天然氣處理廠蒸發式冷凝器工藝優化

王嘉彥，蘇容，楊嬌，文坤明，張兵，陳曉春

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古烏審旗017300）

天然氣處理廠蒸發式冷凝器工藝優化

王嘉彥，蘇容，楊嬌，文坤明，張兵，陳曉春

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古烏審旗017300）

蒸發式冷凝器主要利用水的氣化潛熱帶走制冷劑液化時的凝結潛熱，對制冷劑進行降溫。本文就蘇里格第一天然氣處理廠蒸發式冷凝器在使用過程中存在的問題進行分析，提出了使用新鮮水、風冷改造和增加楔形槽等優化措施，經過試驗，效果明顯，提高了現場管理的合理化和經濟性，實現了節能減排。

蒸發式冷凝器；新鮮水；風冷；楔形槽

蘇里格第一天然氣處理廠采用丙烷制冷低溫分離工藝，冬天生產運行時，低溫分離器溫度為-15℃，夏天運行時，低溫分離器運行溫度為-5℃。丙烷制冷系統最重要循環就是丙烷制冷循環，丙烷壓縮機將滿液蒸發器蒸發而來的丙烷蒸汽壓縮，壓縮后的丙烷蒸汽進入油分離器，將攜帶的潤滑油分離后進入蒸發式冷凝器，經水冷冷卻后流至蒸發式冷凝器下方的熱虹吸貯罐內，再流向丙烷系統貯罐。接著，丙烷液體經過經濟器流向滿液蒸發器底部，丙烷液體在入口處節流后壓力迅速降低，溫度降至-35℃左右。低溫丙烷液體與高溫天然氣換熱后成為低壓丙烷蒸汽，蒸汽再經壓縮機壓縮，開始下一次循環。

1　目前存在問題

（1）該廠蒸發式冷凝器用水目前為鍋爐房供給的軟化水。但蒸發式冷凝器實際上對水質要求不高，新鮮水完全可以滿足要求。使用軟水，造成產生軟水的無水亞硫酸鈉和工業鹽不必要的消耗，使軟化除氧裝置的運行時間加大，設備老化加速，并且增加了軟化除氧裝置的啟停及軟水消耗頻次，造成鍋爐崗崗位員工勞動強度增大。

（2）冬季運行時，由于氣溫較低，為防止蒸發式冷凝器水箱中水凍冰，水箱中的水采用長流水方式，冬季每天產生長流污水大約30 m3，排至排污系統。夏季運行時，由于散熱量不夠，蒸發式冷凝器水箱液位較高，導致部分水發生溢流，每天產生大約10 m3污水排入排污系統。造成廠內污水量增大，增加了廠內污水處理設備的啟停頻次，致使設備運行時間加長，崗位員工工作量加大。

（3）由于軟水在生產過程中需進行排污，每天大約產生6 m3生產污水，污水排至廠內污水系統后進行處理回注，增大了廠內污水處理量。

（4）該廠廠內污水處理系統主要處理廠內生產污水和生活污水，設計規模為100 m3/d。但是冬季生產運行時，每日產生廠內生產污水100 m3，每天產生生活污水120 m3，遠遠大于廠內污水處理及回注規模，給現場生產帶來壓力較大。

（5）蒸發式冷凝器循環水泵噴淋頭噴淋面過大，冬季氣溫較低，造成蒸發式冷凝器四周進風擋板時常沾水結冰，如不及時清理，會堵塞進風口，造成排氣壓力過高，嚴重則導致機組高排氣壓力停機。

2　優化方案

2.1蒸發式冷凝器污水回收再利用

2.1.1蒸發式冷凝器污水回收再利用工藝流程將三套丙烷制冷蒸發式冷凝器用水改為新鮮水，在鍋爐房凝結水罐和冷凝水罐旁新建一40 m3新鮮水罐，利用原供水站至鍋爐房消防水管線，供新鮮水罐補水使用；將軟水泵進口管線與新增新鮮水罐連接，利用原鍋爐房至3套脫油脫水裝置蒸發式冷凝器軟水管線，實現蒸發式冷凝器所使用的新鮮水供給，從而保證需新鋪設管線長度最短，使建設成本降至最低。新鮮水與丙烷蒸汽換熱之后，通過蒸發式冷凝器排污管線排至鍋爐房新增新鮮水罐，使蒸發式冷凝器換熱后的水再次進行循環。

2.1.2蒸發式冷凝器污水回收再利用達到的效益

（1）冬季運行時，每天可減少約30 m3長流污水，夏季運行時，每天可減少約10 m3溢流污水。降低廠內污水量，減小廠內污水處理負荷，并且使供水站崗位員工工作量減小。

（2）每年能夠節約7 300 m3水用量，節能降耗效果明顯，符合我國節能環保基本國策。

（3）目前，若將軟水改為新鮮水，每年可節省軟水7 300 m3。每生產150 m3軟水按現場實際需加約10 kg無水亞硫酸鈉，因此，若將軟水改為新鮮水，每年可減少487 kg無水亞硫酸鈉，每噸無水亞硫酸鈉外購價為4 200元，每年節省2 045.4元。節省電402 kW·h，節約成本236.175元。節省工業鹽1 825 kg，節約成本1 456.35元。

2.2利用裝置區新鮮水管網給蒸發式冷凝器供水

由于將蒸發式冷凝器用水改為新鮮水，在鍋爐房增設一40 m3新鮮水罐，將蒸發式冷凝器換熱后污水回收再利用，新增工藝設備、管線多，成本高，每年可節省成本較低，成本回收速度慢。因此，直接利用本廠各脫油脫水裝置區附近的新鮮水管線，利用各裝置區距本裝置區最近的新鮮水管線，新加部分管線，將新鮮水供蒸發式冷凝器使用，換熱后的污水經原污水匯管送至廠內污水處理系統處理回注地層。此工藝優化投資成本低，能節省由于生產軟水所加藥品和消耗電量。

圖1　脫油脫水裝置區新加新鮮水管線示意圖

2.3蒸發式冷凝器風冷改造

本廠蒸發式冷凝器目前使用水冷，冬季使用時，為防止供水管線凍堵，冬季為長流水供應。就目前蘇里格第二天然氣處理廠風冷使用情況，冬季運行時，僅使用風冷就可以滿足要求。蘇里格第一天然氣處理廠可以利用現有設施，夏季使用水冷，提供冷量。冬季利用目前蒸發式冷凝器現有設施，僅將靠背輪由中徑125 mm更換為中徑140 mm或160 mm，增大線速度，就可滿足蘇里格第一天然氣處理廠冬季生產要求。此項優化措施，不僅能解決蘇里格第一天然氣處理廠廠內污水處理較重負擔，又能節省冬季軟化水用量，起到節能降耗，并且改造過程簡單，施工方便。

2.4蒸發式冷凝器增加楔形槽

拆除蒸發式冷凝器進風擋板，使用楔形槽進行代替（見圖2）。利用焊接或密封膠固定形式使楔形槽固定在原進風擋板處，同時為保證蒸發器通風順暢，楔形槽高度為擋板1/2左右，傾斜角度為30°~45°，這樣當由于水泵噴淋頭噴淋面積過大而使液體帶出時，會落在楔形斜面上，從而使飛濺出來的液滴很快流回到積水盤，在冬季生產運行中，大大減少了員工的勞動量，又由于擋風板造價較高，同時在砸冰過程中容易損壞，改造后不僅節省了勞動力，還節約了開支。目前已經在生產中應用，使用效果良好。

圖2　蒸發式冷凝器增加楔形槽效果圖

3　結論

（1）蒸發式冷凝器污水回收再利用每年可節約7 300 m3新鮮水用量，節能降耗效果明顯，但投資成本較大，可見經濟利益回收速度慢。

（2）利用裝置區已有新鮮水管網給蒸發式冷凝器供水，較蒸發式冷凝器污水回收再利用成本降低，每年可見經濟效益相同，但不能減少新鮮水用量，起到的節能降耗效果明顯減小。

（3）蒸發式冷凝器增設風冷，改造工藝簡單，投資成本低，并且能因地制宜，冬季利用風冷與丙烷蒸汽進行換熱，減小冬季蒸發式冷凝器長流水問題，解決蘇里格第一天然氣處理廠冬季廠內污水負荷大的問題，并能防止蒸發式冷凝器四周進風擋板時常沾水結冰問題。節能降耗效果明顯，并能節約冬季原使用軟水所消耗的成本。因此，蘇里格第一天然氣處理廠蒸發式冷凝器增設風冷是解決目前蒸發式冷凝器最好的方法。

（4）蒸發式冷凝器增加楔形槽，能解決冬季四周進風擋板時常沾水結冰問題，并且制作方面、成本低，可以與蒸發式冷凝器污水回收再利用和利用新鮮水管網給蒸發式冷凝器供水結合使用。

［1］蘇里格第一天然氣處理廠.蘇里格第一天然氣處理廠施工圖［G］.2006.

［2］徐世瓊，等.蒸發式冷凝器的節能技術［D］.上海：上海水產大學，2009.

［3］李紹濟，舒海靜.蒸發式冷凝器與螺桿式制冷壓縮機的組合應用［D］.山東：山東建筑大學，2009.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.029

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1673-5285（2015）04-0103-03

2015－02-12