乏汽回收装置在除氧器上的应用分析

乏汽回收装置在除氧器上的应用分析

何松涛

中韩（武汉）石油化工有限公司  湖北省     武汉市     430000

摘要：随着企业用工成本增加，节能增效尤为重要。在蒸汽成本决定了生产成本的情况下，控制蒸汽能耗就能很大的降低成本。为了提高装置热效率，我装置内高压热力除氧器外排蒸汽进行回收利用，采用新低位热能回收装置（KLAR乏汽回收装置）。不仅降低了生产成本，同时消除乏汽直接外排对环境的影响，在节能减排的优化中取得较好的经济效益。

关键词：低位热能回收装置；除氧器；技术性分析；经济性分析

1、概述

外排蒸汽又称乏汽，其主要成分是低压H2O和少数的不凝结气体，是一个急需回收的低位能源。一般的乏汽回收装置都不能有效的达到既回收低位热能和除盐水，特别是回水进入除氧器而又不影响除氧器除氧效果。

为了实现以上两个目的，通过经济性对比各种乏汽回收装置，设计公司经过统计计算[1]，如下表：

表一各种乏汽回收技术对比（以回收量2.0t/h为例，年8000h计算）

例：蒸汽价格155元/t，凝结水价格25元/t，乏汽折算价格按110元/t。

普通的除氧器乏汽回收装置在实际运行中排气压力较高，通过技术分析、经验总结，最终采用的回收装置回避了缺点，同时又保留了原有的功效。从而回收低位热能和除盐水的同时并不影响除氧器除氧的效果，一举多得。

2、工艺流程图

流程如图一所示：工作水经回收装置的作用，将除氧器顶部排出的乏汽冷凝成水，并变成汽—水混合物，脱盐水被加热到约90℃。热脱盐水进入除汽器装置，被分离的不凝气体经顶部自动排出。工作水体在液位自动控制作用下，经回收泵输送至用水点，排汽的热能与冷凝水被全部回收。

图一工艺流程图

3、工艺原理

从凝泵出口引入的1.2Mpa凝结水，经动力头前截止阀截流后进入动力头的喷嘴室，经喷嘴截流后，压力能转变成速度能。形成一股高速的射流，在喷嘴出口处形成强烈的引流作用，抽吸与动力头混合室连通的疏水扩容器来的乏汽[2]。在混合室内乏汽与来自凝结水总管的凝结水混合，将热量传递给凝结水，发生相变由汽体变成液体，体积减小使混合室的负压进一步加深，同时冷凝液和脱盐水的混合液体经回收装置内进行气液分离，分离出的不凝结气体经罐顶层后通过手动排汽管道引至合适的地方排入大气[3]。混合液体经过回收变频水泵加压后送入除氧器进水管中，以达到回收目的。

回收装置的液位控制由现场进水手阀、就地溢流手阀、变频泵连锁来调整；如果进水开大导致超过的允许流量时，分离罐液位上涨过快，来不及去现场关水阀和溢流阀高液位或高高液位时，控制电路将该装置联锁停机[4]。变频水泵停机，进水电动阀关闭，电动排气阀开启，保证系统正常。

4.设计参数

根据除氧器参数及要求设计出如下参数：如表二

表二 乏汽回收装置参数

因为考虑到除氧器水质合格率的平稳率，以防乏汽装置跳车后，除氧器排放受影响从而导致含氧量不合格，结合实际考虑，我装置的乏汽并未完全回收，而是部分回收，所以补充水量有很大的变化。

5、乏汽回收装置的运行分析

（1）.运行技术性分析

在运行调试阶段，发现以下几个问题：

a)除气器液位极度不稳定，总是忽高忽低；

b)装置很容易跳停；

c)进水流量不稳定

d)现场进水管道振动较大

不难看出进水流量不稳定是引发现象的主要原因，通过现场与中控数据对比，发现启动调节阀波动较大，对其进行PID整定后，液位还是波动大。和设计单位沟通，决定取消自动调节，将气动调节阀改为气动切断阀，只有开启和关闭两个作用。当满液位时阀门关闭，液位低于600mm时开启。同时增加一个闸阀，手动调节进水流量从而控制液位。更改前后工艺图如下：

图二 更改前后工艺图

改为手动调节后，进水流量稳定，进水管道振动减小，但是液位仍旧无法稳定，现场呼吸阀频繁启闭，切断阀也频繁启闭。经观察发现，现场呼吸阀有整定压力，当压力大于0.075MPa时开启，其他时候关闭。由于乏汽不能及时排除，储液罐憋压，当呼吸阀开启瞬间，排除压力，液位瞬间下降，破坏平衡，所以液位无法稳定，后将其改为普通呼吸阀，保持一定开度，持续排除乏汽。

经过技术改造后，我装置的乏汽回收设备运行稳定，运行状态良好。

（2）.运行经济性分析

装置设计与运行参数的比较见表（四）

表四 低压乏汽回收装置的运行参数的比较

图中可以看出乏汽回收量有很大变化，是考虑到要保证除氧器的稳定运行，防止因乏汽回收装置调停导致除氧器超压。

经过调试阶段后装置运行平稳，选取某个时间段乏汽回收装置的各个参数进行经济性分析。

表五 进出装置的给水参数

通过对各参数对比，分析经济效益的可行性。

单个换热器回收热量计算公式：Qz=Md (hc-hj)  kJ/h

式中：

Md——单个换热器吸热工质的流量；

hj、hc——单个换热器吸热工质的进口焓、出口焓。

余热回收系统的运行经济性建议从总回收热量和总回收凝结水量两个方面综合考虑。[5]余热回收系统总回收热量计算公式：

Qz=Mz (hzc-hzj)     kJ/h

式中：

Mz—进入系统的吸热工质的总流量，

hzj、hzc—进入系统的吸热工质的初始焓、终了焓，

乏汽回收器的总回收凝结水量计算公式：

Mn=

式中：

mi—第i个乏汽回收器吸热工质的流量，kg/h；

hji、hci—第 i 个乏汽回收器吸热工质的进口焓、出口焓；

、—第 i 个乏汽回收器放热工质的进口焓、出口焓；

乏汽回收系统每小时产生的经济效益：

S=

式中：

—标准煤的单价，元/kg

—凝结水的单价，元/kg

—用电单价，元/kg

—标准煤收到基低位发热量， kJ/kg

p—水泵的功率

由上图可知，乏汽回收装置运行非常平稳，查焓熵图可知：

相关数据依据[6]如下：

(1)冷凝水价格22元／t；

(2)工业电价0．385元／(kW ·h)；

(3)综合标煤单价取500元／t；

(4)年运行时间按8000h计算。

进出水焓差：125KJ/Kg。

平均进水流量为65.6T/h。

根据热力平衡方程式=计算出每小时回收乏汽量

每小时回收乏汽=平均进水流量×进出水焓差÷乏汽热焓=65.6t/h×125 KJ/KG÷2763KJ/KG=2.97t/h

年回收热能=65.6t/h×125 KJ/KG×8000h=65600MJ

折算成标准煤为65600MJ÷29306KJ=2238吨。

年节约成本￥（2238吨×500元/吨）=111.9万元，

年回收凝结水2.97×8000=23760吨

节约开资￥（23760吨×22元/吨）=52.27万元。

两项合计（147.7+52.27）节约人民币199.97元。

扣除回热水泵耗电费用（37KW×8000h×0.385元/KW.h）11.4万元。

实际年节约人民币199.97 -11.4=188.57万元

由此可见,该装置在回收除氧器的乏汽有较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]司艳霞 高登山 徐曼 李峰 闫宏涛. KLAR乏汽回收装置在热力除氧器上的应用[J]. 河南化工, 2009(09):54-55.

[2]李芳. 煤基油示范项目蒸汽系统的回收利用[J]. 机械工程与自动化, 2015(03):217-218.

[3]黄琴 黄家永 黄振. 乏汽回收综合应用[J]. 广西节能, 2011(01):29-30.

[4]王科成. 利用热泵技术解决气味污染及回收废热的探析[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2014(03):276-276.

[5]王新元. 全厂蒸汽及低温热系统节能优化[J]. 石油和化工节能, 2012(4):5-5.

[6]宋晖 庄建华 谭袖. 除氧器乏汽回收技术研究[J]. 发电设备, 2015(02):31-34.