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大顆粒尿素裝置區內存在余壓資源，如能加以利用，可以提高廠區的能源利用率，降低總體能耗和生產成本。對中壓廢熱鍋爐排污水進行回收利用，在滿足節能減排要求的同時具有經濟效益。 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大顆粒尿素裝置區內存在余壓資源，如能加以利用，可以提高廠區的能源利用率，降低總體能耗和生產成本。對中壓廢熱鍋爐排污水進行回收利用，在滿足節能減排要求的同時具有經濟效益。
1背景
中海石油華鶴煤化有限公司氨生產部變換崗位將氣化裝置生產的粗煤氣中的CO變換為生產合成氨需要的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。
變換反應為放熱反應，中壓廢熱鍋爐利用變換反應的熱量與中壓鍋爐水換熱副產中壓蒸汽。廢熱鍋爐設計連續排污，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，而且導致污水處理成本增加，加之黑龍江地區冬季寒冷，裝置現場霧凇、積冰累計，增加裝置的安全風險。
2提出方案
為響應國家節能減排的號召，建立排污水回收系統，以降低污水處理成本以及防范冬季安全風險[1]。對回收排污水的方法進行研究，提出改造設備、優化排污方法、優化工藝操作3項方案。根據安全性、預期效果、操作難易度、成本經濟性等因素，最終決定采用改造設備的方式對排污水進行回收。設備改造必須滿足以下3項要求[2]。
(1)工藝要求:排污水指標必須合格(Fe質量濃度<0.05mg/L、電導<10μs/cm);廢熱鍋爐內鍋爐水指標合格(電導<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、設備無損壞，無水擊、無水汽混合現象，現場易操作。(3)成本要求:盡量避免使用復雜及專業的材料。根據設備特點與要求，提出將排污水回收至尿素解吸水管、蒸汽中壓擴容器、凝結水回收器3種方案。
3確認最佳方案
(1)通過尿素解吸水解系統，氨水經解吸后成為尿素解吸水(76.5℃、0.3MPa)，通過泵送往水處理系統。(2)蒸汽擴容器可用于接收中壓和次中壓蒸汽冷凝液，接收的冷凝液在設備內進行閃蒸，氣相以低壓蒸汽的形式進入低壓蒸汽管網，液相作為工藝冷凝液送入水處理，精制成除鹽水。(3)凝結水回收器用于接收低壓蒸汽工藝冷凝液和伴熱冷凝液。接收的冷凝液通過冷凝液泵送往水處理回收。對比以上3種方案，排污水與蒸汽擴容器的壓差、溫差相對小一些，回收過程中風險較低，并入蒸汽擴容器中同時會副產低壓蒸汽。為此，將排污水回收至中壓擴容器更為合理[3]。
4細化方案
對改造方案提出以下具體實施計劃:(1)關閉中壓廢鍋連排雙閥進行能量隔離，確認地溝無水排出后，對排污管線甩頭、加閥。(2)檢修時，在擴容器入口管線處加閥、甩頭。截止閥入擴容器前低點加導淋泄壓點。(3)確認設備能充分切出后，對中間管道進行施工，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技術可行性分析
蒸汽擴容器冬季負荷最大工況設計入口體積流量為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，冬季主控調節閥閥門開度為66%，可以滿足輸送最大冷凝液量。頂部蒸汽為截止閥，無法通過閥位確認其余量，但是頂部和底部采用相同材質、相同尺寸的管道，加之頂部管道流量相對于底部小很多，蒸汽擴容器可以接受體積流量為1.2m3/h的鍋爐水[4]。
改造需要工藝經理、工藝和設備技術監督、現場實施人員、主控人員配合。人員配置充足，能夠滿足方案的順利進行。匯總中壓廢鍋排污分析數據發現:近31天排污水最大電導為8.5μs/cm，pH值平均在7以上，SiO2質量濃度平均為3mg/L。確認排污水合格(Fe質量濃度<0.05mg/L、電導<10μs/cm)。
5.2安全可行性分析
(1)確認裝置現場具備登高、動火、臨時用電等特種作業需求。(2)確認改造所有人員通過安全培訓并正確佩戴個人防護用品。(3)確認物料充分隔離、排液、交出后，進行施工。此改造將排污水(4.3MPa、250℃)排入設備(0.7MPa、170℃)，壓差及溫差較高，危險性很大。依據安全操作的原則，平時運行中要求將其中的1、4、5閥全開，2閥微開節流保證排污量。壓差大對閥門的水汽沖刷會很大，因此對2閥的沖刷很大。
平時2閥對地面排放，改造后，2閥存在0.7MPa的背壓，降低了2閥的壓差，延長其使用壽命。如果2閥產生內漏，可以將1、4閥關閉，打開3閥泄壓后對2閥進行檢修。(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，虛線部分使用普通20#鋼材質。
5.3效益可行性分析
(1)經濟效益:降低污水處理成本，回收利用排污水余壓和余熱。(2)社會效益:響應國家節能減排的方針、策略;現場霧凇、積冰環境得以改善，避免裝置安全 風險。通過可行性分析，確認方案可行。6方案實施2020年6月開始，按照方案實施規劃進行操作。
7改造效果
運行至今，整個回收系統運行穩定、良好。項目投入:管道、閥門、吊車和焊工人工算支出共計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，經計算，閃蒸汽化率為0.199。排污水轉化為低壓蒸汽質量為1.2t，按價格為45元，全年(按330d)收益為85108元。污水處理成本按單價為5元計算，共節約為47520元。全年總經濟效益為132628元。
8結語
通過對裝置現狀分析發現排污水運行問題，對此提出多種具體解決方案，對方案進行對比、可行性分析、實施，完成改造。此次改造既回收了排污水，又副產了低壓蒸汽產生了效益為類似外排水的回收提供了一定借鑒意義。
參考文獻
[1]鄧文剛，張偉華.K8-11G耐硫變換催化劑活性下降原因及解決對策[J].化工設計通訊，2016(4):54-55.
[2]張偉華.變換開車過程優化及改造[J].化工設計通訊，2018(1):247-248.
[3]史桂青.淺析粗煤氣中雜質對一氧化碳變換系統的影響[J].化工設計通訊，2019，45(5):8，76.
[4]鄧文剛.一氧化碳變換預過濾器系統改造總結[J].大氮肥，2019，42(6):387-389.
作者：張偉華
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