螺旋板出氣“U”形管冷凝液回收的改造

丁立柱

（南化集團(tuán)連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

連云港堿廠采用了各種手段降低氨耗，其中通過改造螺旋板出氣“U”形管，增設(shè)冷凝液回收總管以及冷凝液儲罐，有效地解決了冷凝液外排問題，對于純堿企業(yè)的發(fā)展有著非常深刻的意義，為國內(nèi)同類工藝起到借鑒。

1 改造前狀況

我廠輕灰煅燒爐每臺對應(yīng)獨(dú)立的爐氣處理系統(tǒng)，從上述工藝流程可知，經(jīng)過螺旋板換熱器冷卻后的爐氣是通過“U”形管并入爐氣總管再進(jìn)入爐氣洗滌塔。為了保證輕灰煅燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，杜絕輕灰煅燒爐爐頭密封面爐氣溢出或漏入窯氣，輕灰煅燒爐爐頭壓力需控制微負(fù)壓操作，主要通過調(diào)節(jié)螺旋板出氣蝶閥（DN700）控制輕灰煅燒爐爐頭壓力，爐頭壓力一般控制在±150Pa范圍內(nèi)，加上旋風(fēng)分離器、熱堿液塔、熱母液塔及螺旋板換熱器阻力降，一般螺旋板出氣壓力控制在－5～－6kPa。因負(fù)壓過大，造成爐氣經(jīng)過螺旋板換熱器冷卻產(chǎn)生的冷凝液部分被帶入“U”形管中，與管內(nèi)壁產(chǎn)生碰撞，沿著“U”形管的內(nèi)壁進(jìn)入出水管，直接排入地溝（圖1），造成很嚴(yán)重的物料浪費(fèi)和環(huán)境污染。同時“U”形管出水管線易漏入空氣，降低爐氣濃度。

2 改造方案

2.1 增加冷凝液總管

圖1 改造前冷凝液管線示意圖

5臺螺旋板換熱器出氣“U”形管出水管線呈分散狀態(tài)，無法進(jìn)行集中收取，故新增一根冷凝液總管（DN80）。考慮到冷凝液中含氨約40tt，對碳鋼材質(zhì)的管線存在一定的腐蝕性，本次改造管線使用鋼骨架塑料復(fù)合管，連接方式采用電熔連接，這樣，在增強(qiáng)管線耐腐蝕性的同時盡量減少法蘭密封面。

2.2 增加冷凝液儲罐

2.2.1 冷凝液量的確定

增加臨時管線，將5臺螺旋板出氣“U”形管連接在一起并安裝流量計，對“U”形管冷凝液排放量進(jìn)行測量，連續(xù)測量72h，在5臺輕灰煅燒爐穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，冷凝液流量約為2m3／h。

2.2.2 冷凝液儲罐A及設(shè)計原理

考慮到儲罐A在系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，一方面作用是收集冷凝液，另一方面主要作用是對新增冷凝液總管形成水封，避免空氣通過新增冷凝液總管漏入爐氣系統(tǒng)。綜合上述兩個問題，結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，儲罐A尺寸設(shè)計如下：DN600×1400，上端敞口，冷凝液進(jìn)口管線中心距離儲罐底部600mm，在儲罐內(nèi)通過90°彎頭改變方向，向下約500mm，管線出口與儲罐底部高度100mm，冷凝液出口管線與進(jìn)口管線在同一標(biāo)高，通過儲罐進(jìn)、出口管線與儲罐本體形成“U”水封。

為了節(jié)約成本，降低能耗，儲罐A不安裝液位計與輸送泵，主要通過以下方法解決上述問題。

方法一：將儲罐A設(shè)計成敞口設(shè)備，通過目測判斷儲罐A液位；同時，可以通過儲罐A內(nèi)液面是否超過出液管，判斷儲罐B液位是否達(dá)到100%；

方法二：將儲罐A下部500mm安裝在水平面0m以下，利用重力原理，通過管線與設(shè)備之間的高度差，完成冷凝液的收集。

2.2.3 冷凝液儲罐B及設(shè)計原理

考慮到冷凝液流量較小（2m3／h），根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，儲罐B尺寸設(shè)計如下：DN1500×3000，體積約為5.3m3，為了節(jié)約成本，儲罐B不安裝輸送泵與液位計，主要通過以下方法解決冷凝液外送與儲罐液位控制的問題。

將儲罐B安裝在水平面0m以下，利用重力原理，通過管線與設(shè)備之間的高度差，完成冷凝液的收集。如何將冷凝液外送至冷母液桶，考慮到冷凝液儲罐B容量5.3m3，若增加動力傳輸，一方面泵選擇困難，另一方面增加能耗。現(xiàn)場西側(cè)管廊架上有壓縮空氣管線，壓縮壓力約0.6MPa，距離新增的儲罐B水平距離約30m，管線連接、安裝方便。儲罐B冷凝液出口與冷凝液進(jìn)冷母液桶入口高度差約為13m，壓縮空氣壓力約0.6MPa，完全可以滿足冷凝液外送動力需要，從安全角度考慮，壓縮空氣在進(jìn)入儲罐前安裝減壓閥，調(diào)節(jié)進(jìn)行壓力，這樣就可以解決儲罐B冷凝液外送不用增加冷凝液輸送泵的問題。

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，及時調(diào)整外送頻次，避免因儲罐B液位滿，外送不及時造成儲罐A溢流的問題。

2.3 冷凝液管線改造的實(shí)施

冷凝液系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)時，閥門0、1、2、3、4、5及閥門6打開，閥門7關(guān)閉，螺旋板換熱器出氣“U”形管內(nèi)冷凝液依靠自身重力作用通過新增冷凝液總管流入儲罐A，待儲罐A內(nèi)冷凝液液位達(dá)到出口管線高度時，冷凝液溢流進(jìn)入儲罐B。外送頻次1次／2h，冷凝液外送時，關(guān)閉閥門5與閥門6，打開閥7，利用壓縮空氣壓力將儲罐B內(nèi)冷凝液排入冷母液桶，時間大約需要5min，待儲罐B內(nèi)冷凝液排凈后，冷凝液出液管線會產(chǎn)生輕微振動，此時關(guān)閉閥門7，打開閥門6，將儲罐B內(nèi)壓縮空氣排出，待儲罐B內(nèi)壓縮空氣排凈后，打開閥門5，儲罐B重新投入使用。

圖2 改造后的冷凝液管線工藝流程圖

注意事項(xiàng)：因閥門5與儲罐A距離較近（約500 mm），所以閥門5必須在儲罐B內(nèi)壓縮空氣排凈后方可打開，不然壓縮空氣易串入儲罐A，造成儲罐A內(nèi)冷凝液濺出。

3 結(jié) 語

此次技術(shù)改造方案實(shí)施后，通過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，螺旋板換熱器出氣“U”形管中產(chǎn)生的冷凝液可以全部回收，達(dá)到了技術(shù)改造的預(yù)期目的，通過回收物料，每年可節(jié)約費(fèi)用30萬元。2012年月12份，利用相同的技術(shù)改造方案，對重堿車間壓縮工序壓縮機(jī)倒淋水管線進(jìn)行改造，回收下段氣倒淋及氣水分離器倒淋水，2013年1月份投入使用，同樣取得了顯著的效果。

［1］ 陳學(xué)勤.氨堿法純堿工藝［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.1989