高温凝结水处理技术

工业过程中蒸汽凝结水的再利用中能环科：杨宇程一、凝结水回收利用的意义

目前凝结水回收利用状况

凝结水中所含热值在炼化行业的定位

回收利用凝结水中的误区

由于在工艺过程中凝结水有不同程度的污染*直接排放到自然水域*被集中回收后作循环水的补充水*冬季作采暖水的补充水。现阶段我国工业凝结水回用状况以100t/h计算：年排放凝结水量：100吨/时×8400时=84万吨；凝结水热值：按处理后凝结水95℃与常温25℃下的热能差值折算成80元/吨中低压蒸汽热量，可计算出凝结水热值为8.60元/吨；凝结水水值：凝结水水值可按原水价格计，为4元/吨；凝结水总价值:热值＋水值＝8.60元+4元=12.60元/吨；年排放凝结水价值：84万吨×12.60元/吨=1058.4万元凝结水排放损失计算〔以100t/h计〕凝结水直接排放：年直接损失RMB1058.4万元/年

作循环水补充水：年直接损失RMB722.4万元/年〔不包含冷却时蒸发损失和热量对循环水系统的副作用〕

作采暖水使用：年直接损失RMB793.8万元/〔不包括采暖系统外排水损失〕

冬季采暖其他季节做循环水补充水：年直接损失RMB541.8万元/年〔不包括采暖系统外排水损失，不包含冷却时蒸发损失和热量对循环水系统的副作用〕

以每小时100吨/时计，每年可回收的热量为8400吨标准煤。按500万吨炼量的炼化企业可以降低综合能耗的一个百分点。所以说，蒸汽凝结水回收的重要意义还在于节能。凝结水中所含热值在炼化行业的定位未用尽汽化潜热蒸汽作为一种最经济的热载体，它的汽化潜热是显热的5.4倍。。直接降热降级使用回收利用凝结水中的误区二、凝结水回收利用的几点要素高温段回收处理直接返回除氧器工艺的针对性要强回收处理的经济运行点装置的运行平安自动化程度高三、凝结水回收处理过程出现的典型问题突发型混水冲击管路水击设备的防腐质量保障长周期运转降温处理树脂外表的活性基团使乳化油滴破乳、黏附在树脂外表并聚集到一起形成大油滴，然后脱离树脂外表。形成的大油滴可利用重力别离法进行油水别离属于高温树脂处理运用范畴，除油过程是利用萃取原理，进行含油凝结水的破乳、富集、别离，使油得以除去的过程。在这个过程中可以用如下几个环节来表述：当含油冷凝水上行流经树脂填充区时，油类乳化微滴被萃取捕获。当油聚集一定量(油膜增厚)时，将以大油滴的形式被水流带走。大油滴随着上行的水流流经一个垂直安装的井筒，被直接送到富油动态层。大油滴进一步聚集，并上浮致装置顶部的油层区。水在井口处折而下行，从侧出水口连续输出。顶部结集的油类物通过一个自动的液控制器由装置顶部排出。运用树脂除油工艺还未见文献报道对烃类衍生物的去除效果，同时存在树脂耐温问题，能否满足高温下长周期的平安运行以及对小分子烃类的去除，尚需考证。复合双层膜凝结水精处理系统中覆盖在滤元外表上粉状的介质一般为两层，其作用就是对凝结水中的油及悬浮杂质进行架桥、拦截、吸附、过滤，同时根据复合双层膜凝结水精处理系统的不同使用目的，如凝结水除油、凝结水除铁及凝结水除离子等，可选用不同的粉状的介质及过滤流速。覆盖成膜示意图用树脂或微粒均匀铺在滤层外表，截留需去除杂质，饱和或接近饱和时，将膜爆去，重新铺膜。这种方法存在一些弊端，主要是：①使用后的树脂或微粒必须弃去，不能再生和重复利用，设备运行费用高；②不能保证铺膜绝对均匀，效果不稳定；③步骤多、隐患多、一旦泄漏，油就会污染滤元，使处理后的凝结水被二次污染；④靠物理方法截除凝结水中直径为几十到几百Å的分散态油效果很差，而且有温度限制，不易到达中压炉进水要求。树脂振动剥落情况活性分子膜超微过滤

组合多官能团纤维吸附

凝结水处理工艺及其特点活性分子膜超微过滤组合

多官能团纤维吸附工艺流程

装置流程装置特点耐高温平安防止二次污染防污堵在线甄别系统超微过滤器净水箱原水箱原水箱

高温凝结水收集起来后首先要进入原水箱，原水箱实际上可称为油水别离器。凝结水从布水装置进入原水箱，布水装置有两个作用：一是使进水均布；二是降低水的湍流速度，延长凝结水在原水箱内的有效停留时间，使游离态和机械分散态油更易与水别离。原水箱上部设有溢流堰，利用物理沉降作用，可将大局部游离态及机械分散态油除去，使水中油含量降到30ppm以下原水箱结构及作用结构示意图：可去除大量游离态及机械分散态的油，使水中油含量降到30ppm。在线甄别控制系统

本系统由在线测量单元和PLC组成。PLC可实现时序控制，各在线测量单元在此程序控制下运行。模糊控制平台的强容错设计使任一在线测量单元出现故障时都不会影响系统对原料水污染程度的判断。当实际进水指标超过设定值时，系统报警并自动切除超标水。提高了装置的抗冲击性，保证了装置的平安。不合格水返回重新处理净水箱原水箱超微过滤器超微过滤器超微过滤器纤维吸附罐纤维吸附罐纤维吸附罐自动控制系统双向通讯在线水质甄别系统检测指标包括：油、pH、DD、温度、压力、流量超标水排放活性分子膜超微过滤器超微过滤器主要是由耐高温多层镀膜陶瓷过滤元件及自动半再生系统组成。陶瓷滤芯经过特殊化学工艺处理后，在过滤管外表及微孔内形成多层固化的活性分子膜。超微过滤器主要作用

一次性截留Φ≥0.1μm的全部微粒；截留95%的胶体微粒(0.001≤Φ≤0.1μm)；以络合形式截留局部高价金属离子；去除余量机械分散态油和局部乳化油，使水中油含量降至5-6ppm；保障复合碳纤维的工作条件，延长碳纤维官能团的寿命。超微过滤器原理过滤管上的微孔及高分子骨架活性分子膜陶瓷过滤工艺是吸附、外表过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式，过滤精度接近纳米级。处理超微过滤器的化学物质选自含有CIT、MIT、EGM、GME及SLS的组合集合。超微过滤器再生

复合碳纤维具有细孔结构密集和比外表积巨大、吸附能力强等特点，同时在加工过程中经化学物质反复炭化、活化后带有大量官能团。在化学处理的过程中可以根据凝结水的不同水质情况选择不同的活化物质使带有相应的官能团。经处理加工后的碳纤维具有选择性吸附功能。活性碳纤维孔隙结构模型去除剩余的油和无机离子，使水中油含量降至1ppm以下；总铁含量降至50μg/l。自动控制系统软件包

自动控制系统软件包：本系统采用计算机集中控制系统。包括模拟人工智能的模糊控制软件和可靠的PLC自动控制系统。采用逻辑时序及程序控制，各单元既可以根据各自的运行情况来进行自动控制，又可以在运行时相互配合、协同作战、统一成一个完整的系统。保证了装置的平安，降低了劳动强度。。自动控制系统自控系统结构图上位机工艺特点

一、耐高温该工艺在高温条件下直接就能对蒸汽凝结水进行处理。摒弃了用空冷器或循环水降温、浪费大量热能的环节，可最大限度的回收热量，取得良好的经济效益。平安可靠、运行本钱低且运行周期长。工艺特点

二、平安本着为企业效劳、为用户着想的原那么，我们把生产平安放到了首要位置，同时兼顾考虑了降低劳动强度的要求。本装置采用了:动态在线污染甄别控制系统，增加了装置的抗冲击性自动交替再生设置保证了生产的连续性，降低了劳动强度模拟人工智能的模糊控制软件和可靠的自动控制系统工艺特点三、防污堵

本系统无需人工操作，可按检测情况自动清洗截留物，正常情况下连续运行，大大降低了劳动强度和操作次数。工艺特点四、防止二次污染由于无降温装置，凝结水就防止了在降温装置内形成的二次污染。投资及回收期低投入高回报企业效益如下：总投资：650万元〔含回收，以处理量100吨/时装置计〕年回收凝结水量：100吨/时×8400时=84万吨；凝结水热值：按处理后凝结水95℃与常温25℃下热能差值折算成80元/吨中低压蒸汽热量，可计算出凝结水热值为8.60元/吨；凝结水水值：凝结水水值可按原水价格计，为4元/吨；凝结水总价值：8.60元+4元=12.60元/吨；年回收凝结水价值：84万吨×12.60元/吨=1058.4万元；年运行本钱费：60万元〔包含气、电、管理费〕静态投资回收期：650/〔1058.4-60〕=0.65年〔7.8个月〕局部成功案例中石化股份天津分公司〔芳烃部〕中石化股份齐鲁分公司胜利炼油厂中石化股份荆门分公司中石化股份西安石化分公司中石化股份南阳石蜡精细化工厂局部成功案例中石化股份沧州分公司中石化股份天津分公司〔炼油部〕中石化股份中原油田石油化工总厂山东东明石化集团山东齐旺达石油化工----中石化天津分公司炼油部100t/h凝结水处理装置

五、工业评价为了进一步验证活性分子膜超微过滤和多官能团纤维吸附工艺对炼油厂蒸汽凝结水的处理效果，检验装置对凝结水处理能力的稳定性，获取炼油化工装置蒸汽凝结水进入高压锅炉回收利用的现场数据。以期验证空速、温度、ZH因子〔综合污染指数〕的函数关系，为工业装置推广提供可靠的量化设计依据。试验目的工业评价过程第一工况运转及调整阶段〔～〕第一工况运转所要到达的要求：处理后油含量<1ppm处理后铁离子含量<0.05ppm处理前后水中油含量第二工况运转阶段

〔～〕第二工况运转所要到达的要求：处理后油含量<0.3ppm处理后铁离子含量<0.05ppm处理前后水中油含量处理前后铁离子含量实验结果讨论

在半再生时间固定的条件下，从6月7日～7月3日的分析数据看，空速小于200/h的工况，对凝结水中的烃类、铁离子、COD等污染物脱除效果均能到达预计的工艺要求，可以进入冲击实验阶段。冲击试验阶段

〔～〕冲击实验工况运转所要到达的要求：处理后油含量<0.3ppm处理后铁离子含量<0.05ppm冲击试验工程油污染冲击试验油、铁污染冲击试验铁离子污染冲击试验实验结果讨论在半再生时间固定的条件下，从7月4日～7月9日冲击试验的分析数据看，整套装置完全经受住了油、铁污染的冲击，并在受冲击后能重新恢复对油、铁的处理效果。试验结果讨论油含量(ppm)铁含量(ppm)COD(mg/l)采样合格率正常采样期间处理前≤12.4≤0.64≤3.16100%处理后≥0.116≤0.297≥0≤0.02≥0.014≤1.35冲击试验期间处理前≤38.4≤2.02100%处理后0.1880经天津分公司环保检测中心检测分析：正常采样期分析结果合格率为100%，抗冲击性试验分析结果合格率为100%，到达了预期的要求。对于空速低于190h-1、温度低于120℃、ZH因子〔综合污染指数〕低于12为设计根底条件处理的蒸汽凝结水完全可以到达中高压工业锅炉的回收利用条件。试验结论反渗透RO别离过程的机理示意图

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●微滤○▼□

●悬浮粒子、细菌○▼□

●●200—1000nm○▼□

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超滤○▼□

大分子、溶质、胶体○▼□

2—200nm○▼□○▼□纳滤○▼□蔗糖、二加盐、解离酸、○▼□＞1000相对分子量○▼□□0.5—5nm○▼○▼反渗透○▼一价盐、未解离酸○▼▼0.1—1nm__○

水支撑体膜