蒸汽冷凝水在锦纶聚合装置中的回收利用

马 驰

海阳科技股份有限公司(中国)

在工业生产中，蒸汽是不可或缺的重要热源，大量的工业用水和以煤为主的能源被用来生产蒸汽，蒸汽的热力又被用来实现工业生产过程，蒸汽释放出部分热能后，生成的冷凝水拥有的热量通常占蒸汽总热量的20%～30%，某些设备甚至高达40%。因此蒸汽冷凝水的回收利用是节能降耗的重要途径，冷凝水的回收即对冷凝水热量和水进行回收再利用，蒸汽冷凝水系统设计的合理与否直接决定企业的能耗及其经济效益[1]。

海阳科技股份有限公司滨江厂区的锦纶聚合装置在生产过程中产生大量的蒸汽冷凝水并排入热水箱中，由于温度较高，易造成热水泵的气蚀。部分多余的蒸汽冷凝水目前全部排入雨水管网，易造成管网烫坏、烟雾污染及热量和水资源的浪费。本文针对以上问题进行分析并提出解决方案。

1 蒸汽冷凝水回收工艺流程

海阳科技股份有限公司滨江厂区共有6套锦纶聚合装置，日产量为720 t切片，其中4套聚合装置的聚合日产量达400 t，按蒸汽消耗量为1∶0.8(即产1 t切片消耗0.8 t蒸汽)计算可得蒸汽日消耗量为320 t。平均消耗速率为13.3 t/h。另两台聚合装置日均产能共为320 t，采用蒸汽压缩机(MVR)技术，蒸汽消耗速率为6.7 t/h。6套聚合装置总蒸汽消耗量为20 t/h，针对不同的输入蒸汽压，其具体耗量详见表1。

表1 聚合装置蒸汽总耗量

锦纶聚合装置蒸汽冷凝水回收工艺流程如图1所示。在6套聚合装置中输入气压为9.0 MPa(165 ℃)的蒸汽冷凝水，经过闪蒸罐1闪蒸后得到产量为400 kg/h的3.0 MPa蒸汽；将3.0 MPa(140 ℃)蒸汽冷凝水和0.5 MPa(105 ℃)蒸汽冷凝水收集至闭式冷凝水回收装置2中，经闪蒸后得到产量为1 360 kg/h的0.5 MPa蒸汽，再将产生的蒸汽分别接至现场0.5 MPa和3.0 MPa的蒸汽总管。闭式冷凝水回收装置2中多余的蒸汽通过水汽引射器3后，确保罐内压力稳定在1.0 MPa以内。闭式冷凝水回收装置2中115 ℃蒸汽冷凝水通过换热器4后得到95 ℃蒸汽冷凝水，输送至现场现有的冷凝水收集罐5～7中，再溢流至室外水箱8中。水箱中85 ℃的水通过泵输送至6套聚合凉水塔作为补水。换热器4需要的冷却水来自采用MVR技术的2套聚合物装置的循环水总管。

1—闪蒸罐；2—闭式冷凝水回收装置；3—水汽引射器；4—换热器；5～7—冷凝水收集罐；8—室外水箱图1 锦纶聚合装置蒸汽冷凝水回收工艺流程图

经过闪蒸后产生的蒸汽量列于表2。经计算可得蒸汽冷凝水总回收量为18.8 t/h。目前蒸汽冷凝水主要用于聚合装置自身的凉水塔补水。假定自来水补水温度为32 ℃，闪蒸后的蒸汽冷凝水全部作为6套聚合装置12个凉水塔补水，通过计算可得蒸汽冷凝水的注入可使凉水塔水温上升0.1 ℃，对凉水塔的使用工况几乎没有任何影响。

表2 闪蒸后产生的蒸汽量

2 蒸汽冷凝水回收、设备及预算

采用闭式冷凝水回收机组进行冷凝水回收，如图2所示。这一设备最大特点是节能、安全和适合多种工况，可以有效防止闪蒸汽外泄，彻底消除高温冷凝水泵产生汽蚀、汽阻现象，防止冷凝水二次溶氧，实现冷凝水和闪蒸汽的完全闭式回收。该装置节能节水效果显著，环保效果明显。闭式冷凝水回收装置包括闭式储水罐、内置汽水分离装置、过滤除污装置、导流装置和汽蚀消除装置，以及高温冷凝水泵、水汽引射装置、液位计和控制系统等部分。

图2 闭式冷凝水回收装置

本文所述闭式冷凝水回收系统装置中的闪蒸罐装置、冷凝水回收泵、冷凝水回收装置和换热器全部布置在聚合车间室外。总预算如表3所示。

表3 闭式冷凝水回收系统预算

(续表3)

3 经济效益分析

按3.0 MPa蒸汽量为400 kg/h、0.5 MPa蒸汽量为800 kg/h，以7折计算，则每年可节约蒸汽量为6 652.8 t。热电站提供的9.0 MPa蒸汽价格为208元/t，而闪蒸后可利用蒸汽是0.5 MPa和3.0 MPa。通过咨询热电站后，得出可利用的蒸汽价格按7折计算，则年可节约蒸汽成本总额约为96.86万元。投资回收期约为15个月。

4 结语

能源和环境危机已经成为当前全球亟待解决的问题。工业企业都意识到了节能降耗的重要性。蒸汽作为一种能源，广泛应用于包括化工在内的各行各业。合理使用不同等级的蒸汽能量并回收蒸汽冷凝水，不仅能够有效利用残余热量，而且能够节约水资源，减少环境污染，同时还可为企业带来可观的经济效益。