的 系 统 ,应 选 择 机 械 型 疏 水 器 。机 械 型 疏 水 器 是 利 用 凝 结 水 液 位 的 变 化 使 浮 子 升 降 ,导 致 启 闭 件 开 关 动 作 ,从 而 实 现 排 出 凝 结 水 同 时 阻 止 蒸 汽 逸 出 的 功 能 。 即 使 疏 水 器 背 压 增 加 ,也 不 会 对 其 动 作 有 丝毫影响。 而排除不凝结性气体的关键也在于正确地选择疏水器。 可 采 用 倒 吊 桶 型 蒸 汽 疏 水 器 。该 疏 水 器 是 一 种 根 据 蒸 汽 和 水 密 度 不 同 ,利 用 杠 杆 与 浮 力 原 理 工 作 的 机 械 式 疏 水 阀 ,在 它 的倒置桶上 部 有 一 排 气 孔 , 可 以 连 续 自 动 排 放 空 气 和 CO2, 不会形成冷滞后或空气阻。 选择合适的疏水器不仅可以提高凝结水回收系统的效 率 ,保 证 凝 结 水 回 收 系 统 的 安 全 ,更 重 要 的 是 可 以 提 高 主 管 网蒸汽的品质。
1 凝结水回收系统中存在的主要问题
1.1 凝结水回收设备 广 州 石 化 的 主 要 装 置 和 罐 区 多 为 防 爆 区 域 。早 期 安 装 的
凝结水回收系统采用电动的闭式凝结水回收装置 ,其自控和 电 气 部 分 均 采 用 防 爆 原 件 ,设 备 初 投 资 大 ,维 护 成 本 高 。而 且 该设备只能回收温度≤120 ℃的蒸汽凝结水, 对于高于 120 ℃的 凝 结 水 ,必 须 通 过 循 环 水 降 温 后 才 能 够 回 收 ,造 成 了 额 外的浪费。
由于经费问题和对疏水器缺乏 重 视 ,历 次 改 造 只 针 对 凝 结 水 回 收 系 统 ,而 未 对 装 置 和 罐 区 的 疏 水 器 进 行 改 造 。 目 前 厂内部分蒸汽管线排凝点的疏水器存在选型不当或失灵的 问 题 ,可 能 产 生 凝 结 水 排 水 不 及 时 和 漏 汽 的 现 象 ,这 不 但 会 降 低 管 网 蒸 汽 的 品 质 ,导 致 传 热 效 率 降 低 ,而 且 还 会 使 大 量 蒸汽泄露到凝结水回收系统管内产生气阻导致凝结水回收 系 统 无 法 正 常 工 作 。所 以 疏 水 器 的 正 常 工 作 与 否 对 整 个 凝 结 水回收系统是否能高效安全运行具有十分重要的意义。 1.4 不凝结性气体对系统的影响
K ey w ords: condensation water; recovery; engine-driven pum p ofcondensation water; trap; uncoagulate gas
蒸 汽 作 为 一 种 热 能 载 体 被 广 泛 应 用 于 石 化 行 业 。蒸 汽 产 生 的 凝 结 水 所 具 有 的 热 量 可 达 蒸 汽 全 热 量 的 20 % ～30 % [1],是 一 项 非 常 重 要 的 余 热 资 源 。若 将 回 收 的 凝 结 水 直 接 送 回 锅炉或通过补给水换热后进入水处理装置 ,还可节约补给水 的 用 量 并 节 省 部 分 水 处 理 费 用 和 燃 料 费 用 ,从 而 减 少 污 染 排 放。可见凝结水回收是具有显著经济效益和社会效益的。
中 国 石 化 广 州 分 公 司( 以 下 简 称 广 州 石 化) 是 一 个 有 三 十 年 历 史 的 老 厂 ,早 期 建 成 的 装 置 和 罐 区 的 凝 结 水 大 部 分 处 于 直 接 排 放 状 态 ,这 不 仅 浪 费 了 余 热 资 源 和 水 资 源 ,还 造 成 了生产和工作环境的污染。为此,广州石化自 2004 年起分批 对 旧 装 置 、罐 区 和 蒸 汽 管 网 实 施 蒸 汽 凝 结 水 回 收 项 目 ,将 回 收的凝结水作为锅炉补充水。
可见不凝结性气体对整个凝结水 回 收 系 统 危 害 巨 大 ,必
须采取可靠方法将其排除。
2 解决措施
2.1 合理选用凝结水回收设备 广州石化 2007 年的改造, 采 用 甘 肃 红 峰 机 械 有 限 责 任
公 司 制 造 的 凝 结 水 回 收 动 力 机 械 泵 。该 设 备 以 蒸 汽 或 压 缩 空 气 为 驱 动 介 质 ,工 作 原 理 类 似 于 浮 球 式 疏 水 阀 ,可 以 同 时 起 到 泵 和 疏 水 阀 的 双 重 作 用 。 设 备 主 要 由 加 压 室 、浮 球 、控 制 室 、控 制 阀 等 组 成 。当 凝 结 水 进 入 并 充 满 加 压 室 时 ,由 加 压 蒸 汽的作用将凝结水输出 ;控制管通过内装的浮球随加压室水 位 的 升 降 而 升 降 ,从 而 带 动 导 杆 上 的 控 制 阀 动 作 ,通 过 浮 球 的 升 或 降 来 打 开 或 关 闭 加 压 蒸 汽 的 阀 门 ,同 时 切 断 或 接 通 凝 结水入口与加压室的平衡管路。
凝结水回收系统中的不凝结性的气体主要包括空气及 CO 2[2],若 不 及 时 排 出 ,将 会 对 管 道 和 设 备 造 成 以 下 影 响 :
作者简介:单玉林,男,本科,工程师,从事暖通供热工程设计。E-m ail:shanyulin1207@ .
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广州化工
2008 年 36 卷第 3 期
化亚铁在金属表面形成保护层阻止腐蚀。当水中有氧存在
时 ,氧 与 氢 氧 化 亚 铁 反 应 ,生 成 不 溶 于 水 的 氢 氧 化 铁 。沉 淀 下
来的氢氧化铁是不起保护作用的, 于是溶解氧就加剧了腐
蚀 ,其 反 应 如 下 :
Fe + 2H 2O = Fe(OH )2 + H 2 4Fe(OH )2 + O2+ 2H 2O = 4Fe(OH )3↓[3] CO2 溶于水时,使水的 PH 值降低,并相应地使水中氢离 子浓度增加,促进了铁的腐蚀反应。 其反应如下:
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蒸汽凝结水回收系统中问题的分析
单玉林
( 广州中元石油化工工程有限公司, 广州 510726) 摘 要: 广州石化凝结水回收系统中存在着设备昂贵且回收效率较低,现有系统未能有效回 收余热资源,疏水器配置不
合 理 ,不 凝 结 性 气 体 等 问 题 。 针 对 上 述 问 题 分 析 了 原 因 ,并 提 出 采 用 凝 结 水 回 收 动 力 机 械 泵 ,分 别 回 收 不 同 水 质 的 凝 结 水 ,选 用 合 适 的 疏 水 器 等 措 施 来 改 善 凝 结 水 回 收 系 统 ,从 而 使 凝 结 水 回 收 系 统 实 现 最 佳 效 益 。
相 比 以 往 采 用 的 设 备 ,该 设 备 的 优 点 为 : (1)无 需 配 电 且 无 复 杂 的 自 控 系 统 ,适 用 于 防 爆 要 求 高 的 场所; (2)可回收温度达 185℃的凝结水 而 无 气 蚀 ,大 幅 提 高 回 收 效 率 ,充 分 达 到 节 能 效 果 ; (3)可 根 据 实 际 需 要 设 置 为 开 式 系 统 或 闭 式 系 统 ,机 械 泵 的扬程可通过调节气源压力实现; (4)设 备 初 投 资 费 用 低 ,仅 为 同 回 收 量 电 动 闭 式 凝 结 水 回 收装置的 1/3～1/4,而且维护简便,使用寿命长; 该设备的投用为广州石化今后更有效的回收凝结水中 的 余 热 资 源 提 供 了 保 障 ,减 少 了 运 行 成 本 ,同 时 提 升 了 企 业 的效益。 2.2 合理划分凝结水系统,加强余热资源回收 对于广州石化之类的石化企业,应 分 别 回 收 水 质 较 好 的
( 1) 降低设备的传热效率。蒸汽和不凝结性气体混合进
入 设 备 后 ,由 于 不 凝 结 性 气 体 无 法 冷 凝 ,在 设 备 表 面 形 成 一
层 膜 ,此 膜 热 阻 很 大 ,使 加 热 设 备 的 热 效 率 显 著 降 低 。
( 2) 形成气阻,干扰管网的水力平衡,影响疏水器的正常
工 作 。 当 用 汽 设 备 开 车 时 ,设 备 与 疏 水 器 之 间 的 管 道 内 充 满
了 空 气 。 如 疏 水 阀 不 能 很 快 的 排 出 空 气 ,空 气 在 短 时 间 内 在
疏 水 点 与 疏 水 器 (亦 包 括 疏 水 阀 内 腔 )之 间 形 成 了 气 阻 。 气 阻
将严重影响疏水器的正常运行。
( 3) 空气中的氧气和 CO2 还会引起管道和设备的腐蚀。 铁 和 水 在 温 度 较 高 时 反 应 生 成 氢 氧 化 亚 + H 2O = H 2CO3 = H + + H CO- [3] 当水中同时存在氧气和 CO2 时腐蚀 将 更 加 严 重 ,其 反 应 如下:
Fe(OH )2 + 2CO2 =
Fe(H
CO
)[3]
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