凝结水处理回用初探

核心提示：复合膜凝结水除油除铁装置可有效去除凝结水中的油、铁，系统解决方案可满足凝结水处理回用的要求。
文章针对凝结水中由于油、铁和盐超标无法直接回用的问题，开发出复合膜凝结水除油除铁装置，并针对不同企业凝结水系统和水质特点提出系统解决方案，成功应用于石化行业，达到节能减排，提高企业经济效益的目的。
凝结水中含有很高的热值和除盐水价值，如果充分回收利用，则将大大降低除盐水的制水费用、燃料的消耗量和企业排污的费用，给企业带来巨大的经济效益。但回收的凝结水中往往由于设备腐蚀、工艺系统泄漏造成凝结水中含有油、铁和盐等杂质，需要经过处理才能回用于锅炉，否则，将会存在极大的安全隐患。凝结水具有温度高，分散于其中的污染物油和铁的颗粒微小的特点，采用一般的过滤技术难以去除，针对凝结水的特点和处理难点，开发出复合膜凝结水除油除铁装置，达到凝结水处理回用的目的，在石化行业得到广泛应用，并在实践应用中不断积累经验，提出了凝结水处理的系统解决方案，满足用户的不同需求。
一、复合膜凝结水除油除铁设备介绍
(一)工作原理
复合膜凝结水除油除铁系统是利用滤料的架桥原理来形成致密的覆盖层，就是将粉状的过滤介质覆盖在一种特制的多孔管件(滤元)上，使它形成一个薄层，水由管外通过滤膜和孔进入管内，借助于机械阻留、吸附、重叠、架桥作用，一次性去除凝结水中的油、铁及悬浮杂质。采用的过滤介质为特殊的具有极细的微孔，吸附能力很强，化学稳定性好的木质纤维素和活性炭粉末。
(二)系统组成
包括复合膜过滤器、铺膜箱、铺膜泵(配有备用设备，保证系统连续运行)及油在线监控系统、压差保护报警系统：
1.油在线监测系统，目的是增加现场水质监控手段，随时监测水中油的含量。其功能是当进水管的油在线监测仪监测到的油含量高于10ppm时，表明先前的生产工艺出现了事故状态，出现了大量的漏油现象，此时油表连通的三通阀将自动将进水排入地沟，而不进入复合膜除油除铁系统进行处理。同理，当出水管的油在线监测仪监测到的油含量超过1ppm时，表明复合膜过滤系统中的滤料失效，油表连通的三通阀将自动将出水排回凝结水箱，进行循环处理，而不进入后续设备。
2.压差报警保护系统。当复合膜过滤器的压差达到一设定值(待设)时，复合膜过滤器内的滤料即将失效，压差报警保护系统将给控制室发出第一次报警信号，这时需要开启铺膜泵给另一台复合膜过滤器进行铺膜，准备投入使用。当复合膜过滤器的压差达到另一设定值(待设)时，复合膜过滤器系统内部的滤料完全失效，同时内部结构即将受到损坏，压差报警保护系统将给控制室发出第二次报警信号，这时需要强制停止运行该复合膜过滤器，进行爆膜、清洗等工作。
3.系统的优缺点。
(1)系统的优点：1可在高温下(运行温度<120℃)一次性去除油、铁及悬浮物等杂质；2)出水水质好，满足中压锅炉给水标准；3运行费用低，每吨水处理成本在0.2～0.3元/吨(含水、电、滤料和排污费用)；4运行周期短，一般为5～7天；5系统集成，占地面积小，可成套供应，便于与公用工程接口；6)投资回收期短。
(2)系统的缺点：1)仅可去除油、铁及悬浮物，该设备无法除盐；2工作温度大于100℃的情况下设备属压力容器，应按《特种设备安全监察条例》的相关规定进行监管；3)设备失效后需进行爆膜和铺膜的操作，比较麻烦；4设备需起吊检修，对空间和起吊设备有一定要求(设备厂房梁下弦标高需7米以上)；5)设备除油、除铁能力上限受限，要求设备入口油含量≤10mg/L，铁含量≤300g/L。
二、系统改进措施
(一)设备本体改进措施
1、将下部碟形封头改为椎体结构。
       2、设备下部进水口增加拱形配水器。
       3、加大进水口和滤元下端面的距离。
       4、用于制作滤元的梯形不锈钢丝由倒角结构改为锐角结构。
通过上述前三项项措施改进，可有效改善水力分布情况，提高铺膜的均匀性;第4项措施可有效解决滤料淤塞问题，一定程度上改善爆膜不彻底问题。
(二)设备滤料选用及运行方式的改进
1、改变滤料的粒度配比，增大膜的强度，有效提高铺膜效果。
2、采用3段式爆膜，即将水位分别放至滤元顶部、距顶部1/3处和距顶部2/3处等3个部位进行爆膜，必要可增加爆膜次数来改善效果。
3、增加流量保护系统，由保持泵和流量计组成，当流量低于设定值时系统自动启动保持泵，将出水回流到进水口，保持过滤器设备入口流量，防止出现掉膜现象。
4.提高设备运行的自动化水平，实现自动铺膜、爆膜和运行等过程，降低劳动强度。
(三)系统解决方案
1、针对该设备不能除盐的问题，提出两套解决方案，与复合膜凝结水精处理装置配合使用，解决凝结水回用问题：(1)有冷源取热情况下，可换热降温到40℃以下，进混床除盐(此方法尤其适用于系统原有除盐系统的再生部分有再生余量的情况下，否则，为新增混床配置再生系统，则投资规模增大);(2)没有冷源取热的情况下，可采用粉末树脂过滤器除盐(此方法适用于电导率稍稍超标的情况下，否则，因粉末树脂的交换能力有限，需要频繁铺膜爆膜，因高温情况下树脂会降解，交换容量下降，无再生价值，所以树脂消耗量大，价格贵，运行不经济)。
2、活性炭粉末的粒度决定了系统除油的局限性，所以对于油含量超过10mg/L的情况下，可采用气浮除油措施；对于有些比较老旧的石化企业，有严重泄漏问题发生，且泄漏出的重油不以分散状态存在于水中，这种情况下可考虑增加在监控系统(由在线浊度仪和安装于凝结水罐底部的阀门组成)，当检测到凝结水回收系统有严重漏油时打开阀门排油，同时，需将凝结水罐上水泵入口管开口部位适当调高，防止大量重油漏入复合膜过滤系统，污染滤元。
3、个别企业的凝结水pH值偏低，系统腐蚀严重，铁的含量较高，且有一部分呈离子状态，可在复合膜过滤器前增加锰砂除铁设备，从而解决复合膜过滤器铁处理上限受限问题。
4、处理出水可达到中压锅炉给水标准，当凝结水回用的锅炉为高压锅炉时可在复合膜过滤器后部增设活性炭过滤系统，借助于颗粒状活性炭的吸附、阻截作用，进一步降低油、铁含量，满足高压锅炉给水标准。
5、在该设备后部增加精密过滤装置，防止因铺膜失败纸粉漏入后续设备，提高了凝结水处理的安全可靠性。
三、成功工程实例
截至2008年，该套技术已成功应用于中油抚顺石化洗化厂、吉化有机合成厂、天津大港石化分公司、中石化青岛石油化工有限责任公司、青岛石化分公司、宁夏炼化分公司、济南炼油厂、神华煤制油公司、北京燕山石化炼油厂、石家庄化纤厂、乌鲁木齐石化化肥厂和金陵石化分公司。到目前，仍有多个项目在建设中，在凝结水回用上发挥着越来越大的作用，得到了企业的认可和好评。
四、结语
复合膜凝结水除油除铁装置可有效去除凝结水中的油、铁，系统解决方案可满足凝结水处理回用的要求。但仍存在铺膜的均匀性较差、爆膜不彻底等问题，有待日后进一步发展完善;在油、铁处理的上限上还需更多的实践检验;目前，国内外油在线监测仪普遍存在准确度、灵敏度不太好的问题，依赖于自动化检测技术的发展和提高。

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